Arduino Leonardo로 나만의 MIDI 컨트롤러 만들기 🎹 🎛️ 🎚️

나만의 음악 세계를 열어줄 DIY MIDI 컨트롤러 제작 가이드

안녕! 오늘은 정말 재밌는 주제로 찾아왔어. 바로 Arduino Leonardo를 활용한 MIDI 컨트롤러 제작에 대해 함께 알아볼 거야. 음악과 프로그래밍의 만남, 어떻게 들려? 🤔 직접 만든 컨트롤러로 음악을 다루는 경험은 정말 특별하거든! 재능넷에서도 이런 DIY 전자 프로젝트 관련 재능이 활발하게 거래되고 있어서 더 의미가 있는 것 같아!

🔍 MIDI 컨트롤러란 뭘까?

MIDI(Musical Instrument Digital Interface)는 전자 악기와 컴퓨터가 서로 통신할 수 있게 해주는 프로토콜이야. 쉽게 말하면 악기와 컴퓨터가 대화할 수 있는 공통 언어라고 생각하면 돼! 🗣️

MIDI 컨트롤러는 이 MIDI 신호를 보내는 장치로, 음악 제작 소프트웨어(DAW)나 가상 악기를 제어하는 데 사용돼. 시중에 판매되는 MIDI 컨트롤러는 다양한 형태가 있지만, 직접 만들면 내가 원하는 기능만 쏙쏙 넣을 수 있다는 장점이 있어! 🛠️

🤔 왜 Arduino Leonardo여야 할까?

Arduino 보드 중에서도 특별히 Leonardo를 추천하는 데는 이유가 있어!

1. USB MIDI 지원: Leonardo는 ATmega32u4 마이크로컨트롤러를 사용하는데, 이 칩은 USB 통신을 직접 지원해. 덕분에 MIDI 장치로 인식되게 프로그래밍하기 쉬워!
2. HID(Human Interface Device) 기능: 컴퓨터에 연결했을 때 키보드나 마우스처럼 인식될 수 있어서 MIDI 컨트롤러 제작에 딱이야.
3. 충분한 디지털/아날로그 핀: 버튼, 노브, 페이더 등 다양한 컨트롤 요소를 연결하기에 충분한 핀을 제공해.

UNO나 다른 보드도 사용할 수 있지만, 추가 라이브러리나 하드웨어가 필요할 수 있어. Leonardo는 그냥 꽂기만 해도 MIDI 장치로 인식시킬 수 있으니 초보자에게 더 적합하지! 😉

💡 알아두면 좋은 팁!

Arduino Leonardo 대신 Pro Micro나 Arduino Micro도 같은 ATmega32u4 칩을 사용해서 MIDI 컨트롤러 제작에 활용할 수 있어. 특히 Pro Micro는 크기가 작아서 더 컴팩트한 컨트롤러를 만들고 싶을 때 좋은 선택이야!

🛒 필요한 준비물

본격적으로 시작하기 전에, 어떤 재료들이 필요한지 알아보자! 🧰

🔌 하드웨어 구성

이제 하드웨어를 연결해 볼 차례야! 간단한 MIDI 컨트롤러를 만들기 위한 기본 회로를 알아보자. 🔄

버튼 연결하기

버튼은 디지털 입력으로 사용되며, 누르면 MIDI 노트 메시지를 보내게 할 수 있어.

버튼 연결 시 풀다운 저항(10kΩ)을 사용하는 것이 중요해. 이렇게 하면 버튼을 누르지 않았을 때 핀이 확실하게 LOW 상태를 유지하고, 버튼을 눌렀을 때만 HIGH 신호가 들어가게 돼. 이를 통해 노이즈나 오작동을 방지할 수 있어! 🛡️

포텐셔미터(노브) 연결하기

포텐셔미터는 아날로그 입력으로 사용되며, 회전에 따라 다양한 MIDI CC(Control Change) 값을 보낼 수 있어.

