Μουσική παλμογράφο: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Εισαγωγή: Αυτό το Εγχειρίδιο πρέπει να πληροί μια απαίτηση για το τμήμα τεκμηρίωσης του έργου διασύνδεσης μικροϋπολογιστών στο Πανεπιστήμιο της Γιούτα.

Βήμα 1: Ιστορικό

Ιστορικό:

Ένας παλμογράφος χρησιμοποιείται για την εμφάνιση και τη μέτρηση ενός σήματος τάσης που σχεδιάζεται με το χρόνο. Ένας παλμογράφος σε λειτουργία XY σχεδιάζει ένα σήμα έναντι ενός άλλου σήματος σαν παραμετρική εξίσωση. Αυτό το έργο χρησιμοποιεί έναν παλμογράφο σε λειτουργία XY για να εμφανίσει εικόνες που παράγονται από ένα αρχείο ήχου.

Βήμα 2: Πρωτότυπη ιδέα

Η αρχική ιδέα για το έργο ήταν η μετατροπή μιας παλιάς τηλεόρασης Cathode Ray Tube (CRT) σε παλμογράφο XY και η χρήση της για την εμφάνιση των εικόνων. Αυτό μπορεί να γίνει αποσυνδέοντας τα πηνία εκτροπής. Όταν αποσυνδέετε τα οριζόντια πηνία εμφανίζεται μια κάθετη γραμμή και όταν αποσυνδέετε το κάθετο πηνίο, εμφανίζεται μια οριζόντια γραμμή. Το μόνο που έπρεπε να κάνω ήταν να συνδέσω την πηγή ήχου στα πηνία εκτροπής και θα είχα έναν παλμογράφο XY. Δυστυχώς, αντιμετώπισα αρκετά προβλήματα.

Βήμα 3: Αντιμετωπίστηκαν προβλήματα

Ένα από τα προβλήματα που αντιμετώπισα ήταν τα χαρακτηριστικά ασφαλείας. Η τηλεόραση μπόρεσε να εντοπίσει ότι τα πηνία εκτροπής της είχαν αποσυνδεθεί και δεν θα ενεργοποιούνταν. Αυτό γίνεται για να εμποδίσει την δέσμη ηλεκτρονίων να κάψει μια τρύπα στον φωσφόρο στην οθόνη. Μέτρησα την αντίσταση των πηνίων και τοποθέτησα μια αντίσταση σε αυτό. Η αντίσταση κάηκε αμέσως στο μισό λόγω των υψηλών τάσεων. Δοκίμασα ξανά χρησιμοποιώντας αντίσταση υψηλότερης βαθμολογίας, αλλά ούτε αυτό λειτούργησε. Διάβασα κάποια φόρουμ στο διαδίκτυο σχετικά με το πώς θα μπορούσε να συνδεθεί ένα άλλο σύνολο πηνίων εκτροπής στην αρχική τηλεόραση, οπότε βρήκα άλλη τηλεόραση και συνδέσα το πηνίο εκτροπής με τη δική μου. Η σύνθετη αντίσταση δεν ήταν η ίδια, οπότε δεν ενεργοποιήθηκε. Μετά από μερικές ακόμη έρευνες, διαπίστωσα ότι οι παλαιότερες τηλεοράσεις δεν είχαν τη δυνατότητα ασφάλειας και δεν τους ένοιαζε αν τα πηνία εκτροπής αποσυνδέονταν. Wasμουν σε θέση να βρω μια τηλεόραση παραγωγής 2000 που φαινόταν να λειτουργεί. Iμουν σε θέση να λάβω μερικά απλά σχήματα στην οθόνη, αλλά οτιδήποτε πιο περίπλοκο από έναν κύκλο θα ήταν πολύ παραμορφωμένο. Τελικά αυτή η τηλεόραση σταμάτησε να λειτουργεί και συνέχισε να φυσάει ασφάλειες.

Wasμουν σε θέση να βρω μια μικρή τηλεόραση που κατασκευάστηκε το 1994. Αυτή η τηλεόραση λειτούργησε αρκετά καλά, αλλά δεν μπόρεσα να βρω τον σωστό προσανατολισμό της εικόνας, ακόμη και όταν άλλαζα τα σήματα σε κάθε συνδυασμό. Είχε επίσης τα ίδια προβλήματα με την άλλη τηλεόραση και δεν θα παρήγαγε περίπλοκες εικόνες. Μετά από πολλές έρευνες διαπίστωσα ότι το πρόβλημα ήταν ότι προσπαθούσα να δημιουργήσω μια διανυσματική εικόνα σε μια οθόνη ράστερ. Η οθόνη ράστερ είναι μια οθόνη που σαρώνει οριζόντια πολύ γρήγορα και μετά κάθετα με πιο αργό ρυθμό. Μια διανυσματική οθόνη χρησιμοποιεί γραμμές για την παραγωγή εικόνων. Βρήκα σεμινάρια για τον τρόπο μετατροπής μιας οθόνης ράστερ σε διανυσματική οθόνη, αλλά η διαδικασία ήταν επικίνδυνη και θα έπαιρνε πολύ χρόνο.

