FPGA आधारित रंग संगीत

रंगीन संगीत या FPGA-आधारित तरंगिका विश्लेषण का उपयोग करके तीन-तरफ़ा रीयल-टाइम स्पेक्ट्रम विश्लेषक का विकास।

एक बार पिताजी ने मुझे उनके द्वारा बनाए गए एनालॉग रंग संगीत दिखाया। तीन स्पॉटलाइट संगीत के लिए स्पष्ट रूप से झपकी लेते हैं, प्रत्येक अपनी स्वयं की आवृत्ति रेंज के लिए देखते हैं, और चौथा स्पॉटलाइट केवल तब ही जलाया जाता है जब कोई भी स्पॉटलाइट बाहर चला जाता है, ताकि कमरे में चुपचाप अंधेरा न हो। तब उसके भीतर कुछ टूट गया और वह एक अच्छे से शेल्फ पर दस साल तक धूल उड़ाती रही। चूंकि मुझे वास्तव में संगीत सुनना पसंद है, और मेरे पास अभी भी रंग संगीत की ज्वलंत यादें हैं, मैं वास्तव में इसे पुनर्जीवित करना चाहता था और अपने पसंदीदा लय में स्पॉटलाइट्स के चमकने का आनंद लेना चाहता था। खैर, योजना को लागू करने के लिए उच्च तकनीक का उपयोग करें ...




चूँकि मैं एक FPGA आधारित डिजिटल और एनालॉग सिग्नल प्रोसेसिंग कंपनी में काम करता हूं, इसलिए यह विचार अपने आप आया। मैंने एक "संख्या थ्रॉटल" बनाने का निर्णय लिया, जो तीन आवृत्ति रेंज के लिए तीन फिल्टर का उपयोग करके वास्तविक समय में एक ऑडियो सिग्नल को चलाएगा। रंगीन संगीत बनाने में किस फ़्रीक्वेंसी रेंज का उपयोग किया जाता है (क्योंकि यह विषय बहुत पुराना है) के लिए इंटरनेट पर खोज करने के बाद, मैंने निम्नलिखित पाया:
एलएफ: 40 - 110 हर्ट्ज
मिडरेंज: 1000 - 5000 हर्ट्ज
ट्रेबल: 10000 - 18000 हर्ट्ज
फिल्टर के रूप में, मैंने कंपनी के साथ काम करने वाले तरंग परिवर्तन का अध्ययन किया, और मुझे गुणांक के तीन सेट मिले, जिसके साथ मैंने एडीसी से 3 मेगाहर्ट्ज की नमूना आवृत्ति के साथ डेटा का निष्कर्ष निकाला। फिल्टर की आवृत्ति प्रतिक्रिया आंकड़ा में दिखाई गई है:



परिणामी परियोजना की योजना इस प्रकार है:



एक प्रोसेसर के रूप में, मैंने उसी कंपनी में बनाए गए एक फोर्थ-प्रोसेसर का उपयोग किया है, इसलिए मुझे पता है कि इसके साथ पूरी तरह से कैसे काम किया जाए। हार्डवेयर में, फिल्टर गुणांक वाले मेमोरी ब्लॉक, एक एडीसी डेटा रीडर बनाया गया था, एडीसी डेटा और फिल्टर गुणांक का एक कनविक्शन लागू किया गया था, साथ ही एलईडी के लिए पीडब्लूएम ब्लॉक भी। पूरी चीज प्रोसेसर से जुड़ी थी, जिसे स्पार्टन -3 XC3S400 में संकलित और वायर्ड किया गया था।