포텐셔미터는 세 개의 핀을 가지고 있어:

1. VCC (5V에 연결)
2. GND (접지에 연결)
3. 신호선 (아날로그 핀 A0, A1 등에 연결)

포텐셔미터를 돌리면 0-1023 사이의 아날로그 값을 읽을 수 있고, 이를 0-127 사이의 MIDI CC 값으로 변환해서 보내게 될 거야. 🎛️

💻 소프트웨어 설정

하드웨어 연결이 끝났다면, 이제 소프트웨어를 설정해 볼 차례야! 🧩

1. Arduino IDE 설치 및 설정

먼저 Arduino 공식 웹사이트에서 Arduino IDE를 다운로드하고 설치해줘. 그리고 다음 단계를 따라가면 돼:

1. Arduino IDE 실행
2. Tools > Board > Arduino Leonardo 선택
3. Tools > Port에서 Arduino Leonardo가 연결된 포트 선택

2. 필요한 라이브러리 설치

MIDI 기능을 사용하기 위해 MIDIUSB 라이브러리를 설치해야 해:

1. Sketch > Include Library > Manage Libraries... 클릭
2. 검색창에 "MIDIUSB" 입력
3. "MIDIUSB by Gary Grewal" 라이브러리 찾아서 Install 클릭

🎹 기본 MIDI 코드 작성하기

이제 실제로 MIDI 메시지를 보내는 코드를 작성해 볼게! 먼저 기본적인 구조부터 알아보자. 📝

MIDI 메시지의 기본 구조

MIDI 메시지는 크게 다음과 같은 종류가 있어:

1. Note On/Off: 건반 누름/뗌 (피아노 키 등)
2. Control Change (CC): 컨트롤러 값 변경 (노브, 페이더 등)
3. Program Change: 프로그램/패치 변경
4. Pitch Bend: 피치 변경

기본 MIDI 코드

다음은 버튼과 포텐셔미터를 사용하는 기본적인 MIDI 컨트롤러 코드야:

#include 

// 버튼 핀 정의
const int NUM_BUTTONS = 3;
const int BUTTON_PINS[NUM_BUTTONS] = {2, 3, 4};
int buttonStates[NUM_BUTTONS] = {0};
int prevButtonStates[NUM_BUTTONS] = {0};

// 포텐셔미터 핀 정의
const int NUM_POTS = 3;
const int POT_PINS[NUM_POTS] = {A0, A1, A2};
int potValues[NUM_POTS] = {0};
int prevPotValues[NUM_POTS] = {0};

// MIDI 채널 및 노트 설정
const int MIDI_CHANNEL = 0;  // MIDI 채널 1 (0-15)
const int BUTTON_NOTE_START = 60;  // 중앙 C (C4)
const int POT_CC_START = 20;  // CC 컨트롤러 번호 시작점

void setup() {
  // 버튼 핀 설정
  for (int i = 0; i < NUM_BUTTONS; i++) {
    pinMode(BUTTON_PINS[i], INPUT_PULLUP);  // 내부 풀업 저항 사용
  }
  
  // 시리얼 통신 시작 (디버깅용)
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // 버튼 상태 읽기
  readButtons();
  
  // 포텐셔미터 값 읽기
  readPots();
  
  // 약간의 딜레이 (디바운싱 및 안정화)
  delay(10);
}

// 버튼 상태 읽고 MIDI 메시지 전송
void readButtons() {
  for (int i = 0; i < NUM_BUTTONS; i++) {
    // 버튼 상태 읽기 (풀업 저항 사용시 반전)
    buttonStates[i] = !digitalRead(BUTTON_PINS[i]);
    
    // 버튼 상태가 변경되었을 때만 MIDI 메시지 전송
    if (buttonStates[i] != prevButtonStates[i]) {
      if (buttonStates[i]) {
        // 버튼이 눌렸을 때 Note On 메시지
        noteOn(MIDI_CHANNEL, BUTTON_NOTE_START + i, 127);
        Serial.print("Note On: ");
        Serial.println(BUTTON_NOTE_START + i);
      } else {
        // 버튼이 떼졌을 때 Note Off 메시지
        noteOff(MIDI_CHANNEL, BUTTON_NOTE_START + i, 0);
        Serial.print("Note Off: ");
        Serial.println(BUTTON_NOTE_START + i);
      }
      
      // 현재 상태 저장
      prevButtonStates[i] = buttonStates[i];
    }
  }
}

// 포텐셔미터 값 읽고 MIDI CC 메시지 전송
void readPots() {
  for (int i = 0; i < NUM_POTS; i++) {
    // 포텐셔미터 값 읽기 (0-1023)
    potValues[i] = analogRead(POT_PINS[i]);
    
    // 0-1023 값을 0-127 MIDI 범위로 변환
    int midiValue = map(potValues[i], 0, 1023, 0, 127);
    
