Máy hiện sóng âm nhạc: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Giới thiệu: Có thể giảng dạy này là để đáp ứng yêu cầu đối với phần tài liệu của dự án giao diện máy tính vi mô tại Đại học Bang Utah.

Bước 1: Bối cảnh

Tiểu sử:

Máy hiện sóng được sử dụng để hiển thị và đo tín hiệu điện áp được vẽ theo thời gian. Máy hiện sóng ở chế độ XY vẽ một tín hiệu chống lại một loại tín hiệu khác giống như một phương trình tham số. Dự án này sử dụng một máy hiện sóng ở chế độ XY để hiển thị hình ảnh được tạo ra bởi một tệp âm thanh.

Bước 2: Ý tưởng ban đầu

Ý tưởng ban đầu cho dự án là chuyển đổi một máy thu hình Cathode Ray Tube (CRT) cũ thành một máy hiện sóng XY và sử dụng nó để hiển thị hình ảnh. Điều này có thể được thực hiện bằng cách ngắt kết nối các cuộn dây lệch. Khi bạn ngắt kết nối các cuộn dây ngang, một đường thẳng đứng sẽ xuất hiện và khi bạn ngắt kết nối cuộn dây dọc, một đường ngang xuất hiện. Tất cả những gì tôi phải làm là kết nối nguồn âm thanh với các cuộn dây lệch và tôi sẽ có một máy hiện sóng XY. Thật không may, tôi đã gặp phải một số vấn đề.

Bước 3: Sự cố gặp phải

Một trong những vấn đề tôi gặp phải là các tính năng an toàn. TV có thể phát hiện ra rằng các cuộn dây lệch của nó đã bị ngắt kết nối và sẽ không bật. Điều này là để ngăn chặn chùm điện tử đốt một lỗ trống trong phốt pho trên màn hình. Tôi đo điện trở của các cuộn dây và đặt một điện trở ngang qua nó. Điện trở ngay lập tức bị đốt cháy một nửa vì điện áp cao. Tôi đã thử lại bằng cách sử dụng một điện trở được đánh giá cao hơn, nhưng điều đó cũng không hoạt động. Tôi đã đọc một số diễn đàn trực tuyến về cách một bộ cuộn dây lệch khác có thể được nối với TV ban đầu, vì vậy tôi đã tìm thấy một chiếc TV khác và nối cuộn dây lệch của nó với của tôi. Trở kháng không giống nhau nên nó không bật. Sau một số nghiên cứu thêm, tôi phát hiện ra rằng TV cũ hơn không có tính năng an toàn và không quan tâm đến việc cuộn dây lệch của nó có bị ngắt kết nối hay không. Tôi đã có thể tìm thấy một chiếc TV được sản xuất vào năm 2000 dường như hoạt động. Tôi có thể lấy một số hình dạng đơn giản trên màn hình, nhưng bất cứ thứ gì phức tạp hơn hình tròn sẽ bị bóp méo rất nhiều. Cuối cùng thì chiếc TV này cũng ngừng hoạt động và nó tiếp tục thổi cầu chì.

Tôi đã có thể tìm thấy một chiếc TV nhỏ được sản xuất vào năm 1994. Chiếc TV này hoạt động khá tốt, nhưng tôi không thể nhận được hướng chính xác của hình ảnh, ngay cả khi tôi chuyển đổi tín hiệu theo mọi cách kết hợp. Nó cũng có những vấn đề tương tự như TV khác và sẽ không tạo ra hình ảnh phức tạp. Sau rất nhiều nghiên cứu, tôi phát hiện ra vấn đề đó là tôi đang cố gắng tạo ra một hình ảnh vectơ trên màn hình raster. Màn hình raster là màn hình quét theo chiều ngang rất nhanh và sau đó quét theo chiều dọc với tốc độ chậm hơn. Màn hình vector sử dụng các đường để tạo ra hình ảnh. Tôi đã tìm thấy các hướng dẫn về cách chuyển đổi màn hình raster thành màn hình vector, nhưng quá trình này rất nguy hiểm và sẽ mất nhiều thời gian.

