Музыка осциллографа: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Введение. Данное руководство предназначено для выполнения требований к документации по проекту взаимодействия с микрокомпьютерами в Университете штата Юта.

Шаг 1. Справочная информация

Фон:

Осциллограф используется для отображения и измерения сигнала напряжения, который отображается в зависимости от времени. Осциллограф в режиме XY отображает сигнал против другого сигнала, вроде параметрического уравнения. В этом проекте используется осциллограф в режиме XY для отображения изображений, созданных звуковым файлом.

Шаг 2: оригинальная идея

Первоначальная идея проекта заключалась в том, чтобы преобразовать старый телевизор с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) в осциллограф XY и использовать его для отображения изображений. Это можно сделать, отключив катушки отклонения. При отключении горизонтальных катушек появляется вертикальная линия, а при отключении вертикальной катушки появляется горизонтальная линия. Все, что мне нужно было сделать, это подключить источник звука к катушкам отклонения, и у меня был бы осциллограф XY. К сожалению, я столкнулся с несколькими проблемами.

Шаг 3: обнаруженные проблемы

Одной из проблем, с которыми я столкнулся, были функции безопасности. Телевизор смог обнаружить, что его катушки отклонения были отключены и не включаются. Это сделано для того, чтобы электронный луч не прожигал дырку в люминофоре на экране. Я измерил сопротивление катушек и поместил на них резистор. Резистор сразу сгорел пополам из-за высокого напряжения. Я снова попытался использовать резистор с более высоким номиналом, но это тоже не сработало. Я читал несколько форумов в Интернете о том, как еще один набор отклоняющих катушек может быть подключен к оригинальному телевизору, поэтому я нашел другой телевизор и подключил его к своей отклоняющей катушке. Импеданс был другим, поэтому он не включился. После еще нескольких исследований я обнаружил, что старые телевизоры не имели функции безопасности, и мне было все равно, были ли отключены катушки отклонения. Мне удалось найти телевизор 2000 года выпуска, который, казалось, работал. Мне удалось отобразить на экране несколько простых форм, но все, что было сложнее круга, было бы сильно искажено. В конце концов, этот телевизор перестал работать и продолжал перегорать предохранители.

Мне удалось найти небольшой телевизор 1994 года выпуска. Этот телевизор работал довольно хорошо, но мне не удавалось получить правильную ориентацию изображения, даже когда я переключал сигналы в каждой комбинации. У него были те же проблемы, что и у другого телевизора, и он не создавал сложных изображений. После долгих исследований я обнаружил, что проблема заключалась в том, что я пытался создать векторное изображение на растровом дисплее. Растровое изображение - это экран, который сканирует по горизонтали очень быстро, а затем по вертикали с меньшей скоростью. Векторный дисплей использует линии для создания изображений. Я нашел руководства о том, как преобразовать растровый дисплей в векторный, но процесс был опасным и потребовал много времени.

Шаг 4: Решение

После всех этих проблем я смог найти довольно простое решение; программа-эмулятор осциллографа XY, принимающая звук на входе. Как только я нашел эту программу, я переключился с создания осциллографа на создание способа создания аудиофайла из изображения для отображения на осциллографе.

Эмулятор осциллографа

Шаг 5: обнаружение краев и программа Matlab

Вот базовая блок-схема моей программы. Он начинается с изображения, которое загружается в программу MATLAB EdgeDetect.m. Эта программа преобразует его в изображение в оттенках серого, а затем определяет края изображения. Координаты XY обнаруженных кромок помещаются в два массива, которые преобразуются в звуковой файл.

Шаг 6: Пример: робот Instructables

Вот пример процесса с инструктируемым роботом. Сначала загрузите изображение обучаемого робота и сохраните его как «image.png» в рабочей папке MATLAB (то же место, что и «EdgeDetect.m»). Убедитесь, что на изображении нет ничего, что вы хотите обнаружить, иначе оно может добавить кучу ненужных координат в ваш звуковой файл. Запустите программу EdgeDetect, и изображение будет преобразовано в оттенки серого, а края будут обнаружены и сохранены в виде звукового файла с именем «vector.wav». Затем откройте звуковой файл в Audacity или другой программе для редактирования звука. Откройте программу-эмулятор осциллографа (ссылка на предыдущем шаге), установите частоту дискретизации 192000 Гц, нажмите кнопку «Пуск», нажмите кнопку микрофона и выберите параметр «Линия входа». В Audacity нажмите «shift + пробел», чтобы воспроизводить звуковой файл в цикле. Изображение должно появиться на эмуляторе осциллографа.

Шаг 7. Устранение неполадок / файлы примеров

При разработке этой программы мне пришлось изменить некоторые настройки в программе. Вот несколько вещей, которые нужно дважды проверить, если это не работает:

-Убедитесь, что ваш аудиовыход подается на вашу линию на вашем компьютере и что у вас есть 2 отдельных (левый и правый) аудиоканала

-Если изображение не читается программой MATLAB, вам может потребоваться отредактировать его в paint и сохранить в другом формате.

-В строке 61 кода обязательно укажите числа с экрана обнаружения края. Программа обычно помещает прямоугольник вокруг всего объекта, который вы можете вырезать, изменив его с «i = 1: length (B)» на «i = 2: length (B)». Кроме того, если у вас есть определенные числа, которые вы хотите включить, но не хотите включать их все, вы можете использовать квадратные скобки для получения конкретных чисел: «[1 3 6 10 15 17]»

-Если изображение выглядит шатким и части расположены повсюду, вам может потребоваться уменьшить количество образцов, отрегулировав «N» в строке 76. Чем проще изображение, тем меньше N может быть, но оно должно быть выше, если изображение сложно. Для робота я использовал N = 5.

-Вы также можете настроить "Fs" в строке 86. Чем выше частота дискретизации, тем лучше будет выглядеть изображение, но некоторые звуковые карты не могут обрабатывать более высокие частоты дискретизации. Современные песни имеют частоту дискретизации около 320000 Гц.