Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Democracy - otwarta platforma na FPGA do przetwarzania audio dla Raspberry Pi

ghost666 09 Dec 2016 12:43 3993 1
  • Democracy - otwarta platforma na FPGA do przetwarzania audio dla Raspberry Pi
    Na portalu CrowdSupply.com realizowana jest kampania crowdfundingowa nowatorskiego modułu do obróbki dźwięku, dedykowanego do Raspberry Pi. Democracy, bo tak nazywa się system, to potężna i zintegrowana programowalna otwarta platforma dedykowana do przetwarzania sygnałów audio w czasie rzeczywistym. Dedykowana jest do wykorzystania przez projektantów i deweloperów systemów obróbki audio, inżynierów dźwięku i wszystkich tych, którzy chcieliby spróbować stworzyć własny multiefekt.

    "Pracujemy nad Democracy już od niemalże dwóch lat" piszą autorzy projektu. "Projekt zaczął się od chęci stworzenia naszych własnych efektów cyfrowych, ale nie mogliśmy znaleźć nigdzie odpowiedniej płytki prototypowej, która odpowiadałaby naszym potrzebom. Tak więc zdecydowaliśmy się zbudować własną i w ten sposób narodził się moduł Democracy".

    Democracy DEV wykorzystuje komputer Raspbery Pi 3, który zapewnia odpowiednią moc obliczeniową oraz środowisko oparte na Linuxie. Zintegrowany w module układ programowalny FPGA zapewnia obróbkę sygnałów w czasie rzeczywistym i w pełni deterministyczny sposób, wolny od jitteru. Układ ten wspomaga w obróbce audio Raspberry Pi, co skutkuje bardzo niewielkim opóźnieniami torze audio. Architektura tego rodzaju ma dużą skalowalność, zależną od aktualnych potrzeb - układ rozpocząć może działanie wykorzystując tylko procesor Raspberry Pi, a w dalszej ewolucji zacząć wykorzystywać FPGA do obróbki części sygnałów.





    Democracy DEV wyposażone jest w szereg wejść i wyjść analogowych dedykowanych do sygnałów audio. W układzie zawarto także wejście i wyjście MIDI oraz dodano możliwość podłączenia przełączników nożnych oraz pedałów ekspresji do kontroli działania układu w czasie rzeczywistym podczas np. gry na instrumencie.

    Democracy - otwarta platforma na FPGA do przetwarzania audio dla Raspberry Pi Democracy - otwarta platforma na FPGA do przetwarzania audio dla Raspberry Pi


    Dla kogo dedykowany jest układ i do czego może służyć?

    Democracy to moduł dla każdego, kto projektuje, bada, implementuje czy testuje systemy przetwarzania dźwięku w czasie rzeczywistym. Między innymi mogą to być:

    * Przemysłowe działy R&D, hobbyści i niezależni projektanci elektroniki, którzy eksplorują nowe algorytmy obróbki audio.
    * Wykładowcy i nauczyciele, którzy uczą o algorytmach obróbki sygnałów - Democracy idealnie nadaje się do prototypowania i testowania algorytmów np. na zajęciach z obróbki sygnałów.
    * Artystów - zwłaszcza muzyków - którzy mają zacięcie do programowania i chcą stworzyć unikalne efekty audio.

    Wszystkie te grupy skorzystają na zaletach Democracy:

    * Wsparcie dla kodowania algorytmów w popularnych językach: C i HDL.
    * Elastyczny workflow i łatwe skalowanie oraz dzielenie kodu na fragmenty dla CPU Raspberry Pi i układu FPGA.
    * Skalowanie i podział zadań systemu oparte na sztywnych kryteriach, które związane są ze skomplikowaniem algorytmu, obciążeniem, wymaganym opóźnieniem sygnału itp.

    Dodatkowo, warto zauważyć, że muzyka i dźwięk w ogólności są bardzo dobrym medium w percepcji algorytmów obróbki sygnałów, co znacznie ułatwia wykłady z tych przedmiotów wsparte takim systemem. Elastyczność modułu pozwala studentom samodzielnie tworzyć algorytmy przetwarzania sygnałów i testować je na Democract DEV.

    Democracy - otwarta platforma na FPGA do przetwarzania audio dla Raspberry Pi


    W pakiecie z modułem Democracy otrzymujemy pakiet oprogramowania wraz z zestawem przykładów i demonstracji, takich jak syntezator, cyfrowe efekty audio, multiefekt gitarowy etc. Pozwala to studentom, naukowcom i deweloperom na skrócenie czasu potrzebnego na naukę nowego oprogramowania i środowiska, a przykłady wykorzystać można jako szablony do tworzenia własnych aplikacji.

