Авторизация
Зарегистрироваться

Небольшой LED-куб с голосовым управлением

Честно говоря, всегда любил копаться в чем-то новом, незнакомом. И когда полтора года назад дошла информация, что STM сделала расширение для портирования в свои микроконтроллеры нейросетей, написанных на популярных API, я начал думать над каким-нибудь бесполезным устройством, в которое это добро можно вставить. И через некоторое время куча разных идей наслоились друг на друга и родилось это чудо под личиной LED-куба.


Так как я планирую сконцентрироваться на описании и объяснении технической части, сразу обозначим, на что вообще способно это устройство. А может оно не мало: визуализировать звук, показывать и проговаривать время/температуру/влажность, воспроизводить и записывать (со встроенного микрофона) звук через USB, прикидываться USB ком-портом и, главное, выполнять голосовые команды.

Сама LED часть двухцветная (синий и красный), с поддержкой изменения насыщенности. Установлены 2 USB порта — подключение к ПК (или в то, что поддерживает стандартные USB драйверы) через любой из них. Размеры девайса — 80х80х120мм.

Видео с помигивающими под музыку светодиодиками:


В общем, о реализации:


Схема

Сначала о грустном: никаких подробностей сборки. Эта медная проволока будет мне еще лет 5 сниться в кошмарах. Медная, луженая, изгибающаяся, бесконечная…
Пару фото, кому это объяснение не устроило


Выбор микроконтроллера, PCB (печатная плата)


МК… Знаете, когда я увидел STM32F412RE (FPU, 512k ROM, 256k RAM) за 3$ на LCSC, то сразу влюбился в этого чертовца. Просто с первого взгляда, ибо на сайте производителя такую цену не могли предложить даже в партии на 10к штук.Правда, сейчас за такую цену его уже не купить, но даже на этапе проектирования закладывалась возможность смены на STM32F722RE. Последний как раз серьезно мощнее — в раза 4-5. Но в крайнем случае можно считерить, добавив разгоном лишних 20Мгц (100→120). Как оказалось, небольшой нагрев феном не влияет на стабильность при таком повышении частоты, что дает надежду на повторяемость и на других экземплярах этой серии (STM32F4).

А вот с печатной платой не повезло — ковид внес свои ограничения, и я потерял возможность заказать четырехслойную. А на двухслойной что-то очень не весело. И дело даже не в том, что сложно развести все дорожки, а в проблемах двухслойных плат с EMI (электромагнитная помеха). Одно дело, когда у тебя дорожки с одной стороны, а с другой земляной полигон. Но совершенно другое, когда сплошного земляного полигона нет вообще — маленькие островки земли соединяются с островками на другой стороне, превращая проблему возвратных токов в безумие. Но вроде как-то работает — и на том спасибо.

Гляньте на «красоту» земляных полигонов

Об EMI
В теории, небольшие скорости интерфейсов (у меня макс ~1.4МГц для I2S) не должны серьезно влиять на EMI. Но это не совсем так, ибо тут происходят более глубокие процессы. Во-первых, возвратный ток стремится повторить сигнальный, ибо из-за емкостной связи такой путь имеет меньший импеданс (если вы сделаете одну сторону платы землей, а по второй пустите зигзагами сигнальную дорожку, то возвратный ток тоже пойдет зигзагами). Эффект растет с увеличением частоты, и если же у вас земляной путь прерывается, то поздоровайтесь с EMI проблемами. Во-вторых, надо учитывать rise/fall time (скорость нарастания/спада). Например, для STM32F412 на максимальной скорости GPIO (порты ввода-вывода) этот параметр может достигать 2.5нс. Это эквивалент 400 Мгц. И такая паразитная частота еще сильнее скажется на EMI. И я не зря упомянул I2S интерфейс, ибо как раз он и не смог работать, если настройка скорости GPIO не стоит на минимуме. Длинные дорожки + кривая земля = куча головной боли.
Как выглядят возвратные токи — видео на англ
И еще вам почитать о проблеме на русском и посмотреть как надо на английском


Организация питания


Клевым, модным и молодежным разработчикам уже давно пора ставить USB Type C. Но что, если вас пугает реализация поддержки OTG в стандарте и хочется сохранить совместимость со старой кучей хлама? Для меня ответ был прост — поставить 2 USB порта с мультиплексором (переключателем между несколькими источниками сигнала). А питание можно разделить обычными диодами Шоттки, чтобы, не дай Летающий Макаронный Монстр, энергия не начала шляться из одного USB в другой.