Βήμα 4: Λύση

Μετά από όλα αυτά τα προβλήματα, μπόρεσα να βρω μια αρκετά απλή λύση. ένα πρόγραμμα εξομοιωτή παλμογράφου XY που έλαβε τον ήχο ως είσοδο. Μόλις βρήκα αυτό το πρόγραμμα, άλλαξα από την εστίαση στη δημιουργία ενός παλμογράφου στη δημιουργία ενός τρόπου παραγωγής ενός αρχείου ήχου από μια εικόνα προς εμφάνιση σε έναν παλμογράφο.

Εξομοιωτής παλμογράφων

Βήμα 5: Πρόγραμμα εντοπισμού άκρων και Matlab

Εδώ είναι ένα βασικό διάγραμμα ροής του προγράμματος μου. Ξεκινά με μια εικόνα που φορτώνεται στο πρόγραμμα EdgeDetect.m MATLAB. Αυτό το πρόγραμμα το μετατρέπει σε μια εικόνα γκρι κλίμακας και στη συνέχεια ανιχνεύει τις άκρες της εικόνας. Οι συντεταγμένες XY των εντοπισμένων άκρων τοποθετούνται σε δύο πίνακες που μετατρέπονται σε αρχείο ήχου.

Βήμα 6: Παράδειγμα: Instructables Robot

Εδώ είναι ένα παράδειγμα της διαδικασίας με το εκπαιδευτικό ρομπότ. Κατεβάστε πρώτα μια εικόνα του εκπαιδευτικού ρομπότ και αποθηκεύστε την ως "image.png" στο φάκελο εργασίας MATLAB (στο ίδιο σημείο με το "EdgeDetect.m"). Βεβαιωθείτε ότι η εικόνα δεν έχει τίποτα που θέλετε να εντοπιστεί ή ότι θα μπορούσε να προσθέσει μια δέσμη περιττών συντεταγμένων στο αρχείο ήχου σας. Εκτελέστε το πρόγραμμα EdgeDetect και η εικόνα θα μετατραπεί σε γκρι κλίμακα και οι άκρες της εντοπιστούν και αποθηκευτούν ως ένα αρχείο ήχου με το όνομα "vector.wav". Στη συνέχεια, ανοίξτε το αρχείο ήχου στο Audacity ή σε άλλο πρόγραμμα επεξεργασίας ήχου. Ανοίξτε το πρόγραμμα εξομοιωτή παλμογράφου (σύνδεσμος στο προηγούμενο βήμα), ορίστε τον ρυθμό δειγματοληψίας στα 192000 Hz, πατήστε έναρξη, κάντε κλικ στο κουμπί μικροφώνου και επιλέξτε τη γραμμή στην επιλογή. Στο Audacity πατήστε "shift + spacebar" για να αναπαράγετε το αρχείο ήχου σε έναν βρόχο. Η εικόνα πρέπει να εμφανίζεται στον εξομοιωτή παλμογράφου.

Βήμα 7: Αντιμετώπιση προβλημάτων/Παράδειγμα αρχείων

Καθώς ανέπτυξα αυτό το πρόγραμμα, έπρεπε να προσαρμόσω ορισμένες ρυθμίσεις στο πρόγραμμα. Ακολουθούν ορισμένα πράγματα που πρέπει να ελέγξετε ξανά εάν δεν λειτουργεί:

-Βεβαιωθείτε ότι η έξοδος ήχου σας τροφοδοτείται στον υπολογιστή σας και ότι έχετε 2 ξεχωριστά (αριστερά και δεξιά) κανάλια ήχου

-Εάν η εικόνα δεν διαβάζεται από το πρόγραμμα MATLAB, ίσως χρειαστεί να την επεξεργαστείτε σε χρώμα και να την αποθηκεύσετε ως διαφορετική μορφή.

-Στη γραμμή 61 του κώδικα, φροντίστε να συμπεριλάβετε τους αριθμούς από την οθόνη ανίχνευσης άκρων. Το πρόγραμμα συνήθως τοποθετεί ένα ορθογώνιο γύρω από ολόκληρο το πράγμα που μπορείτε να κόψετε αλλάζοντάς το από "i = 1: length (B)" σε "i = 2: length (B)". Επίσης, εάν έχετε συγκεκριμένους αριθμούς που θέλετε να συμπεριλάβετε, αλλά δεν θέλετε να τους συμπεριλάβετε όλους, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αγκύλες για να λάβετε συγκεκριμένους αριθμούς: "[1 3 6 10 15 17]"

-Αν η εικόνα φαίνεται ασταθής και τα μέρη είναι παντού, ίσως χρειαστεί να μειώσετε τον αριθμό των δειγμάτων προσαρμόζοντας το "Ν" στη γραμμή 76. Όσο πιο απλή είναι η εικόνα, τόσο χαμηλότερο μπορεί να είναι το Ν, αλλά θα πρέπει να είναι υψηλότερο εάν η εικόνα είναι σύνθετο. Για το ρομπότ χρησιμοποίησα το N = 5.

-Μπορείτε επίσης να προσαρμόσετε τα "Fs" στη γραμμή 86. Όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός δειγματοληψίας τόσο καλύτερα θα φαίνεται η εικόνα, αλλά ορισμένες κάρτες ήχου δεν θα μπορούν να χειριστούν υψηλότερα ποσοστά δειγματοληψίας. Τα μοντέρνα τραγούδια έχουν ρυθμό δειγματοληψίας περίπου 320000 Hz.