ライブラリをカスタム化の方向で

この間作った64点と128点のFFTライブラリ。とりあえず
ちゃんと動くようになったので、このどっちかを使って
最低限動くウケシンセの第1版を作ってしまいたい
ところなんだけど…

何しろ正弦波を単純に入力し、ハミング窓も適用した
場合は30前後までしか値が出てこない。2の補数表示
の8ビット幅でも127までは表せるし、スカラーなら
255まで使えるはず。もうちょっとレンジを
広げたい…

計算精度を8ビット幅で処理しちゃったから、出力される
数値の域値（正確にはダイナミックレンジ）が狭いのが
気になってて、何とかできないかなぁ…と画策。

例によってまずは表計算ソフトで作った128点FFT表
に色んな波形を突っ込んでみて、それぞれ計算途中で
どのくらいの値をとるのかを確認。

結果、振幅最大限の矩形波とか直流でも入れない限り、
計算途中とかでレンジを広げる（1/2倍しない）という
手が取れそうなことが見えてきた。多少の厳密性は
失われるだろうけど、どうせ入力する波形は限定
している（ウクレレの弦からの信号のみ）から、
それほどの厳密性は要らないと割り切れば、なんとか
専用にカスタマイズできるだろうと。

ダイナミックレンジを広げられれば、プログラム中の
信号処理にも自由度が増すというもの。エレウケ専用
にFFTライブラリを焼きなおすかな…


http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03755/
秋月に出てた新商品のオペアンプ。NJU7062D。
1個80円で出力R2RのFET入力アンプ。オフセットが
それほど小さくないのと、速度がちょっと遅いん
だけど、単電源対応だし結構安いから要チェック。

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02371/
以前から売られている4回路入りのNJU7044Dは速度が
もうちょっと速くて1回路あたりの単価もちょっぴり
安いんだけど、こっちはオフセットが10mVとデカい。
100倍も掛けてしまえば出力が最大1V程度狂う計算。
うーん。FET入力はオフセットがどうしても…とはいえ、
10mVはちょっとねぇ…。


http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20110422-00000974-yom-sci
今回の地震で各地の地殻が歪み、南関東でもM7クラス
が誘発される可能性が高まった…とか。オソロシイ。
でもいずれやってくるだろう地震には、可能な限り
日ごろから備えておく以外には無いんだよな。
身を守るのに必要な方策を練っておかねば。

で、気になる東海東南海南海の連動地震について。
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20110425-00000737-yom-sci
2000年まえの地層に津波の堆積物が50cmとのこと。
宝永地震での堆積物は15cmでその時の津波が25mって
ことだから、その2000年前の地震では単純計算で
3倍以上の津波が襲ってきた…ってこと？そんなに
単純じゃない？

で、気になるのが浜岡原発。15m程度の津波を想定
しても駄目なんじゃね？

また次に大きな事故が起こってしまえば
http://kaibun21.jp/works/5064/
こんな事言ってからかってる場合じゃなくなるな…
原子炉が建物丸ごと太平洋にドボンてなことに…
オソロシイ。
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20110428-00000663-yom-sci
今回の4号機みたいな奇跡は望んで起こることじゃ
ないからなぁ。はやぶさの時のような、あれほど
事前に変態的に考えておいたって、満身創痍
でなんとかやっと地球に帰り着けたくらいで、
何もそなえておかなければ奇跡なんてそう度々
起こるわけない。


備えているといえば、東電幹部はこういう事態に備えて
プレスリリース方法（言い訳とも言う）の練習はして
いたのかもしれない。
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20110428-00000090-jij-bus_all
数々の指摘がありながらも備える事を躊躇し、大事故
を起こして周辺に甚大な被害を及ぼしておきながら、
役員報酬50％オフで「大変厳しいリストラ」って…
一般的な価値観と照らしてどうなのよ？

経営者が巨大な損失を出したのに、50％オフと言っても
巨額な報酬取ったり、役員賞与については全然触れて
無かったり。
これまで散々危機を指摘されながらそれを回避しない
決断をしておきながら「免責ありうる」とか。
お上日の丸とおもってるんだろうな。保安院以上の
「ア○」なのか。

