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🎛️ KOSMOS2

ジェネレーティブ音響エンジン & パフォーマンスコントローラー

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🚀 概要

KOSMOS2 は、Raspberry Pi Pico2 と PRA32-U2 を中心に構築された
4パート構成のジェネレーティブ音響エンジンです。

• 4つの独立したシンセパート（A/B/C/D）
• TouchOSC によるリアルタイム操作
• MIDI Clock（24ppqn）を安定出力
• 自動スケール・自動トランスポーズ・自動アルペジオ
• ランダムパターン生成
• 1パートだけミュートランダム
• 音程に応じたカラーのノート可視化
• 物理ボタンによる音色変更・スタート/ストップ

KOSMOS2 は、
“自律生成” と “手動操作” を自然に融合させたライブ楽器です。

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🎬 デモ・ビデオ

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✅ MIDI CC フル対応（PRA32-U2 Synth Engine）

PRA32-U2 シンセエンジンにおけるMIDI CC受信機能をフル対応化しました。

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🔧 概要

外部MIDI機器や TouchOSC 等から送信される すべてのMIDI CCメッセージを受信し、
各シンセパートへリアルタイムに反映できるようになりました。

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🎛 エディタ

PRA32-U2 エディタ (Fixed Version)

🔗 PRA32-U2 Editor
https://github.com/risgk/digital-synth-pra32-u2/blob/856ab5a96e59a1d2bd22878beea5193ecd17c381/pra32-u2-editor.html

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🎛 CC処理仕様

■ 内部制御CC（KOSMOS2専用）

以下のCCはシステム制御用として使用されます：

• CC20 : Density（発音率）
• CC21 : Pitch Offset（音程）
• CC22 : Speed（テンポ倍率）
• CC23 : Scale（スケール切替）
• CC7 : Master Volume
• CC30–32 : プログラム操作（ガチャ / リセット / ミュート）

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■ それ以外のCC（フルパススルー）

上記以外のCCはすべて：

✅ 入力されたMIDIチャンネルを維持したままシンセへ転送

されます。

void handleGeneralCC(uint8_t cc, uint8_t val, uint8_t ch) {
    midi_bridge_send_cc(cc, val, ch);
}

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🎚 MIDIチャンネルとパート対応

MIDI Channel	Synth Part
1 (ch0)	A
2 (ch1)	B
3 (ch2)	C
4 (ch3)	D

※ 内部では 0〜3 のチャンネルで処理されます

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🎵 特徴

• ✅ すべてのCCに対応（制限なし）
• ✅ チャンネル別に4パート独立制御
• ✅ 外部MIDI機器 / DAW / TouchOSC に完全対応
• ✅ 内部制御CCと音源制御を分離
• ✅ リアルタイムパラメータ操作可能

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🚀 できること

• フィルター（CC74）、レゾナンス（CC71）の操作
• エンベロープ / LFO / FXのリアルタイム制御
• パートごとの音色変化
• 外部シーケンサからの完全コントロール
• TouchOSCでの自由なUI構築

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この実装によりKOSMOS2は：

4パート同時制御可能なMIDIマルチシンセ

として動作します。

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🧩 システム構成図

flowchart TD

    %% ============================
    %% 外部コントローラー
    %% ============================
    TO[TouchOSC<br/>iOS / Android] --> CC[USB-MIDI CC<br/>Density / Pitch / Speed / Scale / Volume / Random / Reset / Mute]

    %% ============================
    %% Core0（UI + ロジック）
    %% ============================
    CC --> C0[Core0<br/>Pico2<br/>UI / Logic]

    C0 --> PAT[Pattern Engine<br/>A/B/C/D]
    C0 --> RAND[Randomizer<br/>Scale / Transpose / Silence]
    C0 --> CLOCK[MIDI Clock<br/>24ppqn]
    C0 --> LCD[LCD Renderer<br/>Program Info + Note Dots]

    %% Core0 → Core1
    C0 --> Q[MIDI Event Queue]

    %% ============================
    %% Core1（PRA32-U2 シンセ）
    %% ============================
    Q --> C1[Core1<br/>PRA32-U2 Synth]

    C1 --> A[A Part<br/>Main]
    C1 --> B[B Part<br/>Sub Bass]
    C1 --> C[C Part<br/>Chord / Lead]
    C1 --> D[D Part<br/>Japanese Arp]

    %% ============================
    %% オーディオ出力
    %% ============================
    C1 --> I2S[I2S Audio<br/>48kHz / 16bit]
    I2S --> DAC[Pico-Audio DAC]
    DAC --> OUT[Audio Out]

