Audiosignalverarbeitung mit Mikrocontrollern

Boleslav Glavatki

15 Mar 202503:55

Summary

TLDRيستعرض هذا المشروع استخدام المتحكم الدقيق SP32 لتحليل وعرض طيف الترددات الصوتية في الوقت الفعلي. يتم التقاط الصوت بواسطة ميكروفون وتحويله إلى إشارات كهربائية، ثم يعالجها SP32 باستخدام التحويل السريع لفورييه (FFT) لعرض طيف الترددات على مصفوفة LED بحجم 16x16. تمثل كل عمود في المصفوفة نطاق تردد معين، بينما يشير ارتفاع الأعمدة إلى حجم التردد. كما يعرض المراقب التسلسلي قيم السعة الترددية التي تم حسابها بواسطة SP32، مما يتيح تعديل الحساسية. هذا المشروع مثال رائع لمعالجة الإشارات في مجالات تحليل طيف الصوت وتصوير الموسيقى.

Takeaways

😀 المشروع يعتمد على ثلاثة مكونات رئيسية: متحكم SP32، ميكروفون لالتقاط الإشارة الصوتية، وشاشة مصفوفة LED 16x16 لعرض طيف الترددات البصرية.
😀 الميكروفون يلتقط الأصوات من البيئة المحيطة ويحورها إلى إشارات كهربائية ترسل إلى متحكم SP32.
😀 يقوم متحكم SP32 بتحويل الإشارات الرقمية وحساب طيف الترددات باستخدام تحويل فورييه السريع (FFT).
😀 يتم عرض 16 دالة تمثل كل واحدة منها نطاق تردد معين على جهاز السيريال في متحكم SP32.
😀 تتغير سعة كل دالة بناءً على شدة الصوت في نطاق التردد الخاص بها، حيث أن الأمواج ذات السعة الأعلى تشير إلى ترددات أعلى صوتًا.
😀 يتم إرسال البيانات المحسوبة إلى شاشة الـ LED Matrix لعرض مستويات الصوت المختلفة عبر الأعمدة، حيث تمثل الأعمدة ترددات مختلفة.
😀 يمكن تخصيص مستوى الحساسية للمشروع بحيث يمكن تكييفه مع مستويات الصوت المحيطة.
😀 المثال العملي الذي يتم عرضه يوضح تحليل الصوت في الوقت الحقيقي باستخدام SP32 وكيفية تمثيله بصريًا.
😀 المشروع يظهر تطبيقات محتملة في معالجة الإشارات مثل تحليل الطيف الصوتي وعرض الموسيقى بصريًا.
😀 في جهاز السيريال مونيتور، يتم عرض القيم المحسوبة التي تمثل الترددات والأمبليتيوت (التي تشير إلى شدة الصوت).

Q & A

ما هي المكونات الرئيسية لهذا المشروع؟
-المشروع يتكون من ثلاث مكونات رئيسية: ميكروكنترولر SP32، وميكروفون لالتقاط الصوت، ومصفوفة LED بحجم 16x16 لعرض البيانات البصرية للطيف الترددي.
كيف يعمل الميكروفون في المشروع؟
-الميكروفون يلتقط الموجات الصوتية من البيئة المحيطة ويحولها إلى إشارات كهربائية، التي يتم إرسالها إلى SP32 لمعالجتها.
ما هو دور SP32 في هذا المشروع؟
-SP32 هو المعالج المركزي في المشروع الذي يتلقى الإشارات الصوتية من الميكروفون، ويقوم بتحويلها إلى بيانات رقمية باستخدام تقنية التحويل السريع فورير (FFT) لاحتساب طيف الترددات.
كيف يتم عرض البيانات على مصفوفة LED؟
-تُرسل البيانات المحسوبة من SP32 إلى مصفوفة LED، حيث يمثل كل عمود من الأعمدة نطاق تردد محدد، ويشير ارتفاع الشريط إلى شدة الصوت في هذا التردد.
ما هي فكرة تحويل البيانات إلى طيف ترددي؟
-يتم تحويل البيانات الصوتية إلى طيف ترددي باستخدام التحويل السريع فورير (FFT)، حيث يقوم SP32 بحساب الترددات المهيمنة في الإشارة الصوتية.
كيف يمكن تعديل حساسية النظام؟
-يمكن تعديل حساسية النظام لضبط استجابة الميكروفون لمستويات الصوت المختلفة، مما يسمح بضبط نطاق الترددات المعروضة على المصفوفة بناءً على مستوى الصوت الملتقط.
ما الذي تظهره شاشة المراقبة التسلسلية (Serial Monitor)؟
-شاشة المراقبة التسلسلية تعرض القيم الحسابية للترددات التي تم تحليلها بواسطة SP32، حيث يظهر كل تردد مع قوته (التموج أو الأمبليتيود).
ما هي التطبيقات المحتملة لهذا المشروع؟
-يمكن استخدام هذا المشروع في تحليل طيف الترددات الصوتية في الوقت الفعلي، مثل تحليل الموسيقى أو تصوير الطيف الصوتي في بيئات متنوعة.
ما العلاقة بين شدة التردد وارتفاع الأعمدة في مصفوفة LED؟
-ارتفاع الأعمدة في مصفوفة LED يعكس شدة الصوت في نطاق التردد المحدد. الترددات ذات الأمبليتيود الأعلى ستظهر بأعمدة أطول، مما يشير إلى صوت أقوى أو أكثر وضوحًا.
هل المشروع يقتصر على الموسيقى فقط؟
-لا، المشروع لا يقتصر فقط على الموسيقى. يمكن استخدامه لتحليل أي نوع من الأصوات في بيئات مختلفة، مثل تحليل الترددات في محيط معين أو في التطبيقات الصوتية.