カラーコンポジット生成回路の妄想

ＶＨＤＬのお勉強が少し進んだことに気をよくして、
課題だった「ＣＰＬＤでＮＴＳＣカラーコンポジット」
の生成回路を考えてみました。

回路と言っても、いきなりＶＨＤＬじゃなくて、
スキームを図にするところから。



こんな感じかな…と。

ＣＰＵからの入力信号は垂直同期、水平同期、ＲＧＢ。

ビデオへの出力はＹ信号、Ｃ信号。

Ｓ端子用の信号というわけですが、２つを単純に足し
合わせればコンポジット信号になります。

Ｙ信号は、ＲＧＢから作り出す輝度信号と、垂直／水平
同期信号を合成するだけなので、単純に入ってきた信号
から単純な計算でＯＫ。結構単純なprocess文で
できちゃうのではないかと。
まぁ、ＲＧＢから輝度に変換する計算式の表現が
少し規模的に懸念？
出力はカラー4ビット、シンクロ1ビットの5ビットで
足りるのでは無いかと。

Ｃ信号は2つの信号を含んでいます。burst信号と
sub-carrier信号です。
14.3Mhzで1ラインは910クロックに相当し、
1ライン分は910カウントできればよいから、
10ビットのカウンタを設けます。
burst信号は0度、90度、180度、270度の4パターンを
連続して出力できれば良いので、カウンタを0～3の間で
カウントさせておいておきます。
これらのカウンタは、水平同期でリセットします。

そしてこのカウンタ値を見ながらラインの冒頭で
burst信号を出力、その後はＲＧＢ信号の有無によって
sub-carrier信号を生成します。
Ｃ信号は、例の↓このページによると
http://www.geocities.jp/kwhr0/hard/pc8001.html
多分4ビットデータで足りるので、4ビットで
出力する方向で考えます。


入出力ピンが合計14本、レジスタが12ビットという
感じなので、これだけなら多分XC9536XLでも
入りきるはずだと思うんだけどなぁ。

というか、できれば8色ＲＧＢじゃなく、せめて
ＲＧＢ各2ビットか3ビット欲しいので、これが
動いたらあとで多色化にも挑戦の予定。
その時に入りきるのかどうか…


そうそう。そもそもＹ／Ｃ分離で出力するんではなく、
完全にコンポジットにしてもいいですよね。
それでも8色出力程度ならレジスタ消費が少し増える
程度じゃないかな。
4～5ビット程度、最大でも9ビット程度？

そうそう。フィールド数をカウントするカウンタは
無いので、4フィールドシーケンスによる縦縞消去は
できません。でも気にしないことにします。
多分問題出るのは白黒テレビだけだろうし。
（カラーでも出るのかな？？？）
４フィールドシーケンスも実現したい場合は…
何とか頑張ってフィールド数をカウントしてください。


このスキームなら垂直同期信号は全然弄ってないので、
多分インターリーブでもプログレッシブでもどちらも
ＯＫだと思うんですが、確信は持てません。
まぁ、多分大丈夫だけど。


一番厄介なのは、ＲＧＢ信号とburst信号から作り出す
sub-carrier信号の計算式。8色ＲＧＢでさえ
８×４＝３２パターンあるので、if文が相当
大きくなりそう。入りきるかな？
配列とか上手く使えば可読性は良くできそうだけど、
規模はちょっと？？？だな。


という感じで作っていって、いずれＲＧＢ各２～３
ビットまで拡張すれば、マイコンと繋ぐ範囲では
必要十分じゃないかなぁ。それ以上になると、
マイコン側がＲＧＢの全信号を一度に（１命令で）
出力することはできないだろうし。

ひとまずブレッドボード上で、８色でもいいから
カラーコンポジットが出せるようになれば、あとは
そんなに難しくはないでしょ。

Ｓ出力がいいかな？コンポジット出力がいいかな？
どちらにしても、録画やビデオキャプチャには
用は足りるはずなんだけど。

読み進めています

この間simさんから教わったVHDLによる論理合成の基礎。
さらに読み進めました。

他の入門系の本と違って、じっくり読まないとなかなか
頭に入ってこないので腰据えてじっくりと読んでいる
んですが、スルメの様に噛めば噛むほどこれまで
解らなかったことが掴めてきました。

他の入門書類が、いわゆるＬＥＤピコピコやナイトライダー
的なところで一段落しちゃっているのに対して、
この本だと「なぜこういうコーディングになるのか」と
いったことを、実際に論理合成される回路と結びつけて
解説されているので、今まで「魔法の呪文」だったところも
中身まで解るようになっていっている気がします。

ひとまずようやく「ステートマシン」の入り口まで
たどり着きました。

ここに行き着くまでに、ライブラリってどうなってるの？
とか、オブジェクトの作り方とか、リセット信号の
クロック同期／非同期の回路とか、不定値（ｘ）を入力値
にするのってどんな時？とか、'event以外にどんな属性が
あるのかとか、functionやprocedureの作り方、使い方とか、
もう盛りだくさん。
今までに躓いたところはことごとく触れられている気がする…

ここらへんが解ってないと、やっぱり複雑なものは
作れないし、人の書いたVHDLも読めないだろうし。
他の入門書を読んでみたはいいけど、本の課題から
すこしでも外れてしまうとチンプンカンプンになって
しまうという場合、この本はいい助け舟になって
います。


