ZAPISANO V ZVOKU

Iz opisanega postopka smo lahko spoznali določene zakonitosti. Poljubno datoteko lahko brez težav zapišemo v obliki zvočnega signala – informacijo smo zapisali v obliki moduliranega zvočnega signala. Z večanjem količine informacij sorazmerno narašča čas, ki je potreben za zapis določene informacije v obliki zvočnega signala. Čas lahko skrajšamo z uporabo večje hitrosti (npr. 1200 namesto 300), vendar s tem povečujemo možnost napake pri zapisu na medij oziroma zajemu z njega. To pomeni, da bomo pri končnem postopku pretvarjanja/dekodiranja iz zvočne datoteke v izvorno datoteko lahko naleteli na težave. Tega se verjetno še zelo dobro spominjajo starejši bralci, ko so običajno šele po nekajminutnem nalaganju (tik pred koncem) programske opreme s kasete dobili na zaslon dobro znano in osovraženo sporočilo o napaki pri prenosu (npr. Tape loading error). Na prvi pogled se morda zdi, da je pri današnji količini informacij in velikosti datotek takšno početje brez pomena. To ne drži v vseh primerih, saj lahko zvočni zapis uporabimo tudi za generiranje različnih vrst signalov, ki jih oddajajo različne naprave. V naslednjih vrsticah si bomo ogledali nekaj uporabnih primerov, kako z osebnim računalnikom, preprostim vezjem in zvočno datoteko simuliramo delovanje druge naprave.

V INFRARDEČEM SVETU

Kljub najrazličnejšim tipom radijskih vmesnikov so v naših domovih še vedno prisotni predvsem infrardeči (IR – InfraRed) daljinski upravljalniki. Ob pritisku določene tipke se prek očem nevidnega svetlobnega signala pošlje niz impulzov. Vir IR-svetlobe (IR- oddajnik) pošlje nize zelo kratkih signalov – vklop/izklop. Hitrost, s katero se to dogaja, imenujemo nosilna frekvenca in se lahko od proizvajalca do proizvajalca razlikuje. Opise protokolov nekaterih proizvajalcev si lahko ogledate na spletni strani www.sbprojects.com/knowledge/ir/ir.htm. Tipične vrednosti se gibljejo v pasu med 36 kHz in 40 KHz. Na omenjeno frekvenco lahko informacijo »naložimo« na različne načine. Ena od njih je PWM (Pulse Width Modulation). V tem primeru stanje logične enice zapisujemo z nizom hitrih vklopov in izklopov, stanju logične ničle pa ustreza izklop svetlobnega vira. Z ustrezno kombinacijo časov (med logično 0 in logično 1) in s kombinacijo samih logičnih stanj lahko dobimo različne kombinacije, s katerimi prenašamo želena stanja, ki so specifična za določeno napravo oziroma proizvajalca. To je tudi razlog, zakaj se ob pritisku na tipko daljinskega upravljalnika odzove le ena naprava, in ne vse, ki sprejemajo IR-signal. Na poti med IR-oddajnikom in sprejemnikom je signal izpostavljen različnim motnjam (npr. močna sončna svetloba), zato proizvajalci pogosto uporabljajo različne mehanizme, kot so redundantni biti ali večkratno pošiljanje informacije.

Na trgu sta v grobem prisotni dve vrsti univerzalnih upravljalnikov. V prvi skupini so že programirane naprave, ki na podlagi nastavitve določene kode pošljejo signal, značilen za določenega proizvajalca. V drugi skupini so naprave, ki za delovanje potrebujejo izvor (originalni daljinski upravljalnik). V tem primeru nov upravljalnik postopno naučimo signalov, ki jih mora poslati ob pritisku določene tipke. Idejo učenja/posnemanja signalov, bomo uporabili tudi v našem primeru.

Glavne ideje lahko najdemo v različnih patentih. Prvega lahko najdemo na strani www.freepatentsonline.com/6330091.html. Patent opisuje način uporabe IR diode, ki jo lahko uporabimo v vlogi oddajnika ali sprejemnika IR signala. Če diodo krmilimo z ustreznim signalom, bo le ta oddajala ustrezno IR svetlobo. V primeru osvetlitve IR diode z infrardečo svetlobo pa se bo na njenih sponkah pojavila določena napetost, ki je odvisna od infrardeče svetlobe. To pomeni, da lahko oddajno IR diodo, uporabimo kot osnovo za izdelavo sprejemnika IR signala.

