Полигон-2

День добрый!

7-11-2017_tablo-XY-test__KP-637_N-36.wav
https://yadi.sk/d/PoI3IKdw3Vxjzo

1-2-3.wav (ну, не придумал, как лучше его назвать)
https://yadi.sk/d/2d8Kyyqq3Vxk24

Наверное, можно попробовать их записать на кассету, а потом прочитать-оцифровать полученную запись и попробовать разобрать её в Вашей программе для Маткада.


Я сам пока не могу с кассетой весь цикл пройти.
Дома ни одной аудиокассеты нет (были, да, куда-то все делись, включая пару с Бейсиком для Д3-28 — уже 2 года никак нигде не могу их отыскать... боюсь жена выбросила как мусор).
И со шнурком тоже разбираться надо. На ноутбуке jack с пиктограммой "наушники"... Может ли он работать как вход — не знаю. Надо чем-нибудь проверить.
Магнитофон стерео есть, но у него нет линейного входа-выхода. Есть только под микрофон/наушники (а это "не совсем то"). Да и головку у него не покрутишь.

В общем, если Вы можете на Вашем комплекте опробовать, то было бы здорово.

И, кстати, попробуйте поставить Питон. На самом деле сложного ничего нет — скачали/запустили и всё. Маткад - и то в 100 раз сложнее ставить.

Sinus написал:

[q]

Интересно, как дело пойдёт с такими прямоугольниками (чисто вертикальные фронты! Может, лучше их подзавалить?

[/q]

Там не просто ровные прямоугольники — там ОДИН сэмпл на один такой "прямоугольник" — потому он такой прямоугольный.
То есть в этом файле частота дискретизации не 44.1 кГц, например, а всего лишь 1 кГц.
Ну, для синтеза этого должно быть достаточно. Зато файл в 40 раз меньше.

Заваливать... ну, имхо, смысла нет — только алгоритм усложнится, и файл вырастет на порядок.

Меня больше напрягают другие вещи:
- я использовал 8 бит на канал вместо 16. В принципе там и 1 бита хватило бы, но меньше 8 сделать нельзя. Однако, в зависимости от плеера, это может иметь побочные эффекты в виде непойми-откуда-берущихся шумов воспроизведения. Если использовать FloatPoint-кодирование, то такие шумы не наблюдаются. Для 16 бит — не проверял. В общем, надо посмотреть, будут ли они возникать. Если будут, то перейдём на FloatPoint
- я использовал плавное введение/выведение уровня "ноль" — собсна, процесс занимает +1 сек. в начале и +1 сек. в конце. Ну, это долго объяснять. В общем, может, будет лучше введение уровня делать единомоментным скачком (за N секунд до начала записи), а выведение и вовсе не делать. Если по второму варианту, то, конечно, при воспроизведении есть щелчки, которые нужно будет убрать мануально (т.е. кнопкой Пауза магнитофона), но второй вариант проще в реализации и у него шумов, вроде как, меньше. Короче, это тоже надо смотреть по факту

Вот.

---
А так, конечно, лучше бы как-то нарыть отдельный ЛПМ и прилепить к нему нативную схему усилителя записи/воспроизведения от Д3-28.
Я не говорю, что прям вот надо туда ещё и микроконтроллер засандалить — это лишнее, — но как бы хотя бы аналоговую часть сделать, как в оригинале.

... мда, как говорицца, непрокатило

боюсь, "цифрой" это никак не улучшить... особенно на участках, где в канале длительное время нет активности

"Романтик" у Вас какой? М-201С? М-309С? М-311? ...
уточните, пожалуйста, модель — я хотел бы глянуть схему его канала записи
// ну, или если есть сразу в готовом виде скан его принципиалки — то пришлите, пожалуйста

Добрый день!

(1)
Да, я посмотрел Ваш отчёт — Вы всё правильно там изложили.

Я не учёл, что в потоке может быть нечётное (три, например) количество сэмплов с одинаковым уровнем.
Из-за этого возникает мгновенная инверсия фазы. Ну, если не вдаваться в детали, то это так.
Разные реализации алгоритмов могут иметь свои сайд-эффекты в таком случае, когда приходится склеивать разрыв фазы.
В частности, декодер ffmpeg (который в общем можно считать стандартом) в таком месте добавляет "лишний" импульс.
Полагаю, аудио-чип у Вас в компьютере, порождает примерно похожий дефект.