    // 값이 변경되었을 때만 MIDI 메시지 전송 (약간의 여유 두기)
    if (abs(midiValue - prevPotValues[i]) > 1) {
      controlChange(MIDI_CHANNEL, POT_CC_START + i, midiValue);
      Serial.print("CC ");
      Serial.print(POT_CC_START + i);
      Serial.print(": ");
      Serial.println(midiValue);
      
      // 현재 값 저장
      prevPotValues[i] = midiValue;
    }
  }
}

// Note On 메시지 전송 함수
void noteOn(byte channel, byte pitch, byte velocity) {
  midiEventPacket_t noteOn = {0x09, 0x90 | channel, pitch, velocity};
  MidiUSB.sendMIDI(noteOn);
  MidiUSB.flush();
}

// Note Off 메시지 전송 함수
void noteOff(byte channel, byte pitch, byte velocity) {
  midiEventPacket_t noteOff = {0x08, 0x80 | channel, pitch, velocity};
  MidiUSB.sendMIDI(noteOff);
  MidiUSB.flush();
}

// Control Change 메시지 전송 함수
void controlChange(byte channel, byte control, byte value) {
  midiEventPacket_t event = {0x0B, 0xB0 | channel, control, value};
  MidiUSB.sendMIDI(event);
  MidiUSB.flush();
}

        

이 코드는 다음과 같은 기능을 수행해:

1. 3개의 버튼과 3개의 포텐셔미터 상태를 읽음
2. 버튼을 누르면 Note On, 떼면 Note Off 메시지 전송
3. 포텐셔미터를 돌리면 Control Change 메시지 전송
4. 값이 변경될 때만 MIDI 메시지를 보내 효율성 향상

🔧 고급 기능 추가하기

기본 기능이 작동한다면, 이제 더 고급 기능을 추가해 볼까? 🚀

1. 모드 전환 기능

하나의 버튼으로 여러 모드를 전환할 수 있게 만들면, 제한된 컨트롤러로 더 많은 기능을 사용할 수 있어!

// 모드 관련 변수 추가
int currentMode = 0;
const int NUM_MODES = 3;
const int MODE_BUTTON_PIN = 5;  // 모드 전환 버튼
int modeButtonState = 0;
int prevModeButtonState = 0;

void setup() {
  // 기존 코드...
  
  // 모드 버튼 설정
  pinMode(MODE_BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  // 모드 버튼 상태 확인
  modeButtonState = !digitalRead(MODE_BUTTON_PIN);
  
  // 모드 버튼이 눌렸을 때 모드 전환
  if (modeButtonState && !prevModeButtonState) {
    currentMode = (currentMode + 1) % NUM_MODES;
    Serial.print("Mode changed to: ");
    Serial.println(currentMode);
  }
  prevModeButtonState = modeButtonState;
  
  // 현재 모드에 따라 다른 기능 수행
  switch (currentMode) {
    case 0:
      // 기본 모드 (노트 + CC)
      readButtons();
      readPots();
      break;
    case 1:
      // 드럼 모드 (다른 노트 매핑)
      readDrumButtons();
      readEffectPots();
      break;
    case 2:
      // 믹서 모드 (모든 컨트롤이 CC로 동작)
      readMixerControls();
      break;
  }
  
  delay(10);
}

// 모드별 함수들 구현...

        

2. LED 피드백 추가

LED를 추가하면 현재 모드나 버튼 상태를 시각적으로 확인할 수 있어서 사용성이 크게 향상돼!

// LED 핀 정의
const int NUM_LEDS = 3;
const int LED_PINS[NUM_LEDS] = {9, 10, 11};  // PWM 핀 사용

void setup() {
  // 기존 코드...
  
  // LED 핀 설정
  for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
    pinMode(LED_PINS[i], OUTPUT);
  }
}

void loop() {
  // 기존 코드...
  
  // 현재 모드에 따라 LED 표시
  updateLEDs();
  
  delay(10);
}

void updateLEDs() {
  // 모든 LED 끄기
  for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
    digitalWrite(LED_PINS[i], LOW);
  }
  
  // 현재 모드에 해당하는 LED 켜기
  if (currentMode < NUM_LEDS) {
    digitalWrite(LED_PINS[currentMode], HIGH);
  }
  
  // 버튼이 눌렸을 때 해당 LED 깜빡이기
  for (int i = 0; i < NUM_BUTTONS && i < NUM_LEDS; i++) {
    if (buttonStates[i]) {
      // PWM으로 밝기 조절 가능 (0-255)
      analogWrite(LED_PINS[i], 128);
    }
  }
}

        

3. 로터리 인코더 활용

로터리 인코더는 무한히 회전 가능한 노브로, 메뉴 탐색이나 정밀한 값 조절에 적합해!

