Спектроанализатор

Кирилл Васин27/07/201113/05/2014Arduino

Начну без лишних слов. Все знают что такое спектроанализатор. Простейший 64-х полосный можно сделать платформе Arduino + GLCD. Звук будет сниматься с аналогово порта, раскладываться на частоты и выводиться на экран. Чтобы разложить сигнал на частоты, нужно использовать быстрое преобразование Фурье. Я нашел готовую библиотеку FFT.

Позже я совершенно случайно наткнулся на похожий проект, отличием которого был вывод картинки на экран телевизора; я лишь изменил его скетч для вывода на GLCD. Код:

#include <glcd.h>
#include <fix_fft.h>
char im[128], data[128], lastpass[64];
char x=32, ylim=64;
int i=0,val;
 
void setup() {                                          
GLCD.Init();
GLCD.ClearScreen();
for (int z=0; z<64; z++) {lastpass[z]=80;}
}
void loop() {
 
for (i=0; i < 128; i++){                                    
  val = analogRead(0);                                      
  data[i] = val -128;                                     
  im[i] = 0;                                                
  }
 
fix_fft(data,im,7,0);
 
for (i=1; i< 64;i++) {
 
  data[i] = sqrt(data[i] * data[i] + im[i] * im[i]);  
  GLCD.DrawLine(i+x,lastpass[i],i+x,ylim,WHITE);         
  GLCD.DrawLine(i+x,ylim,i+x,ylim-data[i],BLACK);        
  lastpass[i]=ylim-data[i];
 
  }
}

Для проверки можно подключить микрофон через усилитель к аналоговому входу A0.

Ну и конечно видео:

В конце видео я замостил спектр, так как шире его не сделаешь. Библиотека FFT разбивает аудио-диапазон на 64 полосы. А дисплей — 128х64. Если сделать два аудио канала, то Arduino — будет жутко тормозить. Еще один вариант — сделать спектральные полосы более толстыми.

Код концовки видео:

#include <glcd.h>
#include <fix_fft.h>
char im[128], data[128], lastpass[64];
char ylim=64;
int i=0,val;
 
void setup() {                                          
GLCD.Init();
GLCD.ClearScreen();
for (int z=0; z<64; z++) {lastpass[z]=80;}
}
void loop() {
 
for (i=0; i < 128; i++){                                    
  val = analogRead(0);                                      
  data[i] = val -128;                                     
  im[i] = 0;                                                
  }
 
fix_fft(data,im,7,0);
 
for (i=1; i< 64;i++) {
 
  data[i] = sqrt(data[i] * data[i] + im[i] * im[i]);  
  GLCD.DrawLine(i,lastpass[i],i,ylim,WHITE);         
  GLCD.DrawLine(i,ylim,i,ylim-data[i],BLACK); 
  GLCD.DrawLine(i+64,lastpass[i],i+64,ylim,WHITE);         
  GLCD.DrawLine(i+64,ylim,i+64,ylim-data[i],BLACK);    
  lastpass[i]=ylim-data[i];
 
  }
}

Файлы проекта:

About Кирилл Васин

Прохожий из шапки сайта

25 Comments

armanlight:

29/10/2011 в 13:34

здравствуйте у меня вопрос а можно ли сделать вывод на светодиодную матрицу например 32 частотных канала (от 20 до 20000гц) и столбики высотой по 20 светодиодов понятно что надо будет использовать что-то типа 74HC595 просто я немогу разобраться как правильно это организовать мой маил armanlight@mail.ru

Ответить
1. admin:
  
  29/10/2011 в 21:31
  
  Вот ссылка. Здесь подключают к матрице 14х9(технология вывода изображения Charliplexing). Если понять принцип, то можно и на матрице 32х20. Насчет сдвиговых регистров — я ни разу с ними не работал. Но есть хорошая статья о этом. 🙂 Выбирайте.
  