Дальше следовало решить что, как и от чего питается. Микроконтроллеру с его жалкими <40мА явно хватит и линейного регулятора (LDO). Микрофону тоже. Но возлагать на бедный LDO еще и карту памяти не стоит. И хоть он может в 250мА, я отдал такую задачу отдельному импульсному DC-DC.

Но вот с питанием светодиодной братии все чуть поинтереснее. В принципе, используемым мной светодиодам достаточно 3В и их можно сразу запитать от USB, но тут вот в чем дело… Напряжение на USB отличается от девайса к девайсу, да и на кабеле может что-то то теряться, то нет. Поэтому решено было ставить повышающий DC-DC. Надежно, стабильно и, как всегда, с кучей проблем. Но кто не любит проблемы, не должен заниматься электроникой.

LED — All Ok (Светодиодная часть)


Как же я ненавижу through hole (выводные) компоненты! Возможно, у кого-то имеются старые романтические чувства по такому, но точно не у меня, ибо паять их просто неудобно. Правда, сделать LED-куб на SMD просто невозможно, ибо даже для самого эксцентричного случая с гибкими печатными платами, нужны направляющие. Поэтому все же приходится идти на компромисс с собой, но на частичный — раз нельзя убрать TH диоды, то стоит хотя бы уменьшить количество выводов. Как раз имеются «двуногие» сборки из двух светодиодов, где катод одного соединен с анодом другого и наоборот. Конечно, так не сделать геймерский RGB, но и 2 цветов хватает для некоторого наслаждения. Я выбрал красный и синий — на зеленый и летом можно посмотреть. Правда, такие светодиоды требуют особой схемы управления…

Ииии, как вообще сделаны LED-кубы? Готовый вариант без объяснения деталей:

И это все отлично работает, когда светодиоды одиночные. Но если такие, как использовал я, все ломается к мифическим злым духам из славянской мифологии:

Что же делать, спросите вы? Ну, можете подумать, пока читаете это ненужное предложение. В общем, если ток гуляет туда-сюда, надо обрубить это дело высоким импедансом (сопротивлением)! Так что, если на каждый столбец моего почтикуба подается, утрировано, или плюс, или минус, то на каждый «этажик» уже подается 3 уровня: плюс, минус и высокоимпедансное (hi-Z) состояние.

И самый простой способ, как можно получить высокий импеданс на выходах — использовать аналоговый мультиплексор. Эта штука соединяет один из группы входов/выходов с другим входом/выходом. Получается, что пока одна линия подключена, другие висят в воздухе, имея высокое сопротивление. А на подключенную линию можно уже подавать ± через буфер с эмиттерным повторителем для умощнения.

Главное, чтобы микросхема мультиплексора имела входы с небольшим сопротивлением и возможностью тянуть хотя бы 100мА тока. Для этого подойдет ADG708 – от 3 Ом сопротивление и… И всего 30мА макс нагрузка. Правда, этим буржуям из Analog Devices не провести такого стреляного воробья, как я, — характеристики аналоговой части ADG708 идентичны ADG728, у которой уже 120мА макс нагрузка. Думаю, такая разница связана с более высокой рабочей температурой и более низким рабочим напряжением у ADG708. И практика показала, что микросхема даже не греется. Еще одна «победа» смекалки.

Вот и настала самая сложная и гениальная часть — программная логика. Так, я решил управлять всем через GPIO (с англ. Общие Порты Ввода-Вывода). Для куба 4х4х7 надо 16 ног для управления «столбиками» и 4 ноги для всех этих мультиплексоровых дел с «этажиками». Не так уж и много — легко вмещается в несколько байт данных. Поэтому наилегчайшим способом для управления является прямая передача значений в регистры GPIO через DMA. Сейчас попытаюсь объяснить что же это такие за звери. В нашем микроконтроллере есть служебная часть памяти, где хранятся всякое. Например, состояние ножек. (Обычно процессор имеет почти мгновенный доступ к регистрам, и они находятся вблизи ядра — это так, к сведению.) А DMA – контроллер прямой передачи данных из одного адреса памяти в другой без участия процессора. Так мы можем настроить DMA по таймеру, чтобы передача производилась через определенный промежуток времени, указать регистры GPIO в качестве «цели» и спокойно попивать чаек. Потом нас оповестят, когда половина данных передастся, чтобы можно было подсунуть новые.