Ну, такой дефект — лишний импульс — конечно, никак нельзя устранить аналоговыми цепочками.

Вот здесь этот дефект виден на отсчётах 1361 и 1650:
https://yadi.sk/i/0dWD0doa3W7sPq

- синий — это "эталонный" сигнал — сигнал, изначально синтезированный на 48000 Гц
- оранжевый — это сигнал, синтезированный на 1000 Гц и потом ресемплированный при помощи ffmpeg на 48000 Гц

ИТОГО: ---- Ок, согласен, 1000 Гц никак не годится.


(2)
Изначально, когда проверял это всё, я взял слишком короткий пример (емнип, что-то около 9 семплов), и в нём, увы, надо полагать, не было цепочки из трёх одинаковых битов подряд.
Ну, вынужден признать, проглядел я этот дефект, а "чистую теорию" — наверное, уже подзабыл я все эти чётности-нечётности, тетроды-пентоды.

... и шо ж таперь делать???
Увеличивать размер файла в 48 раз (до 48000 Гц) и страдать?

Ну уж нет!!

Коли наши логарифмы не любят моментальную инверсию фазы — избавим их от этой напасти. Сделаем частоту дискретизации 2000 Гц вместо 1000 Гц.
Как следствие непрерывные цепочки из нечётного числа одинаковых сэмплов более встречаться не будут — они все умножатся на 2 и станут чётными.

Вот здесь это видно — "лишние" импульсы теперь не возникают, т.к. фаза теперь нигде на 180 градусов мгновенно не инвертируется:
https://yadi.sk/i/9d_Lu4ZG3W7sPx

- синий — "эталонный" сигнал, изначально синтезированный на 48000 Гц (как и в п.1)
- оранжевый — это сигнал, синтезированный теперь уже на 2000 Гц и потом ресемплированный при помощи ffmpeg на 48000 Гц


(3)
Вот. Предлагаю Вам четыре файла, синтезированные на сетке 2000 Гц:

1-2-3--sample_rate=2000--soft_ends=True.wav
https://yadi.sk/d/126v64hQ3W82jF

1-2-3--sample_rate=2000--soft_ends=False.wav
https://yadi.sk/d/EpX0vqCw3W82j8

7-11-2017_tablo-XY-test__KP-637_N-36--sample_rate=2000--soft_ends=True.wav
https://yadi.sk/d/7s6sveA93W82jU

7-11-2017_tablo-XY-test__KP-637_N-36--sample_rate=2000--soft_ends=False.wav
https://yadi.sk/d/uTN6uZEc3W82jN

Посмотрите, пожалуйста.

Здесь:
- soft_ends=True — вариант с плавным введением/выведением уровней в начале и конце записи
- soft_ends=False — вариант со скачкообразным введением уровня в начале и удержанием неизменного уровня в конце записи
// хотя, честно, я не думаю, что это будет иметь какое-либо влияние на "середину" файла — ну, таки пусть будет, уж если Вы спрашивали ранее


(4)
Какие ещё дефекты здесь остались? А вот такие:
1. заваливание фронта/среза импульса с огибающей 1000 Гц (для сетки дискретизации 2000 /в секунду)
2. постоянное +90° смещение фазы — т.е. постоянное опережающее смещение фронта/среза импульса в обоих каналах примерно на 30-50% от ширины импульса
3. небольшие гармонические выбросы на полках импульсов в направлении нуля
-- 4. ---- устранён дефект "лишние импульсы" в точке инверсии фазы ----

Что с ними делать? Ну, примерно вот что:
1) усилитель записи в магнитофоне и так завалит резкие фронты/спады — поэтому, думаю, первый дефект не очень суть критичен. Максимум, что из-за него может быть, - это недостаточная амплитуда считанного импульса (недостаточная величина производной). Если это будет критическим моментом, то можно будет попробовать увеличить сетку синтезатора до 4, 6, 8... кГц
2) постоянное смещение всех перепадов в одном направлении в обоих каналах — это в принятой схеме кодирования вообще некритично
3) выбросы на полках импульсов — полагаю, их можно будет подчистить, просто введя усилитель записи магнитофона в режим перегрузки по входу (ну, хватит 30% перегрузки, думаю). Кстати, перегрузка усилителя записи по входу должна также помочь и против дефектов типа (1) и (2)

Таким образом — универсальное решение: перегрузить усилитель записи по входу на 30-50%.


