| 662 |
kaklik |
1 |
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?><!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
|
|
|
4 |
<head>
|
|
|
5 |
<title>Aktuality ze cvičení z C/C++ na FJFI, Wlada</title>
|
|
|
6 |
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="styl.css"/>
|
|
|
7 |
<link rel="alternate" type="application/rss+xml" title="RSS" href="akt/rss.xml"/>
|
|
|
8 |
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
|
|
|
9 |
<meta name="author" content="Vladimír Klement" />
|
|
|
10 |
</head>
|
|
|
11 |
|
|
|
12 |
<body>
|
|
|
13 |
|
|
|
14 |
<div id="hlavicka" role="banner">
|
|
|
15 |
<h1>Wlada</h1>
|
|
|
16 |
<p>wlada(zavináč)post.cz</p>
|
|
|
17 |
</div>
|
|
|
18 |
|
|
|
19 |
<div id="menuHlavni" role="navigation">
|
|
|
20 |
<a href="http://kfe.fjfi.cvut.cz/~klement/">Cvičení</a>
|
|
|
21 |
<a href="?stranka=SDL_ttf">Tutoriály</a>
|
|
|
22 |
<a href="?stranka=kody">Kódy</a>
|
|
|
23 |
<a href="?stranka=odkazy">Zbytek</a>
|
|
|
24 |
</div>
|
|
|
25 |
|
|
|
26 |
|
|
|
27 |
<div id="menuVedlejsi" role="navigation">
|
|
|
28 |
<a href="http://kfe.fjfi.cvut.cz/~klement/">Aktuality</a>
|
|
|
29 |
<a href="?stranka=materialy">Materiály</a>
|
|
|
30 |
<a href="?stranka=dochazka">Docházka</a>
|
|
|
31 |
<a href="?stranka=plan">Zápočet</a>
|
|
|
32 |
<a href="?stranka=ukoly">Úkoly</a>
|
|
|
33 |
</div>
|
|
|
34 |
|
|
|
35 |
<div id="obsah" role="main">
|
|
|
36 |
<br/>
|
|
|
37 |
<!--- ----------------------------------------Zacatek vlastni dokumentace------------------------------- -->
|
|
|
38 |
|
|
|
39 |
<h1>Jednoduchý sonar ze zvukovky<br/>Jakub Kákona (kaklik@mlab.cz)</h1>
|
|
|
40 |
|
|
|
41 |
<p>
|
| 663 |
kaklik |
42 |
Program je demonstrací základních funkcí audio systému ALSA <a href="http://www.alsa-project.org/">http://www.alsa-project.org/</a>. Konkrétně je ukázkou přístupu k zařízení Playback a Capture. A zároveň jednoduchým prostředkem k prozkoumání akustických vlastností různých materiálů pouze pomocí svého počítače. :)
|
| 662 |
kaklik |
43 |
</p>
|
|
|
44 |
|
|
|
45 |
<img src="podlaha.png" alt="Obrázek aktivního sonaru"/>
|
|
|
46 |
|
|
|
47 |
<h2>Závislosti</h2>
|
| 663 |
kaklik |
48 |
<p>
|
|
|
49 |
Program je napsán pro OS Linux a testován byl konkrétně na Ubuntu.
|
|
|
50 |
</p>
|
| 662 |
kaklik |
51 |
|
| 663 |
kaklik |
52 |
<ul>
|
|
|
53 |
<li>Linux</li>
|
|
|
54 |
<li>libasound2</li>
|
|
|
55 |
</ul>
|
|
|
56 |
|
| 662 |
kaklik |
57 |
<p>
|
| 663 |
kaklik |
58 |
K přeložení programu je tedy nutné mít nainstalované vývojové knihovny ALSA (libasound2-dev). Pokud máme splněné všechny závislosti, tak lze program přeložit pomocí gcc s následujícími parametry:
|
| 662 |
kaklik |
59 |
</p>
|
|
|
60 |
|
|
|
61 |
<pre><code>
|
|
|
62 |
gcc sonar.c -o sonar -lasound
|
|
|
63 |
</code></pre>
|
|
|
64 |
|
|
|
65 |
<h2>O co se jedná</h2>
|
|
|
66 |
<p>
|
|
|
67 |
K funkci program využije mono reproduktorový výstup. A vstup stereofonního mikrofonu. Nejdříve si vygeneruje vzorky pingu do pole, které předá ovladači zvukové karty. Následně připraví a otevře zařízení mikrofonu, aby po jeho otevření mohl spustit oba kanály zvuku současně. Tím dojde k zaznamenání vysílaného signálu i případných odražených ech do pole, které lze pak dále zpracovávat.