  Ответить
Artem:

27/02/2014 в 12:17

Добрый день! Хотел данный проект переделать под дисплей Nokia 5110. Размер дисплея 84*48. Можете написать комментарии к этим строкам

char im[128], data[128], lastpass[64];
char ylim=64;
int i=0,val;

Моя программа (укажите ошибки):

#include
#include
#include
char im[128], data[128], lastpass[64];
char x=32, ylim=80;
int i=0,val;

// pin 3 — Serial clock out (SCLK)
// pin 4 — Serial data out (DIN)
// pin 5 — Data/Command select (D/C)
// pin 7 — LCD chip select (CS)
// pin 6 — LCD reset (RST)
Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(3, 4, 5, 7, 6);

void setup() {
Serial.begin(9600);

// Инициализация дисплея
display.begin();

// Очищаем дисплей
display.clearDisplay();
display.display();
// Устанавливаем контраст
display.setContrast(40);
delay(1000);

for (int z=0; z<64; z++) {lastpass[z]=80;}
}

void loop()
{
for (i=0; i < 128; i++){
val = analogRead(0);
data[i] = val -128;
im[i] = 0;
}

fix_fft(data,im,7,0);

for (i=1; i< 64;i++)
{

data[i] = sqrt(data[i] * data[i] + im[i] * im[i]);
display.drawLine(i+x,lastpass[i],i+x,ylim,WHITE);
display.drawLine(i+x,ylim,i+x,ylim-data[i],BLACK);
display.display();
lastpass[i]=ylim-data[i];

}

}

Ответить

А у тебя случайно нет описания библиотеки ?

Ответить

Конкретного описания нет. Знаю только, что в нее загружается сэмпл (несколько значений с ан.порта), а она возвращает разложенный на частоты сэмпл такого же размера.
Официальное описание:

/*
  fix_fft() - perform forward/inverse fast Fourier transform.
  fr[n],fi[n] are real and imaginary arrays, both INPUT AND
  RESULT (in-place FFT), with 0 <= n < 2**m; set inverse to
  0 for forward transform (FFT), or 1 for iFFT.
*/
int fix_fft(char fr[], char fi[], int m, int inverse);

Ответить

Artem:

13/03/2014 в 11:37

библиотеки fix_fft

Ответить
Шамиль:

07/03/2015 в 18:50

У меня вопрос: у меня вот такой дисплей(http://www.youtube.com/watch?v=H14JvfZSRAI) как его подсоединить(на нём 16 пинов)?

Ответить
1. admin:
  
  07/03/2015 в 19:17
  
  Можно подключить. Есть специальная библиотека к подобным: https://github.com/rimksky/WinstarOLED
  Ваш дисплей в списке (WEG010016A (Graphic 100×16 OLED)). Кроме того вам понадобиться полевой транзистор https://en.wikipedia.org/wiki/2N7000
  
  Ответить
  1. Шамиль:
    
    08/03/2015 в 12:11
    
    Большое спасибо)
    
    Ответить

Может кто нибудь помочь с кодом для rgb matrix (64×32) ? Я студент, многих тонкостей не знаю, так что не обессудьте.

Ответить

А каким образом вы управляете этой матрицей?
Явно есть какой-то драйвер, иначе у контроллера просто не хватит i/o, я думаю.

Ответить

Подключаю к arduino mega 2560

Ответить

Я так понимаю, вы используете матрицу со встроенным контроллером отсюда https://learn.adafruit.com/32×16-32×32-rgb-led-matrix?view=all.
В там случае, если использовать библиотеку, которую предлагает разработчик, то нужно сделать примерно следующее:

#include <Adafruit_GFX.h>   
#include <RGBmatrixPanel.h> 
#include <fix_fft.h>
 
char im[128], data[128];
char ylim=32;
int i=0,val;
 
//Здесь указана схема подключения  
#define OE   9
#define LAT 10
#define CLK 11
#define A   A0
#define B   A1
#define C   A2
#define D   A3
 