Но почему бы не усложнить модель? И так, сейчас мы уже смогли бы видеть, как наши светодиоды светятся красным и синим. А если делать паузы между включениями, то и что-то промежуточное. Но чтобы получить нормальный градиент, частоту передачи стоило бы немного подкрутить. Например, мы хотим 100фпс для изменения цвета в 36 оттенков. Если 100фпс умножить на количество цветов (2), еще на 36 оттенков и, в конечном итоге, на 7 «этажиков» нашего куба (ведь одновременно горит лишь один), то получается 50400 — именно такая частота смены изображения должна быть. По мне так это какое-то большое число. Особенно, когда можно сделать экономичнее.

Сейчас мы передаем информацию о цвете фреймами одинакового размера, но с помощью магии таймеров возможно это изменить. В частности, можно разделить каждый фрейм на 2 более мелких с разной шириной. И у нас будет, например, 1/3 первого фрейма для красного цвета и 2/3 для синего, а во втором наоборот. И благодаря этому всего из 2 фреймов можно сделать по 3 уровня яркости, без учета нулевого состояния. Нужно 2/3 яркости красного — включаем красный во втором фрейме, 3/3 — включаем оба.

И для реализации этого надо добавить нашему таймеру пару ШИМ-каналов, да прикрутить к нам DMA.

Принцип:
Сначала обновляется глобальный счетчик таймера и мы триггерим DMA, загружающий данные в регистр сравнения ШИМ, то есть, фактически, размер нашего маленького фреймика в фрейме.
Потом триггерится заранее настроенный канал ШИМ для передачи данных, например, красного цвета. Позиция его в фрейме никогда не меняется.
И конце концов триггерится заданный в первом шаге канал, загружая данные синего цвета.


И главное, что мы упрощаем программную обработку и требование памяти в сравнении с фреймами одинакового размера.

Микрофон и его друзья.


В устройстве я использую аналоговый MEMS микрофон с верхним расположением звукового окна. Сам корпус для защиты от пыли я прикрыл поролоном, в который любезно были укутаны заказанные микроконтроллеры.

Но одного микрофона недостаточно для записи — сигнал необходимо еще и усилить. Тут я не стал мелочиться и задействовал аж 4 операционных усилителя (ОУ). Сначала сигнал через разделительный конденсатор проходит U14C, который усиливает на 10 и немного фильтрует. Потом через U14B, где цифровым потенциометром задается коэффициент усиления. И конце через полноценный фильтр нижних частот на U14D. И оставшийся ОУ формирует виртуальную землю. Весь каскад усиления дает частоту среза около 10кГц и, честно говоря, схема имеет все возможности для усиления в тысячи раз. Правда, самый большой коэффициент усиления, который используется мной — 70.

А теперь о грустном. Когда я планировал устройство, то от микрофона требовалось только одно — возможность давать адекватные данные для обработки нейросетью. Но, как говорится, аппетит приходит во время еды. И для использования для записи голоса и т. п. высота шумовой полки была ну такой себе. Мы же не хотим, чтобы наши личные агенты ФСБ/КГБ/ЦРУ страдали, так ведь?

Тут сразу напрашивается одна не очень интересная история. Однажды я немного переписал прошивку, в результате чего получил мечту эпилептика на светодиодах. Но что более интересно, если приблизиться к девайсу поближе, был слышен выраженный высокочастотный шум. Это далеко не первый раз, когда я сталкиваюсь с таким, поэтому виновники были сразу найдены. Ими оказались керамические конденсаторы с выхода повышающего преобразователя для светодиодов. Неприятно, но будем исправлять! Сначала добавил к ним в параллель тантал на 47u. Шум стал значительно меньше. А затем что-то Остапа понесло и он запаял полимер на 150u. Стало еще чуть лучше.

О керамических конденсаторах
Хочется еще отметить один факт, который не относится прямо к проблеме, но о котором должен быть осведомлен народ — керамические конденсаторы типа 2 имеют не только пьезоэффект, но и их емкость на постоянном токе зависит от приложенного напряжения. Что важно, эффект частично зависит от размера корпуса. Если на 10u x5r 0805 керамику приложить 6В, то останется только ~4u емкости. А вот 1210 почти ее не потеряет. Конечно, правило условно и стоит прежде всего смотреть в документацию производителя (в которой этого обычно нет), но примерное представление можно получить и по данным о таких же конденсаторах, например, на сайте Murata.


Правда, мне быстро наскучило искать реальную причину, почему на микрофон приходит шум (ставлю на дроссель) — лучше уж сделать костыль. Раз есть целый микроконтроллер, то мы можем применить цифровой IIR-фильтр низких частот. И нет, вариант с выводом частоты работы светодиодной системы за грань слышимости не рассматривается, ибо просто не работает — я изменил с 12к до 20к и толком ничего не поменялось, кроме тональности шума (она стала противнее). Да и по графику спектра видно, что шум уходит на частоты пониже.