でもまだ、本題の「合成に向いたコーディング」の章までは
たどり着いてないんだよな。もうちょっと先。

でも今日はなんだか風邪気味なので、続きはまた今度
読むことにします。

世界聴診器

先日訪れたブログ「言語ゲーム」の12/10の日記、
http://d.hatena.ne.jp/propella/20081210
を通じて、世界聴診器というものを体験してみました。

世界聴診器自体は元々arduinoを使うものではない
ようなのですが、要はＶＦコンバーターなので
arduinoのＡＤ入力とタイマー割り込み処理を使って
代替機（？）を作られたようです。
ブログ上でスケッチが公開されています。
（あれ？今見たらスケッチの下半分が見えなく
　なってるかな？）

（↑今見たら直っているようです）

で、公開されていたスケッチを使って、入力部分は
５Ｖ電源を可変抵抗で分圧して０～５Ｖを作り、
出力はそのまま圧電ブザーに繋いでみて、いざ
実行してみると…

可変抵抗をグルグル回すと、音程が高くなったり
低くなったりして出力されます。
ＶＦコンバーターとしてはバッチリ動いている
という感じ。

ここに、普通なら光センサーとか色々繋いで入力して、
それを音程として出力するみたいですが、「言語ゲーム」
のpropellaさん曰く、シリアル入力端子を持ってない
ＰＣへの入力デバイス（音声入力）という用途が
あるようです。

なるほど。単なる音量にしてしまうとＰＣのハードに
よって不正確なデータしかやり取りできないけど、
電圧を周波数に変換してから入力すれば、ＦＦＴなど
通すことで環境に因らない正確な入力デバイスにも
なるんだな。

そうそう。で、ＰＣのソフトと繋いで使うというお話
だったので、どんなものがあるのか調べてみたら、
http://squeakland.jp/index.html
スクイーク（squeak）って言うソフトがあるんですね。
これ自体は世界聴診器用ソフトというわけでは
ありませんが、繋いで遊ぶこともできるっぽい…。

まだ詳しく調べてないので仕様とかよくわかって
ませんが、スクイークに限らず、音声入力端子を
一つの入力デバイスとして使うっていうのも
面白いですね。
他にもソフトがあるのかな？


問題は、ＦＦＴの計算方法がいまだに良く解って
ないんだよなぁ…。自分でソフト作るとしたら、
そこが最大の壁になるかな。

ネコロジーにオシロ機能を足したら、ＦＦＴとしても
使いたいんだけど…
ＦＦＴの専門書でもそのうち探しに行こう…

Capacitive Sensing Library

arduinoの公式ライブラリで公開されていた
Capacitive Sensing Libraryを使ってみました。
http://www.arduino.cc/playground/Main/CapSense

基本的にはサンプルスケッチをそのまま動かして
みただけですが、抵抗には家に有った１ＭΩを使い、
ピンは２と４を使うようにしたので、以下のように
一部修正してます。
long total = capSense(2, 4, 20);

これでスケッチを実行し、デジタル4番ピンに直接
触ると、出力される数値（アナログ入力の値）が
大きくなるようです。
　　（離すと０か１程度なのが、触ると数十以上に）

もっと大きい抵抗値を使えば、触るだけではなく指を
近づけるだけでセンシングできるようです。

3つ目のパラメタの数値を色々弄ると、出力される
数値のレンジが変わるようです。感度として
働くようです。

とりあえず動かしてみただけなので今ひとつ仕組みが
解ってませんが、なんとなく機械的なスイッチを
つけなくても入力が作れるということで便利
に使えそうです。

もう少し大きな抵抗が家にあったらなぁ…

もう一つのservoライブラリ

arduinoのOfficial Librariesを眺めていたら、
servo用ライブラリが付け加わってました。
0012に合わせて新たに取り込まれたようですが、
気付きませんでした。

http://arduino.cc/en/Reference/Servo

servoモーター用のライブラリといえば、
Contributed Librariesに既に２つあったのですが、
そのどちらとも全く一緒というわけではないようです。

ライブラリ名はServoということで、旧ライブラリの
http://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo
と一緒なんですが、中身は違っていて、Servo::refresh();
を使う必要がないみたい。

機能的にはタイマー１を使ったServotimer1↓
http://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servotimer1
と機能面でソックリですが、名前は違っています。

機能が追加になっていくのは便利なんですが、
同じ名前で古いライブラリの仕様と大きく異なる
モノができていくのはちょっと厄介だなぁ。
特にServoライブラリは新旧で全く同じ名前だから、
混同してしまいそう。

基本的にはOfficial Librariesがその名の通りOfficial
なのでしょうが、Contributed LibrariesのServoは
2個を超えるサーボモーターを同時に接続できるなど
機能面で上回っている部分もあるので、こういうときは
せめて別の名前で作るか、もしくは割り当てるピンによって
扱いを変えると嬉しいんだけどな。
（９番１０番ではrefresh()メソッドが不要で、それ以外
　のピンではrefresh()メソッドが必要になるとか）

Official LibrariesのServoライブラリは最大で2個までしか
サーボモーターを制御できないので、それ以上の
モーターを繋ごうとした時に絶対困ってしまうはず。