Loading

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🎚️ TouchOSC コントロール（MIDI CC）

CC	パラメータ	説明
20	Density	発音率（0〜100%）
21	Pitch Offset	-24〜+24 半音
22	Speed	テンポ倍率（0.5〜2.0）
23	Scale	0=平調子 / 1=都節 / 2=陰旋法 / 3=PENTA
7	Volume	マスター音量
30	ガチャ	4パートの音色をランダム変更（ミュート含む）
31	リセット	音色初期化 + 全ミュート解除
32	ミュートランダム	1パートだけミュート/解除をランダム切替

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🔇 パート別ミュート仕様

• muteA / muteB / muteC / muteD で発音を制御
• ガチャ（CC30）で programX==16 の場合もミュート扱い
• リセット（CC31）で 全パートのミュート解除
• ミュートランダム（CC32）は 1パートのみをトグル
• LCD 表示はミュート中 --、通常は音色番号

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🖥️ LCD UI

● Program Info（音色 & ミュート表示）

A:03   B:--   C:06   D:12

• ミュート中 → --
• 通常 → 音色番号（00〜15）

● Note Dots（ノート可視化）

───────────────────────────────────────────────
・240px 横スクロールのノート履歴
・Y座標 = 音程（36〜84 → 240〜150 にマッピング）
・音程に応じて色分け
───────────────────────────────────────────────

A/B/C/D すべてのノートをリアルタイムに描画。

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🎛 LCDイメージ

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🎼 4パート構成（PRA32-U2）

パート	役割	説明
A	Main	8分 × 16 のメインパターン
B	Sub Bass	長いサスティンの低音、3種のリズム
C	Chord / Lead	和声的動き、遅れ気味のタイミング
D	Japanese Arp	和風16分アルペジオ、小さな揺れ

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🔀 ランダマイザ

stateDiagram-v2
    direction LR

    %% ============================================================
    %% ランダマイザは4つの独立した並列状態で構成される
    %% ============================================================
    state "KOSMOS2 Randomizer" as RANDOMIZER {
        
        %% -------------------------
        %% 1. Scale Auto-Cycle
        %% -------------------------
        state "Scale Cycle" as SCALE {
            [*] --> S0
            S0 --> S1 : timer
            S1 --> S2 : timer
            S2 --> S3 : timer
            S3 --> S0 : timer
        }

        %% -------------------------
        %% 2. Auto Transpose
        %% -------------------------
        state "Transpose" as TRANS {
            [*] --> T_IDLE
            T_IDLE --> T_SHIFT : timer
            T_SHIFT --> T_IDLE : apply transpose
        }

        %% -------------------------
        %% 3. Auto Arpeggio Insert
        %% -------------------------
        state "Arpeggio" as ARP {
            [*] --> A_IDLE
            A_IDLE --> A_PLAY : timer
            A_PLAY --> A_IDLE : phrase end
        }

        %% -------------------------
        %% 4. Main Silence (A-part)
        %% -------------------------
        state "Main Silence" as SIL {
            [*] --> M_ACTIVE
            M_ACTIVE --> M_SILENT : timer
            M_SILENT --> M_ACTIVE : regenerate pattern
        }
    }

Loading

● 自動スケール切替

0 → 1 → 2 → 3 を一定周期で循環。

● 自動トランスポーズ

{-10, -5, -4, 0, +4, +5, +10} からランダム選択。

● 自動アルペジオ

一定間隔で D パートにアルペジオを挿入。

● メインサイレンス

A パートを一時的に沈黙させ、再開時にパターン再生成。

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🎛 物理ボタン（Pico2）

ボタン	機能
A	A パート音色変更
B	B パート音色変更
X	4パート音色ガチャ（CC30）
Y	4パート音色リセット（CC31）
A+B	MIDI Start / Stop

※ ジョイスティックは使用していません

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📦 ハードウェア構成

• Raspberry Pi Pico2
• Waveshare Pico-Audio
• Waveshare Pico-LCD 1.3"
• PRA32-U2 Synth Engine（Core1）
• TouchOSC（iOS/Android）

KOSMOS2 コントローラー

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📝 ライセンス

MIT License

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👤 Author

osamu Creator of KOSMOS2 / plantssystem

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Special Thanks

• MATRIXSYNTH
• Powerd by ISGK Instruments PRA32-U2
• https://github.com/risgk/digital-synth-pra32-u2

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