Но не этой проблемой едины. Вот вы знаете о такой проблеме операционных усилителей, как Phase-Reversal? Бывает, когда на входе операционника напряжение превышает лимит, то на выходе фаза сигнала меняется на противоположную…

Можно почитать здесь.

Есть несколько путей решения такого. Во-первых, можно просто не превышать параметр common-mode input voltage, что мне не помогло. Во-вторых, можно использовать более толерантные к таким проблемам ОУ. И, в-третьих, можно просто вылавливать проблему с помощью микроконтроллера и что-нибудь делать. Я частично воспользовался третьим вариантом — настроил watchdog в АЦП, который предупреждает, если напряжение выше или ниже лимита. И в случае этого варианта, просто уменьшаю громкость усилителя микрофона, убирая основную причину явления.

Можете глянуть на «красоту» проблемы. Только учтите, что Windows настолько хитрая система, что если выставить громкость микрофона в 100%, то вместо реальных 100% она сделает усиление где-то на 30Дб. А реальная единица громкости находится в районе 50-55%. И на скрине громкость выставлена неправильно, поэтому клиппинг тут не равен клиппингу в устройстве.


«Усилитель для динамической головки громкоговорителя».


Что-то в последнее время некоторые способы передачи аудио сигнала становятся все более архаичными. Вот мы берем цифровые данные и нагло отправляем в ЦАП, делающий аналог. А потом еще более нагло берем этот аналог и пихаем в усилитель класса D, который делает из аналога цифру и затем из цифры аналог. Как-то очень это странно выглядит… Поэтому лично я буду сразу пользоваться всеми благами прогресса и отправлять по I2S протоколу цифровое аудио сразу в усилитель, коим выступит MAX98357A. На выходе можно получить до ~2Вт на канал. В теории, ибо все же печатная плата к этому не располагает. Да и в целях экономии места в качестве выходного разъема использовал обычный 4х-пиновй 3.5, который мало того, что требует самодельного переходника для колонок, ибо подключение-то балансное, так и может всего 0.5А на контакт.

По поводу работы микросхемы претензий нет — для бумбокса самое то. Только лучше бы кабелек не абы какой к колонкам, дабы помех не было. Кстати, подключал свои Sennheiser HD598 – звук шумноватый; без живости, присущей сакуре, которая цветет на склонах самых великих гор. В общем, если бы не шум, то даже можно раз в год для разнообразия послушать в наушниках.

USB подключение


В наличии 2 USB входа, переключаемые через аналоговый мультиплексор. И небольшая заготовка под OTG, которая пока не используется. Но тут хотелось бы поговорить о софтовой части. Во-первых, как вообще определить, что мы успешно подключены? Использовать SOF-пакеты! Дело в том, что хост посылает каждые 1мс (для Full Speed) или 125мкс (для High Speed) Start Of Frame пакеты, по которым легко можно отследить коннект.

Но это легко, а вот как синхронизировать аудио между USB и усилителем, если в устройстве отсутствуют необходимые кварцевые резонаторы/генераторы для аудио-частот? Наши STM в своей библиотечке предлагаю или заполнять пустыми семплами, если приходит меньше, чем надо, или наоборот — резать приходящее. Реализация, если честно, так себе. Но есть решение! С одной стороны хорошее, а с другой… Аудиофилы будут снова в бешенстве!

И так, у нас в микроконтроллере стоит отдельный PLL (грубо говоря, генератор частоты) для аудио. И мы можем скидывать данные с USB в буффер и, если надо, поддавать газку — или наоборот. Подумаешь, частота аудио будет 44100+-140Гц — всего-то ошибка 0.3%.Конечно, в даташите черным по белому написано, что нельзя менять множители PLL на лету. Но кому не нравится, может останавливать тактирование и менять — я же слишком непокорен, чтобы слушать всякие там справочники. Тем более, эмпирические органы чувств не заметили проблем (а мерить неэмпирическими мы не будем).

Вообще, самое страшное в программной реализации USB – это дескрипторы, с помощью которых хост понимает, что за ерунда подключена. Когда с первой попытки написать свой дескриптор для микрофон+аудио+ком порт я потерпел неудачу, пришлось подсматривать в генератор кода для Microchip микроконтроллеров, где такое добро бесплатно валяется. «Написали» дескрипторы, перенастроили конечные точки, скопировали куски кода из различных реализаций в интернете и получили рабочий интерфейс. Легко (ага!).