Bước 4: Giải pháp

Sau tất cả những vấn đề này, tôi đã có thể tìm ra một giải pháp khá đơn giản; một chương trình giả lập máy hiện sóng XY lấy âm thanh làm đầu vào. Khi tôi tìm thấy chương trình này, tôi đã chuyển từ tập trung vào việc tạo ra một máy hiện sóng sang việc tạo ra một cách tạo ra một tệp âm thanh từ một hình ảnh để hiển thị trên máy hiện sóng.

Trình mô phỏng máy hiện sóng

Bước 5: Phát hiện cạnh và Chương trình Matlab

Đây là sơ đồ cơ bản của chương trình của tôi. Nó bắt đầu với một hình ảnh được tải vào chương trình EdgeDetect.m MATLAB. Chương trình này chuyển đổi nó thành một hình ảnh tỷ lệ xám và sau đó phát hiện các cạnh trong hình ảnh. Tọa độ XY của các cạnh được phát hiện được đặt thành hai mảng được chuyển đổi thành tệp âm thanh.

Bước 6: Ví dụ: Robot hướng dẫn

Đây là một ví dụ về quy trình với rô bốt có hướng dẫn. Trước tiên, hãy tải xuống hình ảnh của rô-bốt có thể hướng dẫn và lưu nó dưới dạng "image.png" vào thư mục làm việc MATLAB của bạn (cùng vị trí với "EdgeDetect.m"). Đảm bảo rằng hình ảnh không có bất kỳ thứ gì bạn muốn bị phát hiện hoặc nó có thể thêm một loạt các tọa độ không cần thiết vào tệp âm thanh của bạn. Chạy chương trình EdgeDetect và hình ảnh sẽ được chuyển đổi thành thang màu xám và các cạnh của nó được phát hiện và lưu trữ dưới dạng tệp âm thanh có tên "vector.wav". Tiếp theo, mở tệp âm thanh trong Audacity hoặc một chương trình chỉnh sửa âm thanh khác. Mở chương trình giả lập máy hiện sóng của bạn (liên kết ở bước trước), đặt tốc độ lấy mẫu thành 192000 Hz, nhấn bắt đầu, nhấp vào nút micrô và chọn dòng trong tùy chọn. Trong Audacity, nhấn "shift + phím cách" để phát tệp âm thanh trong một vòng lặp. Hình ảnh sẽ xuất hiện trên trình giả lập máy hiện sóng.

Bước 7: Khắc phục sự cố / Tệp ví dụ

Khi tôi phát triển chương trình này, tôi phải điều chỉnh một số cài đặt trong chương trình. Dưới đây là một số điều cần kiểm tra lại nếu nó không hoạt động:

-Đảm bảo rằng đầu ra âm thanh của bạn đang được đưa vào đường truyền của bạn trên máy tính và bạn có 2 kênh âm thanh riêng biệt (trái và phải)

-Nếu hình ảnh không được đọc bởi chương trình MATLAB, bạn có thể cần phải chỉnh sửa nó trong paint và lưu nó dưới dạng định dạng khác.

-Trên dòng 61 của mã, hãy đảm bảo bao gồm các số từ màn hình phát hiện cạnh. Chương trình thường đặt một hình chữ nhật xung quanh toàn bộ thứ mà bạn có thể cắt ra bằng cách thay đổi nó từ "i = 1: length (B)" thành "i = 2: length (B)". Ngoài ra, nếu bạn có các số cụ thể mà bạn muốn bao gồm nhưng không muốn bao gồm tất cả chúng, bạn có thể sử dụng dấu ngoặc vuông để nhận các số cụ thể: "[1 3 6 10 15 17]"

-Nếu hình ảnh có vẻ bị rung và các phần ở khắp nơi, bạn có thể cần giảm số lượng mẫu bằng cách điều chỉnh "N" trên dòng 76. Hình ảnh càng đơn giản thì N càng thấp, nhưng nó phải cao hơn nếu hình ảnh là phức tạp. Đối với robot tôi đã sử dụng N = 5.

-Bạn cũng có thể điều chỉnh "Fs" trên dòng 86. Tốc độ lấy mẫu càng cao thì hình ảnh sẽ càng đẹp, nhưng một số card âm thanh sẽ không thể xử lý tốc độ lấy mẫu cao hơn. Các bài hát hiện đại có tốc độ lấy mẫu khoảng 320000 Hz.