|
|
|
68 |
</p>
|
|
|
69 |
|
|
|
70 |
<h2>Výstup</h2>
|
|
|
71 |
<p>
|
| 663 |
kaklik |
72 |
Navzorkovaná a vypočtená data jsou ukládána do textových souborů v adresáři /tmp/ ze kterého je pak možné je vykreslovat pomocí <a href="plot.gp">skriptu</a> Gnuplotu.
|
|
|
73 |
V horní části grafu je vysílaný signál. Uprostřed signál navzorkovaný mikrofony a dole výstup po korelaci nasnímaného signálu s odeslaným.
|
| 662 |
kaklik |
74 |
</p>
|
|
|
75 |
|
| 663 |
kaklik |
76 |
<pre><code>
|
|
|
77 |
~#gnuplot
|
|
|
78 |
> load "plot.gp"
|
|
|
79 |
</code></pre>
|
|
|
80 |
|
|
|
81 |
<p>
|
|
|
82 |
Skrip si sám cyklicky spouští program "sonar" a překresluje graf. Lze tak experimentovat s odrazy od různých překážek a třeba i pokračovat ve vývoji kódu.
|
|
|
83 |
</p>
|
|
|
84 |
|
| 662 |
kaklik |
85 |
<h2>Zpracování dat</h2>
|
|
|
86 |
<p>
|
| 663 |
kaklik |
87 |
Zpracovaní používá pouze metodu <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Cross-correlation">křížové korelace</a> kterou se porovnají snímané signály vůči původnímu odeslanému pingu. Tím jsou ve výsledku velice zvýrazněna odražená echa. Celý algoritmus jsou následující dva cykly:
|
| 662 |
kaklik |
88 |
</p>
|
|
|
89 |
|
|
|
90 |
<pre><code>
|
|
|
91 |
for (n=0; n < (period_size - chirp_size - 1); n++)
|
|
|
92 |
{
|
|
|
93 |
l=0;
|
|
|
94 |
r=0;
|
|
|
95 |
for ( m = 0; m < chirp_size;m++)
|
|
|
96 |
{
|
|
|
97 |
l += chirp[m]*L_signal[m+n]; // correlate with left channel
|
|
|
98 |
r += chirp[m]*R_signal[m+n]; // correlate with right channel
|
|
|
99 |
}
|
|
|
100 |
correlationl[n]=abs(l);
|
|
|
101 |
correlationr[n]=abs(r);
|
|
|
102 |
}
|
|
|
103 |
</code></pre>
|
|
|
104 |
|
|
|
105 |
<p> Všechny zdrojové kódy v <a href="sonar.zip">jednom balíku (64bit)</a>
|
|
|
106 |
</p>
|
|
|
107 |
|
|
|
108 |
<h2>Známé chyby a nedodělky</h2>
|
|
|
109 |
<dl>
|
|
|
110 |
<dt>Ztráta amplitudy signálu</dt>
|
|
|
111 |
<dd>Takto jednoduchý program neuvažuje ztrátu výkonu signálu při šíření prostředím. Správně by se mělo zvyšovat zesílení vstupu mikrofonů se čtvrtou mocninou času.</dd>
|
|
|
112 |
<dt>Korektní start slinkovaného zařízení</dt>
|
|
|
113 |
<dd>Knihovna ALSA by podle dokumentace měla umět spojit zařízení Capture a Playback do jednoho a zacházet tak pak pouze s jedním zařízením. Toto by bylo zvlášť užitečné pro zlepšení synchronizace vstupu a výstupu. Tato možnost mi ale nefungovala na všech počítačích, proto je v tomto konkrétním kódu zakomentována.</dd>
|
|
|
114 |
</dl>
|