Сенсорные кнопки, «погодная станция»


3 сенсорные кнопки на TTP224B – больше сказать нечего. Работают и ладно.
А вот датчик температуры и влажности, коим является HDC1080, пришлось немного «отделить» от основной платы, чтобы лишнее тепло не сильно искажало значения. И при нормальном использовании разница между моим эталонным измерителем на BME680 составляет всего где-то пол градуса.


Нейросеть


Сразу стоит отметить, что это моя первая в жизни нейронная сеть, поэтому описывать принципы ее работы я не буду, да и не способен.

Краткий пересказ действа: записываем кучу слов -> делим каждый звуковой файл на куски, над которыми выполняется преобразование Фурье и генерация MFCC (Мел-кепстральных коэффициентов) -> полученные коэффициенты для каждого файла склеиваем в матрицу -> обучаем по ней свёрточную нейросеть -> получаем файл с нейросетью, на вход которой надо подавать матрицу MFCC коэффициентов, а на выходе — массив вероятностей. Потом файл с нейросетью отправляем прямой дорогой к генератору кода для микроконтроллера и получаем ее реализацию на C. А далее — рутина.

Теперь чуть углубимся в философию реализации. Нам надо, чтобы голосовые команды работали всегда, поэтому микроконтроллер должен успевать обрабатывать нейросеть множество раз в секунду. И так, частота записи микрофона — 16кГц. Мы будем записанные данные делить на части в 1024 семпла, чтобы потом провести FFT (быстрое преобразование Фурье) и из него генерировать MFCC. Дальше надо определить, сколько таких отрезков по 1024 семпла мы будем отправлять в нейросеть. И это важная часть, ибо чем их больше, тем дольше процесс выполнения. Я решил брать по 15 частей в 1024 семпла. Это 0.96с звука, что как раз вмещает одно слово. И, как уже можно догадаться, наша нейросеть будет ловить отдельные слова, выполняясь 15.6 раз в секунду, чтобы не упустить ничего.

Что-то похожее, только в числовом виде, попадает на вход нейросети

Но вернемся назад — к обучению. В этом всем процессе 90% успеха заключается в качестве базы голосовых команд. На каждую отдельную команду надо многие сотни примеров ее произношения. И с этим у меня возникли проблемы. Надо понимать, что в открытых базах нет необходимых слов, поэтому необходимо записывать самому. А если записывать самому, то точность очень пострадает, да и будет работать только на себя любимого. Вот вам, кстати, интересный пример, который заставляет задуматься — слово, сказанное в спокойном состоянии, будет отличаться от сказанного во фразе, ибо в первом случае у нас в легких куча воздуха, связки спокойны и т. п. Поэтому если записывать примеры, повторяя одно и то же много раз (как это делал я), то они не будут равны тем, что используются в контексте. Да и абы какое слово нельзя брать для команд — чем произношение проще, тем вероятнее ошибка в определении нейросетью. Например, я выбрал в качестве старт-слова «Ледокол» — оно укладывается в 0.96 секунды и довольно сложно в произношении. Поэтому ошибок в его определении почти нет. Да и сам девайс тоже назван «Ледокол» (вовремя, да?), так что можете официально начинать шутить о произношении в «латинском» варианте (LED Ok All).

Теперь прыгаем уже вперед — на реализацию в микроконтроллере. Самый сложный момент, поджидающий на этом шагу — необходимость повторения всей той обработки, которую мы делали для тренировки нейросети. Удивительно, но алгоритмов генерации MFCC множество. И, что самое смешное, для одинаковых данных получается различный результат. Благо, есть официальный пример от STM, где реализация точь-в-точь, как в пайтоновской библиотеке librosa. А реализацию FFT можно получить из библиотек от ARM. Хоть тут без велосипедов.

И теперь, когда все подготовлено, можно думать о логике команд. Во-первых, надо понимать, что у нейросети очень много ложных срабатываний, поэтому чем больше слов в самой команде, тем лучше. Я остановился на 4 словах. Сначала идет вступительная часть из 2 отдельных слов «Ледокол» и «Пожалуйста» (даже железки требуют уважения), а уже потом то, что характеризует команду. Пример: «Ледокол — Пожалуйста — Произнеси — Температуру», «Ледокол — Пожалуйста — Выключи — Микрофон» и т.д. Также применяются некоторые меры для подавления ошибок:
  • Блокирование на время нейросети, когда успешно опознано слово (например, в слове «Ледокол» содержатся слова «лед» и «кол», на которые, в случае чего, могло бы реагировать)
  • Очистка результата опознания, если прошло больше 5-6с после старт-слова
  • Неучет распознания, если слова не на своих местах (например, в «Ледокол — Включи — Пожалуйста» последние 2 слова учитываться не будут).
Все это позволяет практически исключить случайные срабатывания — в конечном варианте такое случается лишь раз за 5-10 часов разговора.