(5)
И чтоб дважды не вставать, высылаю Вам ещё четыре файла, синтезированные на сетке 48000 Гц:

1-2-3--sample_rate=48000--soft_ends=True.wav
https://yadi.sk/d/Im6UnDV-3W6cL7

1-2-3--sample_rate=48000--soft_ends=False.wav
https://yadi.sk/d/D35lGjWv3W6cL2

7-11-2017_tablo-XY-test__KP-637_N-36--sample_rate=48000--soft_ends=True.wav
https://yadi.sk/d/_vPAsnDX3W6cLF

7-11-2017_tablo-XY-test__KP-637_N-36--sample_rate=48000--soft_ends=False.wav
https://yadi.sk/d/s2hbmKHo3W6cLB

Зачем? Ну, так, для сравнения с теми, что на 2000 Гц.

// честно говоря, мне ОЧЕНЬ не хотелось бы поднимать частоту до 48 кГц без крайней на то надобности, ибо файлы получаются ну уж очень большими


(6)
В своей программе я немного подкрутил алгоритм — теперь можно устанавливать sample_rate любым, кратным 2000 (ну, частота, кратная 1000, нас не устраивает из-за чётностей-нечётностей).
Это позволяет установить стандартные частоты, например, 48 кГц.

Я не стал делать поддержку частот типа 44100 Гц или 22050 Гц, т.к. это потребовало бы значительную переделку алгоритма, который изначально был рассчитан на сетку 1000 Гц.
А так я просто вместо одного кадра вставляю N копий такого кадра, чтобы получить N кГц вместо 1 кГц — простое решение.


(7)
Для всех научных опытов я использую программу ffmpeg — это такой аудио-видео-медиа "кухонный комбайн" — который может абсолютно всё, и даже то, чего не может Чак Норрис.
// а если он чего-то всё-таки не может, то мы тут для него пишем плагины

Собсна, самый простой опыт — это сделать с её помощью ресемплирование 2000 Гц-сигнала на 48000 Гц — и посмотреть, что получится:
ffmpeg -i myfile_2000.wav -c:a pcm_u8 -ar 48000 myfile_resampled_2000_to_48000.wav

Вот. ffmpeg в режиме ресемплера позволяет избежать необходимости стыковать две отдельные программы (плеер и рекордер) через аудиосистему компьютера.
На выходе (файл) Вы получаете математически строгий результат, хотя и используете при этом не абстрактную матмодель, а вполне "промышленные" библиотеки аудио-кодеков.


(8)
Вот. Ну и ещё хотелось бы отметить такой момент:
Как я и ожидал, в схеме усилителя записи "Романтика" есть элементы, подавляющие постоянную составляющую сигнала.

Это крайне не дружит с битстримом, в котором могут наблюдаться ооооооооооочень длинные цепочки из одинаковых бит.

В случае с Д3-28 получается следующее:
- если есть участок памяти, забитый "0000", то за период XX * 9 бит (XX байт) в канале "1" не будет ни одной смены уровня
- сотвесна, если после такого длинного участка в XX нулевых байт придёт байт, содержащий "1", то величина записанного импульса будет, ну, наверное, в два раза ниже, чем должна была бы быть

Ну, будем надеяться, что это не повлечёт концептуальных проблем при воспроизведении.

Однако, чисто на пробу высылаю Вам один файлик, в котором вот специально вставлены длинные цепочки "нулей" или "единиц":

long-stalls.dat
https://yadi.sk/d/zZao8-8W3W82sy

long-stalls--sample_rate=2000--soft_ends=True.wav
https://yadi.sk/d/rKXcsnB23W82uA

long-stalls--sample_rate=48000--soft_ends=True.wav
https://yadi.sk/d/DRwKodL03W82uy

В этом файле вставлена цепочка "0000" из 4 байт, потом цепочка "1515" из 4 байт, потом такие же пары цепочек, но уже из 8 байт и из 16 байт ---- всего 6 цепочек.
Цепочки разделены маркёрами "1010 0505".