IZDELAVA IN »TRENING« IR-upravljalnika

Še standardno opozorilo – izdelava vezja ni zahtevna, vsekakor pa vse navedeno počnete na lastno odgovornost. Eno od možnih rešitev najdemo na spletni strani http://jumpjack.wordpress.com/2008/05/20/worlds-cheapest-remote-control-.... Senzor lahko izdelamo z uporabo 3,5 mm stereo vtikača, priključnega kabla in IR-diode. IR-diode dobimo v trgovini z elektronskimi komponentami ali jih vzamemo iz odsluženih daljinskih upravljalnikov. IR-diodo bomo priključili na enega od kanalov, smer diode (ni vseeno, kako diodo obrnemo) in kanal lahko ugotovimo s poskušanjem. To najlažje storimo tako, da diodo priključimo na enega od kanalov, vtikač pa priključimo na mikrofonski vhod zvočne kartice. Nato s programom za snemanje (npr. Windows Sound Recorder) zaženemo snemanje in pritisnemo na poljuben IR daljinski upravljalnik. Če smo zaznali ustrezen signal pravokotne oblike je vezje pravilno, v nasprotnem primeru obrnemo IR-diodo oziroma zamenjamo kanal. Če imamo težave, preverimo na nadzorni plošči, kako je z nastavitvijo vhoda mikrofona. V našem primeru je zaznavanje delovalo na levem kanalu. Windows Sound Recorder nam je pomagal pri izdelavi IR-sprejemnika, v nadaljevanju pa bo neuporaben. Za zajem in obdelavo signala potrebujemo zmogljivejše orodje, saj bomo morali narediti nekaj operacij, ki jih omenjeni program ne pozna. V našem primeru smo uporabili kar Audacity (http://audacity.sourceforge.net/), za katerega je opisan tudi postopek na zgoraj navedeni strani.

SVETLOBA, UJETA V ZVOK

Po zagonu programa Audacity in priključitvi vezja aktiviramo snemanje (klik gumba z rdečo piko ali pritisk tipke R). Signal vzorčimo s 44.100 Hz in zapisujemo s 16 oziroma 32 biti. Nato pritisnemo poljubno tipko na IR daljinskemu upravljalniku. V našem primeru je bila to tipka Power, s katero lahko vključimo/izključimo videorekorder (zakaj ravno to tipko, bo jasno v nadaljevanju). V presledku nekaj sekund smo pritisnili tipko, kar naš IR-senzor zazna (sprememba nivoja na IR-diodi zaradi IR-signala), Audacity pa to pokaže kot opazno spremembo amplitude zvočnega signala (signal na mikrofonskem vhodu). Ko signal zajamemo, ustavimo snemanje signala (tipka z rumenim kvadratkom ali pritisk na tipko za presledek). Zdaj izberemo eno od sekvenc, ki so se pojavile ob pritisku tipke, druge pa označimo in zbrišemo (Edit – Delete). Druga možnost je, da označimo le del, ki nas zanima, drugo pa izrežemo (Edit – Trim).

Kljub zajemu prek enega kanala je Audacity signal zajel kot stereo signal. Signal zdaj pretvorimo v mono tako, da označimo signal in izberemo Tracks in možnost Stereo Track to Mono. Idealno je, če ima naš signal amplitudo čim večjo – to pomeni, da so minimumi oziroma maksimumi stereo signala pri vrednostih plus oziroma minus ena. Z uporabo tega signala bomo naredili nov signal, ki ga bomo pošiljali v oddajnik.

Najprej bomo dodali nov mono kanal (Tracks – Add new – Audio Track ali Ctrl+Shift+N). V njem bomo ustvarili nov sinusni signal (Generate – Tone), sinusne oblike s frekvenco 19.000 Hz in amplitudo 1. Del novega signala, ki sega preko trajanja našega mono signala, lahko takoj izrežemo. Zdaj pogled signalov povečamo, dokler dobro ne vidimo podrobnosti zajetega signala (zgoraj). V naslednjem koraku je pomembna natančnost, saj so od nje odvisni bodoči izhodni signal in morebitne težave pri njegovem sprejemu.

Tistim delom signala, kjer zajeti signal dosega največje vrednosti, bomo priredili ustrezen signal, preostali deli pa bodo označeni kot odsotnost signala – za Audacity bo to tišina. Se še spomnite: logična 1 so hitri impulzi, pri logični 0 signala ni. To storimo tako, da dele, ki jim ustreza nivo logične ničle, označimo in pritisnemo gumb »Silence« (lahko tudi Generate – Silence). Postopek ponavljamo od začetka do konca vzorčenega signala. Osnovnega signala zdaj ne potrebujemo več in ga lahko zbrišemo. Nov signal podvojimo. To storimo z ukazom Edit – Duplicate oziroma s pritiskom kombinacije tipk Ctrl+D. Pazimo, da označimo le spodnji kanal, in ga invertiramo. (Effect – Invert). Na koncu oba signala še združimo v stereo signal (Audio Track – Make Stereo track). Do zdaj smo datoteko shranjevali kot projekt Audacity, zato končni izdelek izvozimo v zvočno datoteko v formatu wav (File – Export – OK).