В целом, вещь очень занятная. Я уже и успел забыть, как управлять Ледоколом кнопками. Огорчает лишь необходимость ставить паузы между словами, чтобы сильно уменьшить промахи, но думаю, это из-за качества базы обучения. На этот факт еще указывает результат усложнения нейросети в 2 раза (по времени выполнения микроконтроллером) — точность не повышалась.

Пример работы голосовых команд


Заключение


Это получился отличный конструктор для себя любимого. Но если вдруг к вам придет глупая идея повторить такое, то не советую — ни документации, ни внятной инструкции я не предоставляю. Но как идею, можете взять на вооружение.

И в конце хочется выразить благодарность своему другу — Ване Ф. Без его глупых советов не в тему мне бы не хватило силы воли закончить «Ледокол».

Github проекта — https://github.com/Diject/Ledokall
Добавить в избранное +98 +150
свернуть развернуть
Комментарии (70)
RSS
+
avatar
+5
STM сделала расширение для портирования в свои микроконтроллеры нейросетей...
дальше не осилил
+
avatar
+2
я и до этого не особо понимал, но именно после этих слов (микроконтроллеры нейросетей) вообще представил себя вместо известного чувака из мема))) и далее только картинки смотрел)
плюс поставил за то что человек хочет, может и делает))) ну и кому-то по любому будет полезно

пс Ледокол — я так понимаю из Нейроманта? (может кто не читал и не поймёт аллюзии)
добавлено: «Ледокол, пожалуйста, отключи всех хейтеров, они уже зае....»
+
avatar
  • Diject
  • 24 марта 2021, 17:15
+8
Нет, «Ледокол» это из сочетания немного исковерканных английских слов LED Ok All
+
avatar
+6
Очень интересно но ничего не понятно. Но люто плюсую за столь глубокие познания и выдержку.
+
avatar
  • cl3
  • 24 марта 2021, 12:23
+1
Прогресс, а раньше было как на фото:
+
avatar
+1
ахринеть… блин, на последнем видео я тоже выключился… КАК ТЫ ЭТО СДЕЛАЛ ;)))))
+
avatar
  • Diject
  • 24 марта 2021, 12:50
+7
Это легко — достаточно уменьшать альфа-ритм до тех пор, пока не появятся низкоамплитудные медленные тета-ритмы. :)
+
avatar
+8
шайтанама :()… тебя инквизиция сожжет на костре
+
avatar
+1
пойду налью себе стакан, а то Сатурн вообще ниче не понимать)))
ч.мо, г.нд.он, галимый минусатор, какого.х… я ты ко мне до.и.пался и ходишь минусишь мои посты в каждой теме?
Фатима, открой личико, или ты сц.кло только из под тишка минусить?
+
avatar
+1
поправил карму, не трать нервы на ущербных
+
avatar
  • LePart
  • 24 марта 2021, 15:39
0
а то Сатурн вообще
«Сатурн» почти не виден" ©
+
avatar
0
после такой рецензии (по ссылке) читать книгу неохота.
никак не добью Краткая история будущего, а тут на днях попалась Великая перезагрузка…
я имел ввиду анекдот, экранизированный командой Городка)
+
avatar
  • Maksus
  • 24 марта 2021, 12:37
+8
делим каждый звуковой файл на куски, над которыми выполняется преобразование Фурье и генерация MFCC (Мел-кепстральных коэффициентов) -> полученные коэффициенты для каждого файла склеиваем в матрицу -> обучаем по ней свёрточную нейросеть -> получаем файл с нейросетью, на вход которой надо подавать матрицу MFCC коэффициентов, а на выходе — массив вероятностей.
Стало интересно: пожилые люди, когда им на почте предлагают оформить упрощённое подтверждение одноразовыми кодами из пуш-сообщений, так же себя чувствуют, как я при попытке понять смысл процитированного фрагмента?
Грустно, если совсем скоро в самых обыденных ситуациях я буду себя ощущать так же :(.
+
avatar
  • Diject
  • 24 марта 2021, 12:48
+1
Так это не обыденная ситуация. К слову, чтобы понять, надо действительно углубиться в тему нейронных сетей. Да и я написал не самым легким языком
+
avatar
  • Maksus
  • 24 марта 2021, 12:52
+1
Понятно, что тема вашего топика не для всех. Но почтой и банком приходится пользоваться каждому, а бабулькам и там уже нереально сложно. При этом жизнь меняется с бешеной скоростью, кто знает, что будет завтра.
За обзор вам плюс, хорошо, что нашли время поделиться с другими.
+
avatar
+1
оформить упрощённое подтверждение одноразовыми кодами из пуш-сообщений
а на самом деле это называется простая электронная подпись (ПЭП)
+
avatar
  • Leoniv
  • 24 марта 2021, 12:38
+2
я начал думать над каким-нибудь бесполезным устройством, в которое это добро можно вставить
Интересно, может ли этот кризис быть преодолен в принципе? Ну чтобы опять нашлись для радиолюбителей полезные занятия. Или для этого неизбежно надо вернуться в нищету, когда приходилось все делать своими руками из-за невозможности купить?
+
avatar
  • Maksus
  • 24 марта 2021, 12:42
+2
Или для этого неизбежно надо вернуться в нищету, когда приходилось все делать своими руками из-за невозможности купить?
Не, нищета даже хобби сделает невозможным, так как оно не дёшево. А своими руками, полезно и дешевле, чем при массовом роботизированном производстве — это вряд ли. ИМХО, конечно.
+
avatar
  • Leoniv
  • 24 марта 2021, 12:56
+2
Т.е., полная безнадёга для самодельщиков. А делать бесполезные вещи в некоторой мере противно.
+
avatar
  • Maksus
  • 24 марта 2021, 12:58
+2
А делать бесполезные вещи в некоторой мере противно.
Согласен :(
+
avatar
  • Diject
  • 24 марта 2021, 13:00
+1
Смотря какие занятия и какие радиолюбители. В СНГ рынка под такое точно нет. В развитых странах — наверное есть, но под хорошие кастомные вещи. Да и то, навряд ли он широк
+
avatar
+1
Мне иногда приходится делать полезные вещи просто потому, что нужных мне по характеристикам не нашлось (например, вилка для велосипеда под 20-дюймовое fat-колесо и резьбовую рулевую колонку).