Спасибо!
С уважением, Александр.

Sinus написал:

[q]

вот сам конечный wav-файл, в который аудиоредактором записан сигнал с магнитофона

[/q]

Спасибо, но это мне нужно какое-то время взять, чтоб посмотреть.


Sinus написал:

[q]

Один канал в "Романтике" (верхний на рисунках, т.е. "канал нулей") работает хуже другого

[/q]

Понятно. Да, наверное, надо искать магнитофон. Либо другой способ загрузки программ в Д3-28.
С магнитофоном, конечно, подкупает, что это встроенная функциональность Д3-28 — нажал кнопку и поехали.
Но... у меня есть одна идея на этот счёт (не оригинальная, но есть!)


Sinus написал:

[q]

Малый размер wav-файла, думаю, не должен быть самоцелью; качество записи важнее.

[/q]

30 минут записи на кассету:
- WAV-файл с сеткой 48 кГц будет весить 165 МБайт
- WAV-файл с сеткой 2 кГц будет весить 6,9 МБайт

Ну, в принципе, 165 МБайт - это не так уж и много, если это не хранить, а создавать как tmp-файл для выгрузки на кассету.
Да, можно не запариваться, и просто работать на сетке 48 кГц. // хотя ...

// Но, главное, меня на самом деле больше интересовал чисто академический вопрос, исчезнут ли те "неприемлемые" искажения формы сигнала, если сетку с 1000 заменить на 2000.
// Я так понял, что практика подтвердила теорию в данном случае — т.е. я могу удовлетвориться.


Sinus написал:

[q]

чтобы самодельную запись на кассете хотя бы один раз удалось загрузить в Д3-28; тогда можно будет записать хорошие копии самой машинкой

[/q]

Ну, у меня есть пара-тройка идей на этот счёт, которые НЕ требуют использования кассет и магнитофонов с их непонятными пассиками и транзисторами.

Идея "А" ---- грузить файл данных в машинку не с магнитофона, а с цифрового входа.
Я здесь пока ничего конкретного не скажу. Но апеллирую лишь к тому, что машинка умеет читать прошивку с перфоленты через FS-1500.
А это означает, что вместо перфоленты и FS-1500 может быть какой-то адаптер к USB или даже со своей флешкой.
Да, я понимаю, что там потребуется какой-то начальный загрузчик, и его надо будет как-то вводить в память машины — ну... что ж делать.
Да и разъём там сзади не самый широко-легко-находибельный.
// вот из-за двух замечаний я сам считаю эту идею - "так себе" в техническом плане

Идея "Б" ---- развитие идеи "А".
В общем, ничто не мешает нам открыть корпус машины и отсоединить провода, идущие от магнитной головки ЛПМ к модулю управления ЛПМ (вторая плата сверху в корзине)...
... и к этой плате вместо магнитной головки ЛПМ подключить провода от аудиовыхода компутера — ну и собсна "насвистывать" сигнал непосредственно на вход усилителя воспроизведения в Д3-28.
Что-то мне подсказывает, что схема такого адаптера будет предельно простой. Возможно даже его можно будет сделать исключительно из пассивных элементов (резисторы и фильтры ВЧ).
В принципе можно даже продумать вариант и с обратным направлением сигнала — т.е. принимать в компутер сигнал от Д3-28, который она как бы записывает на ленту.
Единственный минус этой идеи — нужно как-то вывести провода наружу из корпуса, и ЛПМ будет выведен из работы — потеря аутентичности и всё такое.

Идея "В" ---- ... а что если программу вводить всё-таки с клавиатуры?
Известно, что модуль клавиатуры в Д3-28 — это ничто иное, как генератор байт-кодов.
Суть, что мешает эту клавиатуру немножко автоматизировать? вернее, подключить к ней параллельно вторую "как-бы клавиатуру".
В общем, внутрь корпуса Д3-28 можно спрятать ещё один миниатюрный модуль, включать его в разрыв кабеля, идущего к клавиатуре, и собсна сделать так, чтоб этот модуль имитировал быстрый-быстрый ручной набор программы.
... кстати, а насколько вообще "быстро" машинка умеет воспринимать программу, вводимую с клавиатуры неким "бесконечно-быстрым оператором"??
Минус этой идеи — программу можно будет только вводить.