//Создаем экземпляр матрицы + графический буфер 32x64 
RGBmatrixPanel matrix(A, B, C, D, CLK, LAT, OE, true, 64);
 
void setup() {                                          
	matrix.begin();
 
}
void loop() {
	//Заполнили буфер черным цветом
	matrix.fillScreen(0);
	for (i=0; i < 128; i++){                                    
		val = analogRead(0);                                      
		data[i] = val/2 -64;                                     
		im[i] = 0;                                                
	}
 
	fix_fft(data,im,7,0);
 
 
	for (i=1; i< 64;i++) {
 
		data[i] = sqrt(data[i] * data[i] + im[i] * im[i]);  
		//Рисуем столбик по оси X. Цвет столбика сделал зависимым от высоты
		matrix.drawLine(i,ylim,i,ylim-data[i],matrix.Color333(data[i]/4, 4, 4));        
 
  }
  //Копируем буфер на матрицу
  matrix.swapBuffers(false);
}

Ответить

KilLTHEBZzZ:

06/02/2017 в 22:08

Большое Вам спасибо! Вы меня очень осчастливили! Всего вам самого хорошего!)

Ответить
1. admin:
  
  06/02/2017 в 23:11
  
  Надо же… заработало с первого раза 🙂
  Всегда пожалуйста.) И вам желаю удачи с проектом.
  
  Ответить
  1. KilLTHEBZzZ:
    
    07/02/2017 в 13:33
    
    Спасибо, только еще один вопрос. Оно заработало, только не плавно,а рывками, так должно быть или нет? Просто я видел в других проектах, все происходит плавно, а у меня рывками. Сначала думал что проблема может быть с драйвером, но загрузив другой скетч «3д куб» все работало плавно. Не подскажите в чем может быть проблема?
  2. KilLTHEBZzZ:
    
    08/02/2017 в 16:34
    
    Видимо экран просто не успевает обновляться достаточно быстро, есть функции
    void drawFastVLine(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t length, uint16_t color);
    void drawFastHLine(uin86_t x0, uin86_t y0, uint8_t length, uint16_t color);
    но проблема в том что в ней 3 параметра, а в скетче который прислали вы 4
    matrix.drawLine(i,ylim,i,ylim-data[i],matrix.Color333(data[i]/3, 3, 0));
    Не могли бы вы еще немного помочь?
  3. admin:
    
    10/02/2017 в 15:56
    Всё достаточно просто.
    
    1 2 3
    drawFastVLine(i,0 , ylim-data[I], matrix.Color333(data[i]/3, 3, 0));
    drawFastVLine(i,0 , ylim-data[I], matrix.Color333(data[i]/3, 3, 0));
    
    очень занят, извините, что не отвечал 🙂

KilLTHEBZzZ:

11/02/2017 в 17:09

Не помогло, теперь матрица полностью залита цветом, а сами значения в виде черного цвета заливаются. Плохая в общем идея была с fastVLine… И все же не знаете какие еще могут быть причины не плавности ?

Ответить
1. admin:
  
  12/02/2017 в 09:17
  Прошу прощения, ошибся.
  1
  drawFastVLine(i,0 , mdata[i], matrix.Color333(data[i]/3, 3, 0));
  drawFastVLine(i,0 , mdata[i], matrix.Color333(data[i]/3, 3, 0));
  Ответить
2. admin:
  
  12/02/2017 в 09:18
  
  Отпишусь вечером…
  
  Ответить
Максим:

16/03/2017 в 07:25

Здравствуйте! Как изменить диапазон частот, которые раскладываются в спектр? Сейчас, насколько я понял, диапазон 0..500Гц, раскладывается на 64 гармоники, т.е. гармоники с шагом 500/64 = 7,8125Гц. Как изменить диапазон на 0..250Гц или на 0..1000Гц, где в библиотеке расчитывается или указывается диапазон частот?

Ответить

About Кирилл Васин

25 Comments

Добавить комментарий для admin Отменить ответ