Но в основном да, безнадега, особенно в радиолюбительской области :(.
+
avatar
0
Для самодельщиков в целом ситуация обстоит все же лучше, чем конкретно для радиолюбителей. В области чистой радиоэлектроники большинство того, что может понадобиться — уже есть. Действительно, проще купить готовое, будь то БП, усилитель, тюнер или передатчик. И если уж не решение целиком, то какие-то отдельные модули, из которых потом его составить. Исключение составляют весьма сложные схемотехнические задачи, которые в домашних условиях поднять тоже нелегко.

Но вот если отойти от схемотехники ближе к готовому устройству, то возникает аспект программного обеспечения. Сейчас МК ставится практически везде — ведь даже простой генератор прямоугольного сигнала сегодня проще сделать на attiny13, чем на том же 555. И вот с точки зрения создания ПО различных возможностей для самоделок — непаханое поле.

Например, недавно зашла речь про измеритель пульсаций освещения. В простейшем случае он просто показывает число. Но ведь можно сделать на МК с небольшим экранчиком, который не только число будет показывать (а там их вообще два, т.к. есть два метода измерения), но и форму сигнала этих пульсаций. Как бы такой мини-осциллограф с фотодиодом на входе. Схемотехнической работы тут на час, а вот написать ПО будет задачей уже посложнее. Особенно, если не «закидывать железом», а брать относительно слабенький МК типа того же AVR. В результате получится весьма интересный прибор, который потом можно будет брать с собой в магазин и оценивать качество ламп перед покупкой. Так что, было бы желание, а задачу найти всегда можно :)

Кстати, а что с вашим жж случилось? Давно записей новых нет.
+
avatar
  • Leoniv
  • 29 марта 2021, 08:23
0
Не убедили. Согласен, что программная часть любого устройства сейчас стала более трудоемкой, чем аппаратная. Но устройство в целом от этого не становится полезным. Какие программы сейчас пишут? Всякие никому не нужные игрушки. Придумать что-то полезное сейчас крайне сложно. Тот же измеритель пульсации освещения — ну совершенно не нужен. В отделе лампочек вижу покупателей, но ни у кого не вижу в руках никаких приборов. Тем более, не нужна форма пульсаций. Это яркий пример попыток занять себя, когда занять нечем. Кризис самодельщиков сейчас глубокий, он связан с улучшением жизни. В идеальном случае всё делают профессионалы, каждый занимается своим делом. Будем ждать, когда эволюционно сама мысль самодельничать исчезнет.

