Introducere
V-ati gandit vreodata cata tehnologie sta in spatele unei piese, a unui concert, a unei interpretari live, sau a unei formatii rock? E clar ca tipii astia nu! 
Ei nu au nevoie! Ei vin cu talentul, iar noi le venim in ajutor cu tema la PM!
Descriere generala
Proiectul are ca scop realizarea unui procesor pentru chitara. Procesorul va prelucra digital sunetul. In implementarea procesorului voi folosi un dispozitiv AT MEGA 16. Voi incerca sa ofer un design atractiv proiectului cat si functionalitati asemanatoare cu a produselor de pe piata. Procesorul va putea fi folosit ca o “pedala” pentru a putea schimba efectele usor. Vor fi implementate urmatoarele efecte: Distortion, Echo, Chorus, Compression si Inversion.
Distortion este un efect bine cunoscut folosit in multe genuri muzicale. Efectul se obtine prin preluarea semnalului normal al unei chitari, amplificarea acestuia si limitarea lui la o anumita valoare. Echo(delay) este un “time related effect”. Se reda semnalul de la intare si se repeta in timp o data sau de mai multe ori. Compression este un “volume-related effect” actionand ca un controller automat al volumului, crescand/scazand progresiv volumul pe masura ce semnalul de la intare creste/scade. Chorus imparte semnalul in 2 parti, le modifica si le recompune pentru a creea impresia ca sunt mai multe chitari in acelasi timp. Inversion inverseaza in functie de timp semnalul avand data o perioada. Efectele pot fi activate, dezactivate si combinate.
Schema bloc
Hardware Design
Lista de piese:
Pe langa piesele folosite la etapa anterioara, vor fi folosite urmatoarele piese:
[1] LCD text.
[2] Mufe jack.
[3] Convertor digital analogic.
[4] 5-6 LEDuri in functie de numarul de efecte ce vor fi disponibile.
[5] Carcasa metal
[6] Butoane
Link detalii AtMega16 http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2466.pdf
Link detalii LCD http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/L/C/D/-/LCD-016M002B.shtml
Schema electrica:
Explicatii schema:
[1]Butoanele sunt folosite pentru a activa efectele.Pentru a stii care efecte sunt activate se folosesc LEDurile. Un led aprins inseamna ca efectul corespunzator este activat. LCDul va fi folosit in acelasi scop. Butoanele comanda regimul de functionare corespunzator celor 5 efecte audio.
[2]Este folosit convertorul analogic digital incorporat in AtMega16. Semnalul este preluat de pe pinul PA0.
[3]A1 asigura o adaptare de impedanta in sensul ca el realizeaza o impedanta de evaloare mare pe intrarea IN fara a influenta sursa de semnal.
[4]Amplificatoarele A2 si A3 realizeaza o amplificare suplimentara a semnalului generat de DAC, si o impedanta mica la iesirea audio.
Software Design
Programul consta dintr-o bucla principala infinita. Programul va prelua bitii de la iesirea convertorului analog/digital si va aplica transformari numerice asupra valorii preluate. In functie de efectele activate se aplica transformarile corespunzatoare. Efectele care sunt activate sunt preluate de intrarile corespunzatoare. Cum multe dintre efecte depind de timp se va pastra o coada a ultimelor iesiri pentru a putea fi folosite la orice moment de timp. Lungimea maxima a cozii va fi calculata in functie de necesitati.
Prezint pe scurt cateva din efectele folosite, detalii concise de implementare vor fi prezentate pe parcurs.
Distortion: Efectul de distorsiune este obtinut prin amplificarea semnalului si limitarea acestuia la o valoare minima si una maxima. Efectul de distorsiune nu depinde de timp ceea ce inseamna ca nu este necesara folosirea iesirilor mai vechi.
Echo: Efectul de ecou se obtine adunand o iesire mai veche la intrarea obtinuta la un moment dat.
y(t) = x(t) + A*y(t-T);
Se observa ca efectul ecou depinde de timp ceea ce inseamna ca folosim o iesire mai veche y(t-T) pe care o gasim in coada.
Rezultate Obţinute (etapa 3)
[Etapa III]
Realizarea proiectului
Piese folosite
[1] DAC0808 - Convertorul digital/analogic folosit pentru a creea semnalul de iesire. Rezolutie 8 biti.
[2] TL074CN - Amplificatoare operationale.
[3] Condensatoare polarizate pentru o capacitate marita.
Fotografii din timpul realizarii proiectului
Placuta initiala impreuna cu noii conectori
DAC si amplificatoarele operationale
Sursele de tensiune stabilizate de 5V si -5V
Intrarea si iesirea jack
Interfata cu utilizatorul
Montajul final
Prelucrarea semnalului
Semnalul primit de la chitara este amplificat de catre un amplificator operational. Semnalul este de amplitudine 2,5. Avand in vedere ca intrarea ADCului accepta tensiuni intre 0 si 5V, semnalul este centrat la 2,5V. Astfel 0V de la intrarea principala reprezinta 2.5V de la intrarea ADCului. Dupa conversie valorile pozitive se afla in intervalul [128,255] iar cele negative in intervalul [0,127]. DACul transforma iesirea digitala intr-o tensiune analogica din [-5,5]. Astfel {11111111}(255) reprezinta 5V si {00000000} reprezinta -5V.
Fragmente de cod
In cele ce urmeaza voi prezenta doar functia pentru efectul distortion. Tot programul,comentat, este atasat in sectiunea resurse. Functia primeste ca parametru un intreg pentru a putea aplica operatii aritmetice asupra amplitudinii si aceasta sa nu depaseasca dimensiunea tipului char. Semnalul este amplificat apoi de 6ori. Se verifica daca semnalul este mai mare decat 255 sau mai mic ca 0. In acest caz semn;alul este limitat la cele 2 valori.
unsigned char distortion(int amplitude){
int a;
a = amplitude;
if(a>127){
a = 127+(a-127)*6;
if(a>255)
return 255;
else
return a;
}
else{
a = 127-(127-a)*6;
if(a<0)
return 0;
else
return a;
}
}
Concluzii (etapa 3)
[Etapa III]
Probleme intalnite
[1] Alegerea condensatoarelor a fost una dintre probleme. Avand in vedere ca testarea a fost facuta cu o chitara bas, ceea ce inseamna frecvente mult mai joase decat o chitara normala, condensatoarele trebuiau sa fie de o capacitate destul de mare(de ordinul micro) pentru a nu introduce o impedanta dinamica prea mare.
[2] Defectarea placutei initiale. Pe parcursul lucrului la proiect placuta initiala s-a defectat. Controller-ul nu mai putea fi programat, lucru care a ingreunat mult munca.
[3] Rezolutia ADC si DAC. Rezolutia mica a convertoarelor afecteaza in mare masura calitatea sunetului. A fost folosit un DAC de 8 biti(DAC0808). Niste convertoare de 16 biti ar fi imbunatatit considerabil calitatea sunetului, dar acestea sunt foarte costisitoare.
Avand in vedere aceste probleme, pot totusi spune ca rezultatele sunt satisfacatoare. Se remarca efectul “distortion” care se aude foarte asemanator cu efectele disponibile pe piata.
Bibliografie/Resurse
