“哈克斯管是一種類似薩克斯管的電子樂器。”

什么是哈克斯管（Haxophone）?

薩克斯風是一種類似薩克斯的電子樂器。它被設計成一種價格低廉、可完全定制的旅行薩克斯風。您永遠無法獲得與真正薩克斯管相同的表現力或音色深度。但有了哈克斯管，無論您身在何處，都可以獨自或與朋友一起演奏。機械音鍵和獨特的人體工學設計賦予它與眾不同的滿足感。

設計完全開放，包括軟件和硬件。這意味著，從改變按鍵開關的類型到制作自己的音符和樂器映射，你都可以將其變成自己的東西。

項目目標

制造一支吹奏起來既有趣又令人滿意的旅行薩克斯風。

制造一種指法與薩克斯管相同的樂器，以便將在哈克斯管上形成的肌肉記憶直接轉移到您的主號角上。

保持低成本，低于 100 美元。

易于制造。

保持設計簡單、堅固和可維修，以最大限度地降低維護成本。使用電腦鍵盤上廣泛使用且經過實戰檢驗的機械按鍵就是這一原則的一個應用實例。

完全可破解和定制。

如何工作？

Haxophone 設計為 Raspberry Pi 系列單板計算機的 HAT（Hardware Attached on Top）。

HAT 是一種特殊的鍵盤，其布局與薩克斯管相同。它還包括一個吹嘴和一個用于檢測呼吸強度的壓力傳感器。HAT 還包括一個音頻放大器，因此它不依賴于 Raspberry Pi 3 和 Raspberry Pi 4 內置的放大器。正因為如此，HAT 也能與最便宜的 Raspberry Pi Zero 一起使用。

在 Raspberry Pi 上運行的軟件為：

haro-rs：這是一個驅動程序，用于檢測按鍵、呼吸并將其轉換為音符。它由 Rust 編寫，并在 Raspberry Pi 上編譯成本地應用程序。

fluidsynth：這是一款將音符轉換成聲音的合成器軟件。

機械設計

為了降低成本，HAT PCB（印刷電路板）是 Haxophone 物理結構不可分割的一部分。這意味著按鍵開關、拇指托、吹嘴和 Raspberry Pi 都直接連接到 PCB 上。側鍵（左手掌鍵和右手指關節鍵）安裝在較小的印刷電路板上，并通過直角金屬支架連接到主印刷電路板上。這些較小的印刷電路板可從設計中分離出來。這就降低了制造成本。

為了提高人體工學效果，我們設計了一些 3D 打印部件。這些部件包括吹嘴、左拇指托和右拇指托，其中右拇指托還包含一個表帶鉤。這些部件的源 3D 模型包含在資源庫中。

電子設計

Haxophone HAT 由三個子系統組成：鍵盤、壓力傳感器和音頻放大器。

鍵盤

鍵盤采用 3x8 矩陣組織。下圖顯示了薩克斯鍵與鍵盤列/行值的映射關系。

請注意，由于印刷電路板尺寸的限制，設計決定不包括高音 F# 鍵。并非所有薩克斯風都有這個鍵，因為該音符可以用其他鍵的指法來演奏。高音 F#的最常用映射已配置在哈克斯管上。如果您習慣于不常用的配置，軟件也很容易擴展。

另外請注意，目前矩陣尚未完全使用：（第 0 列第 7 行）和（第 2 列第 3 行）鍵尚未使用。

音頻放大器

Haxophone HAT 包括一個音頻放大器和一個 3.5 毫米迷你插孔。這樣就可以將唱機連接到耳機或外部放大器。

Pinout

下圖顯示了 HAT 與 Raspberry Pi 的連接方式。鍵盤矩陣使用離散 GPIO，壓力傳感器使用 I2C，音頻放大器使用 I2S。

如果您需要確定這些引腳在 Raspberry Pi 接頭上的位置，可以參考 Raspberry Pi Spy 提供的下圖。

原理圖 &PCB

審核編輯：湯梓紅