    Dalej pozostaje tylko udoskonalać, poprawiać i rozbudowywać oprogramowanie, a także łączyć je z zewnętrznym sprzętem, na przykład poprzez wykorzystanie wbudowanego interfejsu MIDI, który pozwala na podłączenie do układu instrumentów np. keyboarda lub dalszych efektów. System pozwala na komunikację z nimi w czasie rzeczywistym i testowanie wielu możliwości kontroli układów i systemu przetwarzania sygnałów audio.





    Democracy DEV wspiera języki wysokiej abstrakcji, takie jak Pure Data czy MATLAB/Simulink, które są bardzo popularne w sektorze akademickim i komercyjnym w zakresie obróbki sygnałów. Wykorzystanie języków o wysokiej abstrakcji sprzętowej pozwala na skupieniu się na poszukiwaniu i opracowywaniu nowatorskich algorytmów, a nie marnowaniu czasu na opracowywanie implementacji algorytmów na konkretnym sprzęcie. Dzięki temu możliwe jest szybkie prototypowanie algorytmów obróbki sygnałów audio, bez konieczności programowania niskopoziomowego.

    Użytkownicy Democracy mogą testować najpierw swoje algorytmy w środowiskach Pure Data lub MATLAB/Simulink (konieczny jest zakup licencji) na standardowym komputerze PC. Po wstępnym przetestowaniu ich na komputerze zaimplementować można je na Democracy, gdzie będą one pracować dokładnie tak jak w modelowym środowisku na PC, co oznacza, że nie ma potrzeby szukania ewentualnych błędów w kodzie czy mozolnego dostosowywania go do wymagań platformy sprzętowej.





    Główne cechy produktu

    * Zintegrowany minikomputer Raspberry Pi 3 model B.
    * Układ programowalny FPGA Xilinx Spartan-6.
    * W pełni programowalna kontrola pedałów z 10 bitowym ADC i cyfrowymi potencjometrami 10 k? / 50 k?.
    * Wejście analogowego sygnału audio na jackach 6,35 mm.
    * Gniazda jack 3,5 mm dla słuchawek i nagłownego mikrofonu.
    * 5 pinowe gniazda DIN dla interfejsu MIDI
    * Gniazdo Ethernet, 4 x USB, Bluetooth oraz Wi-Fi umożliwiające łatwą komunikację z systemem.
    * Wymiary płyty głównej to zaledwie 108 mm x 160 mm.

    Democracy - otwarta platforma na FPGA do przetwarzania audio dla Raspberry Pi Democracy - otwarta platforma na FPGA do przetwarzania audio dla Raspberry Pi


    TyłPrzód
    A. Przełączniki nożne 1 & 2H. Wejście na pedał
    B. Przełączniki nożne 3 & 4I. Gniazdo gitarowe
    C. MIDI InJ. Wyjście do wzmacniacza
    D. MIDI OutK. Wejście mikrofonu nagłownego
    E. DC InL. Wejście mikrofonowe
    F. 10/100 EthernetM. Wyjście na pedał
    G. 4 x USB 2.0N. Aux In
    O. Aux Out


    Więcej informacji znaleźć można w pełnej specyfikacji technicznej układu.

    Aluminiowa obudowa

    Democracy - otwarta platforma na FPGA do przetwarzania audio dla Raspberry Pi Democracy - otwarta platforma na FPGA do przetwarzania audio dla Raspberry Pi


    Płytka Democracy może być zabezpieczona w warsztacie jak i na scenie z wykorzystaniem dedykowanej aluminiowej obudowy.

    Moduł Democracy wyceniony jest na 299 dolarów - to kwota porównywalna lub niższa od konkurencyjnych modułów tego rodzaju, oferujących zazwyczaj gorsze parametry (słabszy CPU, brak FPGA lub mniejszy układ), mniejszą elastyczność programowania (tylko Democracy pozwala na programowanie w C i HDL oraz na wykorzystanie Pure Data i MATLABA) oraz pozbawione wielu istotnych interfejsów (jak MIDI czy pedały kontrolne).

    Źródło: https://www.crowdsupply.com/benti/democracy-dev

    Cool? Ranking DIY
    Do you have a problem with Raspberry? Ask question. Visit our forum Raspberry.
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 11696 posts with rating 9886, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • #2
    Tremolo
    Level 43  
    Co na to Line-6 i ich konkurencja pracująca pod Windowsem i Mac'iem? Ale super dojście do Matlabowskich podstaw brzmienia.
    Taniej można kupić używkę Line-6 z gotowym paletem brzmień, który brzmi lepiej (nawet taki stary).