それを看過できなかったと見えて、いつもは頼りなく
見える経産大臣すら
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20110428-00000015-rps-soci
一言言ったねぇ。

電力会社に限らず、ガス、水道、交通などのネットワーク
企業は地域寡占できる反面、普通の企業と違って行政が
色んな縛りを掛けて健全に事業を行わせることが出来る
んだから、経営陣が保身にばかり回っているんであれば、
いざとなればそれなりの対応がとりうるんじゃないのかな？
経産大臣もまだちょっと甘いんじゃない？金融業界から
圧力掛かってる？


そんな中、
http://www.sankeibiz.jp/compliance/news/110422/cpc1104221425000-n1.htm
えらい大学の先生から「放射能は人から人に感染しません」
とか言われないと理解できないもんかなぁ？小学生でも
わかる話じゃないかと思うんだけどなぁ。海老蔵夫婦
はもはや例外としても、この差別はひどすぎんじゃないかな。
日本人は放射能に対するアレルギー的意識のせいで、
冷静に考えられなくなっちゃったのか…

もしかして、3月初旬のあのイルカ。
http://www.youtube.com/watch?v=WijvIk420Hw&feature=related
地震の前兆に気づいて…ってことだったのかな？

人間よりイルカの方が賢いのかもしれないな。

弦を弾いてFFT掛けてみる

アセンブラで組んだFFTとテストプログラムに、
前に作ったウクレレの弦を弾いてADC掛けたもの
を入力してみることに。

イザ！



Ｃの音を弾いてみたところ。毎秒2000サンプルで128点。

Ｃはおよそ261Hzなんだけど、この通り266Hzのところに
ピークが立って、そこから時間を追うにつれて減衰して
いくのが見て取れる。思ってた以上にキレイ。

それと、グラフだと順序が判りにくいんだけど、
弦を弾いてから音が出るまでの間には、想定どおり
直流付近にピークが一瞬出る。

そのあたりはおよそ想定していた通り。よし、よし。


他のフレットも大体いい感じなんだけど、基音と
倍音成分の大小関係が微妙に崩れたりするところ
があるので、その辺の調整をきっちりとしないと
間違った音を拾ってしまう恐れがあるな…。


まぁ、弦から出た信号をFFT通して周波数成分として
取り出せたから、ここが超えられれば技術的な難点
はもはや皆無。あとは実際に弾いてみた時の感覚
的なチューニングだけのはず。

あと、FFT計算結果のレンジがちょっと狭いから、
FFTライブラリを少し弄りなおして、もう少し大きい
値を吐くように直そうかな…

それにしても、現状のブレッドボードベースの実験
は厳しいので、そろそろ4弦分そろった専用ボード
とピックアップが欲しいところ。

あらためて精緻に設計

FFTは64点、128点ともとりあえず使える状態にはできたし、
1弦1弦を分離して入力する手段は以前の実験で見えて
いるし、モノとしてのソリッドなウクレレは既に出来て
いるし、とりあえずようやく必要な部品（ソフト、ハード）
がそろった感。

いわゆるフィージビリティースタディーのステップが
終わったという感じ。

あの当時の妄想。
http://brown.ap.teacup.com/nekosan0/374.html
http://brown.ap.teacup.com/nekosan0/376.html
2年以上経っておぼろげに見えて来た気がするなぁ。


というわけで、当時はまだ妄想だったあのイメージを
もっと明確なカタチに書き直してみようか…という
ところ。
そろった部品のスペックを踏まえて、どの程度まで
盛り込めるのか、考え直してみよう。



http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20110418-00000109-san-soci
そうそう。最近の夜間照明の自粛。これはいいと
思うんだよな。
今までが明るすぎたんだと思う。もっとキレイな星空が
見れるような環境が欲しい…。
自粛、自粛は電気だけにして、消費を減らさないような
方法があればいいんだけどな。

