自作MIDIアルペジエーター：Arduino Nanoでユークリッド・リズム/モジュラー・ファームウェア対応

概要

Arduino NanoベースのハードウェアMIDIアルペジエーター。7つのポテンショメータと7つのボタンで、スケール/モード/ルート音/オクターブ/アルペジオ・スタイル/ステップ数/テンポを直感制御し、DIN MIDI出力でシンセサイザー（Korg Volca Keys等）を駆動。2019年アップデートでファームウェアをモジュラー化し、ユークリッド・リズム生成等の高度機能を追加。GitHubでソース公開中。

必要なパーツ

• Arduino Nano R3 ×1
• ロータリー・ポテンショメータ（10kΩ推奨） ×7
• タクト・スイッチ 12mm ×7
• MIDI DINコネクタ（5ピン） ×1
• 220Ω 抵抗 ×4（MIDI出力/LED用）
• LED ×2（ステータス表示）
• ブレッドボード、ジャンパー・ワイヤー

コントロール割り当て

ポテンショメータ	パラメータ	範囲
POT1	トニック（ルート）音程	C〜B（12半音）
POT2	トニック・オクターブ	0〜7
POT3	コード・オクターブ	0〜7
POT4	テンポ（BPM）	約30〜300
POT5	アルペジオ・ステップ数	1〜5
POT6	モード（スケール）	イオニアン、ドリアン、フリジアン、リディアン、ミクソリディアン、エオリアン、ロクリアン
POT7	アルペジオ・スタイル	上昇、下降、上昇+下降、ランダム、ユークリッド等

ボタン7個：各ボタン押下でI〜VII度のコード・アルペジオをトリガー（ダイアトニック・コード進行に対応）。

音楽理論の基礎（実装背景）

• 12音階（半音×12＝1オクターブ）
• ダイアトニック・スケール（全全半全全全半）から7音選択
• 各度数上に3和音（トライアド）を構築 → アルペジオ＝分散和音
• コード進行（I-IV-V-vi等）をボタンで即時再生

理論詳細は記事内「Basic music theory」セクション（Reddit kmmeerts氏解説の和訳）参照。

同期機能

Korg VolcaシリーズのSYNC OUT（パルス信号）をArduinoの外部割り込みピンへ入力し、テンポ同期可能。スケッチ内で#define EXT_SYNC / INT_SYNC切替。

ハードウェア構成

• MIDI出力：D1（TX）→ 220Ω → MIDI OUTピン5、GND→ピン2
• ポテンショメータ：A0〜A6（アナログ入力）
• ボタン：D2〜D8（内蔵プルアップ使用 INPUT_PULLUP）
• LED：D9, D10（PWM可）

Fritzingファイル（.fzz）で配線図公開済み。

ファームウェア・アーキテクチャ（Ver.2以降）

• モジュラー構造：Arpeggiatorコア・クラスをプラットフォーム非依存化
• スケール/コード/リズム生成を独立モジュール化
• ユークリッド・リズム（Bjorklundアルゴリズム）実装
• Arduino以外（Teensy, STM32, PCシミュレータ等）へ移植容易

リポジトリ：github.com/raszhivin/arpeggio2

デモ動画

1. 機能説明・コントロール・デモ
2. Volca Keysとのジャム・セッション
3. 新ハードウェア版（筐体組み込み）

拡張アイデア

• MIDI IN追加で外部クロック/シーケンス同期
• OLEDディスプレイでパラメータ可視化
• ロータリー・エンコーダー+ディスプレイでメニュー操作
• CV/Gate出力追加でモジュラー・シンセ対応
• プリセット保存/呼び出し（EEPROM/SD）

まとめ

音楽理論をコード化し、物理コントローラーで直感的にアルペジオ/コード進行を演奏できるMIDIデバイス。「コード進行アルペジエーター」Webアプリに触発され、ハードウェア化した好例。モジュラー・ファームウェア設計により拡張性が高く、ユークリッド・リズム等の現代的アルゴリズムも実装。電子楽器自作の優れた学習教材です。