Hudba osciloskopu: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Úvod: Tento Instructable má splnit požadavek na dokumentační část projektu propojení mikropočítače na Utah State University.

Krok 1: Pozadí

Pozadí:

Osciloskop se používá k zobrazení a měření napěťového signálu vyneseného proti času. Osciloskop v režimu XY vykresluje signál proti jinému signálu, jako je parametrická rovnice. Tento projekt používá osciloskop v režimu XY k zobrazení obrázků vytvořených zvukovým souborem.

Krok 2: Originální nápad

Původní myšlenkou projektu bylo převést starý televizní přijímač Cathode Ray Tube (CRT) na osciloskop XY a ten použít k zobrazení obrázků. To lze provést odpojením vychylovacích cívek. Když odpojíte vodorovné cívky, zobrazí se svislá čára a když svislou cívku odpojíte, zobrazí se vodorovná čára. Stačilo připojit zdroj zvuku k vychylovacím cívkám a měl bych osciloskop XY. Bohužel jsem narazil na několik problémů.

Krok 3: Setkané problémy

Jedním z problémů, se kterými jsem se setkal, byly bezpečnostní funkce. Televizor dokázal detekovat, že jeho vychylovací cívky byly odpojeny a nezapne se. To má zabránit tomu, aby svazek elektronů vypálil díru ve luminoforu na obrazovce. Změřil jsem odpor cívek a umístil přes něj odpor. Rezistor okamžitě spálil na polovinu kvůli vysokému napětí. Zkoušel jsem to znovu pomocí rezistoru s vyšším hodnocením, ale ani to nefungovalo. Přečetl jsem si online některá fóra o tom, jak lze k původní televizi připojit další sadu vychylovacích cívek, a tak jsem našel další televizi a připojil její vychylovací cívku k mé. Impedance nebyla stejná, takže se nezapnula. Po dalším výzkumu jsem zjistil, že starší televizory nemají bezpečnostní funkci a je mi jedno, zda byly odpojeny jeho vychylovací cívky. Podařilo se mi najít televizi vyrobenou v roce 2000, která jako by fungovala. Dokázal jsem na obrazovku dostat nějaké jednoduché tvary, ale cokoli složitějšího než kruh by bylo silně zkreslené. Nakonec tato televize přestala fungovat a stále foukala pojistky.

Podařilo se mi najít malou televizi vyrobenou v roce 1994. Tato televize fungovala docela dobře, ale nebyl jsem schopen získat správnou orientaci obrazu, i když jsem přepínal signály v každé kombinaci. Rovněž měl stejné problémy jako ostatní televizory a nevytvářel komplikované obrázky. Po dlouhém výzkumu jsem zjistil, že problém je v tom, že jsem se pokoušel vytvořit vektorový obrázek na rastrovém displeji. Rastrový displej je obrazovka, která velmi rychle skenuje horizontálně a poté pomaleji vertikálně. Vektorové zobrazení používá k vytváření obrázků řádky. Našel jsem návody, jak převést rastrové zobrazení na vektorové, ale tento proces byl nebezpečný a bude trvat dlouho.

Krok 4: Řešení

Po všech těchto problémech jsem byl schopen najít docela jednoduché řešení; program emulátoru osciloskopu XY, který vzal zvuk jako vstup. Jakmile jsem našel tento program, přešel jsem ze zaměření na vytváření osciloskopu na způsob, jak z obrázku vytvořit zvukový soubor, který se zobrazí na osciloskopu.

Emulátor osciloskopu

Krok 5: Detekce hran a program Matlab

Zde je základní vývojový diagram mého programu. Začíná obrázkem, který je načten do programu EdgeDetect.m MATLAB. Tento program jej převede na obrázek ve stupních šedi a poté detekuje okraje obrázku. Souřadnice XY detekovaných hran jsou umístěny do dvou polí, která jsou převedena do zvukového souboru.

Krok 6: Příklad: Robot Instructables

Zde je příklad postupu s robotem instructables. Nejprve si stáhněte obrázek robota instructables a uložte jej jako „image.png“do své pracovní složky MATLAB (stejné místo jako „EdgeDetect.m“). Ujistěte se, že obrázek neobsahuje nic, co byste chtěli detekovat, nebo by to mohlo do vašeho zvukového souboru přidat spoustu nepotřebných souřadnic. Spusťte program EdgeDetect a obrázek bude převeden do stupnice šedi a jeho okraje budou detekovány a uloženy jako zvukový soubor s názvem „vector.wav“. Poté otevřete zvukový soubor v Audacity nebo jiném programu pro úpravu zvuku. Otevřete program emulátoru osciloskopu (odkaz v předchozím kroku), nastavte vzorkovací frekvenci na 192 000 Hz, stiskněte start, klikněte na tlačítko mikrofonu a vyberte možnost v řádku. V Audacity stiskněte „Shift + mezerník“pro přehrávání zvukového souboru ve smyčce. Obraz by se měl objevit na emulátoru osciloskopu.

Krok 7: Řešení potíží/ukázkové soubory

Při vývoji tohoto programu jsem musel upravit některá nastavení v programu. Zde je několik věcí, které je třeba zkontrolovat, zda nefunguje:

-Ujistěte se, že váš zvukový výstup je veden do vašeho řádku v počítači a že máte 2 samostatné (levé a pravé) zvukové kanály

-Pokud obrázek nečte program MATLAB, bude možná nutné jej upravit v malbě a uložit jako jiný formát.

-Na řádku 61 kódu nezapomeňte zahrnout čísla z obrazovky detekce hran. Program obvykle umístí kolem celé věci obdélník, který můžete vystřihnout změnou z „i = 1: délka (B)“na „i = 2: délka (B)“. Pokud také máte konkrétní čísla, která chcete zahrnout, ale nechcete je zahrnout všechna, můžete konkrétní čísla získat pomocí hranatých závorek: "[1 3 6 10 15 17]"

-Pokud obraz vypadá roztřeseně a části jsou všude, možná budete muset snížit počet vzorků úpravou „N“na řádku 76. Čím jednodušší obrázek může být, tím nižší N může být, ale měl by být vyšší, pokud je obrázek je komplexní. Pro robota jsem použil N = 5.

-Můžete také nastavit "Fs" na řádku 86. Čím vyšší je vzorkovací frekvence, tím lépe bude obraz vypadat, ale některé zvukové karty vyšší vzorkovací frekvence nezvládnou. Moderní písně mají vzorkovací frekvenci kolem 320000 Hz.