#include   // Encoder 라이브러리 필요

// 로터리 인코더 설정
Encoder myEncoder(6, 7);  // A, B 핀
long oldPosition = -999;
const int ENCODER_BUTTON_PIN = 8;  // 로터리 인코더 푸시 버튼

void setup() {
  // 기존 코드...
  
  // 인코더 버튼 설정
  pinMode(ENCODER_BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  // 기존 코드...
  
  // 인코더 값 읽기
  readEncoder();
  
  delay(10);
}

void readEncoder() {
  long newPosition = myEncoder.read();
  
  // 위치가 변경되었을 때만 처리
  if (newPosition != oldPosition) {
    // 회전 방향 확인
    if (newPosition > oldPosition) {
      // 시계 방향 회전 - 값 증가
      controlChange(MIDI_CHANNEL, 10, 1);  // 값 증가 메시지
      Serial.println("Encoder CW");
    } else {
      // 반시계 방향 회전 - 값 감소
      controlChange(MIDI_CHANNEL, 10, 127);  // 값 감소 메시지
      Serial.println("Encoder CCW");
    }
    
    oldPosition = newPosition;
  }
  
  // 인코더 버튼 상태 확인
  if (!digitalRead(ENCODER_BUTTON_PIN)) {
    // 버튼이 눌렸을 때
    controlChange(MIDI_CHANNEL, 11, 127);
    Serial.println("Encoder Button Pressed");
    delay(200);  // 디바운싱
  }
}

        

🎛️ 케이스 디자인 및 최종 조립

이제 하드웨어와 소프트웨어가 준비되었으니, 멋진 케이스를 만들어 완성해 보자! 🏠

케이스 디자인 옵션

1. 3D 프린팅: 가장 맞춤형 옵션으로, 원하는 대로 디자인할 수 있어. Thingiverse나 Printables에서 MIDI 컨트롤러 케이스 디자인을 찾을 수 있어.
2. 레이저 커팅: 아크릴이나 목재로 정밀한 케이스를 만들 수 있어.
3. 기성품 활용: 플라스틱 전자 프로젝트 박스를 구매해서 구멍을 뚫어 사용할 수 있어.
4. 업사이클링: 오래된 전자기기 케이스나 악기를 재활용할 수도 있어!

최종 조립 팁

1. PCB 제작: 프로토타입이 잘 작동한다면, 브레드보드 대신 PCB를 제작해서 더 안정적으로 만들 수 있어. EasyEDA나 KiCad 같은 무료 PCB 디자인 툴을 사용해봐!
2. 케이블 관리: 내부 배선을 깔끔하게 정리하고, 필요하다면 케이블 타이나 열 수축 튜브를 사용해.
3. 라벨링: 각 컨트롤에 라벨을 붙여서 사용하기 쉽게 만들어줘.
4. 테스트: 최종 조립 전에 모든 연결을 다시 한 번 확인하고 테스트해봐!

🎮 DAW와 연결 및 사용하기

드디어 완성된 MIDI 컨트롤러를 실제 음악 소프트웨어와 연결해서 사용해 볼 차례야! 🎵

1. 컴퓨터 연결 및 인식

Arduino Leonardo를 컴퓨터에 연결하면 자동으로 MIDI 장치로 인식돼야 해. 만약 인식되지 않는다면:

1. 장치 관리자에서 "Arduino Leonardo"가 제대로 인식되었는지 확인
2. 코드가 제대로 업로드되었는지 확인
3. 다른 USB 포트나 케이블 시도

2. DAW 설정

대부분의 DAW(Digital Audio Workstation)에서는 다음과 같은 과정으로 MIDI 컨트롤러를 설정할 수 있어:

3. MIDI 매핑

대부분의 DAW는 MIDI 컨트롤러의 버튼과 노브를 소프트웨어 기능에 매핑할 수 있는 기능을 제공해:

1. MIDI 학습 모드 활성화: DAW의 MIDI 매핑 모드 진입 (보통 단축키나 메뉴에 있음)
2. 소프트웨어 컨트롤 선택: 매핑하고 싶은 소프트웨어 기능 클릭
3. 하드웨어 컨트롤 조작: MIDI 컨트롤러의 해당 버튼이나 노브 조작
4. 매핑 확인: 연결이 되었는지 확인하고 저장