Glede na veliko število tipk daljinskega upravljalnika in zamudnost postopka traja priprava zelo dolgo časa. Pomagamo si lahko s programsko opremo na strani http://ledrem.googlecode.com/files/LedRem_with_SOX.zip. Gre za zbirko, ki nam v nekaj korakih »samodejno« izvede vse potrebne korake obdelave zajetega signala. Preneseno datoteko namestimo v enem od imenikov (npr. c:\mojmikro). Zvočno datoteko, ki smo jo dobili s snemanjem signala (npr. zajemsignala.vaw) IR-diode prekopiramo v ta imenik in zaženemo program RAW2LIRC.exe. Z njim odpremo datoteko zajemsignala.vaw in počakamo na obdelavo signala. Raw2LIRC naredi datoteko Provalirc.conf. Nato zaženemo program lic2ledrem in v polja vnesemo podatke (Sox path: c:\mojmikro\sox.exe,Licr filename: c:\mojmikro\Provalirc.conf, Output path: c:\mojmikro\) nato pritisnemo gumb Go. Rezultat te obdelave je izdelava paketne datoteke command0001.bat, katere zagon bo izdelal končno datoteko wav, primerno za prenos signala. In če ne deluje? Pri programu RAW2LIRC.exe lahko poskusimo z možnostjo Inverted signal, ročnim popravljanjem paketne datoteke z vrednosti 18.000 na 19.000 oziroma s prej opisanim ročnim postopkom. Sam kljub zamudnosti, prisegam na slednjega, saj je z njim najmanj težav.

IZ ZVOKA V SVETLOBO

V nekaterih redkih primerih (npr. proženje Nikonovega aparata DSLR– zato smo vzorčili »power« gumb videorekorderja proizvajalca Sony) bo delovalo že vezje, s katerim smo zaznali IR-signal. Za večino primerov bo treba narediti še oddajno vezje, s katerim bomo oddali IR-signal. Tokrat bomo vzporedno vezali dve IR-diodi v »obratni« smeri. Krajši priključek prve IR-diode, bomo vzporedno povezali z daljšim priključkom druge IR-diode in obratno. Tej vezavi bomo zaporedno dodali še nekajomski upor. To vezje bomo podobno kot prej prispajkali neposredno na 3,5 mm stereo vtikač, le da bomo tokrat uporabili priključka za levi in desni kanal (zemlja ostane neuporabljena). Izdelano vezje priključimo na izhod za slušalke. Za takšno vezavo se odločimo, ker potrebujemo signal do 40 KHz, kar pa ni mogoče na določenem kanalu, saj je posamezni kanal omejen na frekvenco okrog 20 kHz. Zato smo v postopku obdelave signala ustvarili signal s frekvenco 19 kHz, ki smo ga invertirali in združili v stereo signal. S priklopom vezja med sponke posameznega signala smo namreč dosegli »podvojitev« frekvence (2 x 19 kHz =38 kHz , 2 x 18 kHz = 36 kHz) in širše območje prekrivanja (dve diodi namesto ene). Rešitev opisuje patent www.freepatentsonline.com/6931231.html.

IZHOD, A NE VSAK

Opisano oddajno vezje je brez težav delovalo na razdalji več metrov. Vezje smo uporabili na izhodih različnih tipov zvočnih kartic, ki so vdelane v osebnih računalnikih – tako v stacionarnih kot prenosnih. Gotovo se marsikomu postavlja vprašanje, ali ne bi bilo mogoče uporabiti podobnega vmesnika tudi na prenosnem MP3-predvajalniku in ga tako spremeniti v univerzalni daljinski upravljalnik. Enoumnega odgovora ni mogoče dati, saj se izhodni nivoji predvajalnikov precej razlikujejo. V nekaterih primerih izhodni nivo zadošča za delovanje na razdalji nekaj metrov, v drugih je domet omejen le na nekaj decimetrov. Pri šibkejšem izhodnem signalu potrebujemo preprost ojačevalnik z nekaj elementi, slabost takšne rešitve pa je potreba po dodatnem napajanju, ki ga ta ojačevalnik zahteva.

Pri pretvorbi zvočnih datotek pa moramo paziti, da ne uporabimo različnih izgubnih stiskanj (npr. MP3), saj pri pretvorbi izgubimo del koristne informacije z zapisom »kode« IR-signala. Vseeno se je zgodilo, da je pri konstantni bitni hitrosti (CBR –Constant Bit Rate) pri 256 KB/s ali celo 320 KB/s v določenih primerih sprejem signala celo deloval brez težav. Še namig. Po informacijah na spletni strani http://features.engadget.com/2004/07/27/how-to-turn-your-ipod-in-to-a-un..., naj bi izhodni signal na predvajalniku iPod ustrezal potrebnemu nivoju.

Toliko za zdaj. V naslednji številki bomo izdelali preprosto vezje, s katerim bomo lahko upravljali osebni računalnik prek univerzalnega daljinskega upravljalnika.