http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20110418-00000006-jij-soci
ニッポンの研究者。がんばってる！
こういう研究が将来のエネルギー問題を大きく変える
ことになるかもしれない。
バイオマス＝とうもろこしのでんぷんではなく、光と水
から直接電気を取り出すってことが出来れば、これまで
の太陽光電池から大きく前進することになるかもしれない。
なんと言っても安全。


http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%97%E8%B1%A1%E5%BA%81%E9%9C%87%E5%BA%A6%E9%9A%8E%E7%B4%9A
計測震度を計算する計算式がちゃんと載ってた。
これを使えば身の回りの部品だけで震度計算を
リアルタイムでできそう。

http://www.geocities.jp/p_taka0227/0005.htm
こちらを見ると、ガルって単位がどの程度の大きさ
なのかが書いてある。重力加速度1Gが980ガルに相当
するってことだな。秋月の3軸加速度センサーは2G
まで測れるみたいだから、3軸それぞれ1960ガルまでは
計測できるはず。

スペクトルがあまり高すぎたり低すぎたりすると
計算式中のLPFの都合で1960ガルでは足りないケース
もあるはずなんだけど、逆に言うとそういう周波数
は影響少ないんだからあまり考えず、影響の大きい
周波数について考えることにしたら秋月センサーでも
充分計算できるんでは。

ただ、100Hzくらいから0.01Hzくらいまでの広い
レンジをカバーしないといけないので、FFTの点数が
結構必要になるはず。ザックリで…8192点～16384点
くらいは必要かな？1/100秒ごとにサンプルして、
8192点とか16384点。
そもそもすごいメモリ量とすごい処理速度が必要
だなぁ。

影響の少ない周波数は端折って、可能なレベルで
組んでみるのも面白そう。

ようやくFFTを掛けてみる

DDSのプログラムとボードが出来たところで、ようやく
FFTの入力に使ってみる。

こんな風にGND線と信号線を繋いでみて…


シリアルケーブルからFFT結果をダンプリストで
眺めてみると…


うん。大体良い感じ。

64点なので元々分解能がいまひとつなんだけど、まぁ、
計算どおりのところに周波数を拾ってくれているみたい。

矩形波、三角波、ノコギリ波。リクツ上で言われるような
スペクトル成分が出てるのが見えてよかった…
レスポンスもとりあえず申し分なし。

得られる値が思っていたよりも少し小さい気がする…。
なんでだろう？
ADC1サンプル毎のサンプル時間を凄く短く設定したので、
そのせいなのかなぁ。それか、ハミング窓掛けているせいか？
思いつくといえばそのくらいなんだけど。

シミュレータで同じような波形を入力入力したときには
もうちょっと大きな値になったような気がするんだ
けどな。もう一度シミュレータ掛けて確かめてみようか…

でもまぁ、とりあえず64点FFTがちゃんと動いている
ようだから、128点も実機で動作確認してみたいな。

進捗中

AVRで作ったFFTのアセンブラライブラリ。目下ドライバ
ソフトを作ってる最中。一応ドライバソフトを書いてみる
だけ書いてみたところ。

書いて、シミュレーション掛けてみて、とりあえず思った
通りの動きをしてくれていることまで確認。

ADCからのサンプリング（タイマー起動）、FFTの演算、
FFT結果をUSARTでシリアルダンプ出力するところまで
盛り込み済み。
その後はシリアルケーブル経由でPC側のtera-termなどで
取り込んで、ゴニョゴニョ変形してから表計算ソフト
でグラフ化してみようかな…と。


引き続き、実機のテストボードに流し込んで色んな波形を
取り込んでみたいところなんだけど、あれこれやることが
溜まってて…いつ出来ることやら…。


今日の打ち合わせは目からうろこだったな。プロの編集者
の「モノの考え方、捉え方」って言うものが少しだけ
垣間見えた感じがする。
技術者視点とはまたちょっと次元が違っているところが
有るんだけど、その根底にあるロジック自体は技術者の
考え方と似ているところもあり、編集者ならではといった
考え方もあり、なんていうか勉強になった。視点が広がった。

まぁ、視点が広がったからといってその真似事ができるって
訳じゃないんだけど、自分とは違うプロの視点が垣間見えた
っていうのはすごく勉強になった。面白かった。