इसके बाद, मैंने प्रोसेसर के लिए एक कार्यक्रम लिखना शुरू कर दिया जो मेरे लिए आवश्यक काम करेगा - कनवल्शन के परिणाम (निश्चित आवृत्तियों पर संकेत का आयाम) पढ़ें और परिणामस्वरूप मान PWM एल ई डी को खिलाया जाएगा। दृढ़ संकल्प परिणाम सही थे, लेकिन किसी कारण के लिए एल ई डी लगातार और केवल जब संगीत लगभग नीचे मर गया था। मैंने समझना और महसूस करना शुरू कर दिया कि एलईडी चमक की चमक पीडब्लूएम सीमा पर रैखिक रूप से निर्भर नहीं होती है, लेकिन तार्किक रूप से। यही है, अगर मेरे पास 1024-बिट पीडब्लूएम है, तो डिमेरिट से एलईडी की चमक को सबसे अधिक आसानी से बदलने के लिए, मुझे क्रमिक रूप से निम्नलिखित पीडब्लूएम थ्रेशोल्ड नंबर लेने होंगे: 0, 15, 31, 63, 127, 255, 511, 1023। इस प्रकार , मुझे एलईडी चमक के 8 अलग-अलग डिग्री मिले, और यह मेरे लिए पर्याप्त था। और इन थ्रेसहोल्ड नंबरों के कनवल्शन रिजल्ट को एडजस्ट करने के बाद, कलर म्यूजिक ने जैसा चाहा, वैसा काम किया। इसके बाद, मैंने निष्क्रिय चैनल का तर्क लिखा। इसका अनुमानित काम ऐसा है कि जब कोई भी चैनल फीका पड़ जाता है, तो यह निष्क्रिय एलईडी चमक हासिल करना शुरू कर देता है। इस प्रकार, कमरा कभी भी पूरी तरह से अंधेरा नहीं होगा। मैंने संवेदनशीलता का एक ही ऑटो-समायोजन लिखा था - जब संगीत की मात्रा में परिवर्तन होता है, तो प्रोग्राम स्वयं गुणांक को बढ़ाता है या घटाता है, जो फ़िल्टर से कनवल्शन के परिणाम से गुणा होता है। मैंने डेल्फी में एक कार्यक्रम भी लिखा, जो RS-232 COM पोर्ट के माध्यम से बोर्ड के साथ संवाद करता है और वास्तविक समय में सभी चैनलों पर ग्राफ़ को प्लॉट कर सकता है, और कुछ आंतरिक चर के मूल्यों को एक फाइन-ट्यूनिंग के रूप में भी बदल सकता है। इन सभी सेटिंग्स को EEPROM 93C86 फ्लैश ड्राइव पर लिखा जा सकता है, जो मुझे दिए गए बोर्ड को मिलाया गया था। कार्यक्रम की उपस्थिति:



जब यह सब काम किया, तो एक बिजली इकाई बनाना आवश्यक था। बिजली इकाई के लिए एक संक्रमण के रूप में, मैंने T0125-12.5 ऑप्टोथायरिस्टर्स का उपयोग किया:



इन तत्वों में 4 आउटपुट हैं: उनमें से 2 एक नियमित एलईडी हैं, और अन्य दो एक पावर स्विच हैं। आप अनुमान लगा सकते हैं कि जब एलईडी चालू होती है, तो दो पावर आउटपुट बंद हो जाते हैं, और इसके विपरीत। मैंने अपने प्रोजेक्ट के हार्डवेयर में PWM चैनलों को डुप्लिकेट किया और उन्हें ऑप्टो-थाइरिस्टोर्स के आउटपुट से जोड़ा (हालाँकि मुझे ऑप्टो-थिएरिस्टोर्स के उल्टे तर्क के कारण इन चैनलों के लिए PWM को पलटना पड़ा), मैंने स्पॉटलाइट्स को जोड़ने के लिए पावर सेक्शन के लिए एक छोटा सा स्कार्फ फैलाया।



सब कुछ पहली बार काम किया, और यह अभी भी काम करता है। स्पॉटलाइट के रूप में, पारंपरिक 220V बल्ब का उपयोग किया जाता है।



इसके बाद, मैंने दो एनालॉग मीटरों को रंगीन संगीत पैनल में दो चैनलों में जोड़ने का फैसला किया, जिससे उन्हें एक सुंदर हरे रंग की बैकलाइट मिली और परिणामस्वरूप हमें एक ऐसा बॉक्स मिला:



खैर, इसके अंदर सब कुछ इस तरह दिखता है:



आप रंग संगीत के काम का एक वीडियो देख सकते हैं, लेकिन ध्यान रखें कि सब कुछ वहाँ वास्तव में है की तुलना में बहुत कम झपकी।



स्पार्टन -3 XC3S400-4tq144 के साथ-साथ स्रोतों के साथ डेल्फी कार्यक्रम के लिए फर्मवेयर फ़ाइल यहाँ हैं । मैं थोड़ी देर बाद प्रिंटेड सर्किट बोर्ड लगाऊंगा। यह किट उन लोगों के लिए पर्याप्त है जो गंभीरता से अपने लिए समान प्रणाली को इकट्ठा करना चाहते हैं। =)