В ЖЖ не пишу, потому что это крайне реакционная площадка. Топят за империю, за советский союз и за прочую дрянь. Комментаторы порой сильно расстраивают.
+
avatar
0
от же измеритель пульсации освещения — ну совершенно не нужен. В отделе лампочек вижу покупателей, но ни у кого не вижу в руках никаких приборов.
А может поэтому и не видите, что приборов доступных нет? ) И не объяснено популярно, что такое пульсации и почему это плохо. Я вот, например, пульсации с частотой 100 Гц вижу и глазом, и лампочки, пульсирующие с такой частотой, встречаю часто в жилых помещениях.

Но, в любом случае, из вашего ответа я понял, что такой прибор не нужен лично вам. Но это совершенно не означает, что он не нужен другим. Недавно, например, здесь был обзор на такую самоделку. И он набрал почти +200, что, всё же говорит, что есть люди, кому такая штука нужна.

Отсюда напрашивается вывод, что и про кризис вы пишете достаточно субъективно. Задач интересных много — только они не интересны лично вам. Ну, это, в какой-то степени, расплата за высокий уровень знаний — обычные вещи начинают казаться противно-примитивными. А вот было бы у меня чуть больше времени, я бы обязательно сделал такой приборчик (и обзор сюда выложил) — а что, интересная же штука получится, с экранчиком и формой сигнала.
+
avatar
  • Leoniv
  • 29 марта 2021, 20:04
+1
Видите мерцание глазом — не покупайте лампочку. Не видите — покупайте. Никаких приборов не надо. Такой чепухой здесь занимаются именно из-за кризиса делать что-то полезное. Причина кризиса тоже понятна — все полезное уже и так есть.
+
avatar
0
Опять же, смотрите исключительно со своей точки зрения. А если я, например, не вижу, а родственники видят — мне всю семью в магазин таскать за лампочками?

Самоделки этим и отличаются, что каждый делает то, что нужно ему. И называть труд других людей чепухой — как минимум, некрасиво. У вас же тоже много самоделок, думаете, они каждому нужны?
+
avatar
  • Leoniv
  • 30 марта 2021, 14:14
0
Не нужны ни мои самоделки, ни ваши. Все они — чепуха. Большинство людей самоделками вообще не занимаются, а живее и здоровее нас двоих вместе взятых.
+
avatar
+1
Отличная работа! Как раз сейчас прохожу курсы по ИИ от Сбербанка. Никаких мозгов не хватит осмыслить, как это работает… )))
Так что автор просто герой! Спасибо, было интересно. А вообще, конечно, за нейросетями будущее.
+
avatar
  • alex323
  • 24 марта 2021, 13:20
+2
Поздравляю автора обзора с дебютом. Тоже пишу под STM32, поэтому было очень интересно.
Плюс вам в карму!
+
avatar
  • LePart
  • 24 марта 2021, 14:00
0
Вот вам и вариант цветомузыки на светодиодах.
+
avatar
+3
Раньше туда ставили трансформатор с выхода УМЗЧ, полосовые фильтры и 3-4 тиристора.
Никаких +20МГц для кепстральных ИИ :)
+
avatar
  • LePart
  • 24 марта 2021, 15:34
0
Это совсем раньше. Я последнюю такую игрушку сделал на 155-й. Микрофонный усилитель на операционнике, ограничитель, формирователь П-импульса, счётчик, а после счётчика прошил несколько последовательностей в ПЗУ с восемью выходами, которые можно было выбрать вручную или автоматом, и — ключи. Запустили в серию. Но это — продукт 80-х. А это типа то же самое на современной базе.
+
avatar
  • loole
  • 24 марта 2021, 14:45
+1
Спасибо! Даже любителей причитать — Зачем это здесь! и посылытелей на хабр, а то и куда подалше, похоже пореклинило…
+
avatar
+4
— Ледокол, пожалуйста, открой дверь.
— I’m sorry, Dave. I’m afraid I can’t do that.
+
avatar
0
Послушай, Дэйв, я вижу, ты очень расстроен из-за этого. Я честно считаю, что тебе следует успокоиться, принять таблетку от стресса и подумать над этим
+
avatar
+1
+
avatar
  • Idzin
  • 24 марта 2021, 15:24
+1
Очень интересно. Но область применения непонятна
+
avatar
  • Davinci
  • 24 марта 2021, 15:51
+1
Как называется нейросеть под стм?
+
avatar
  • Diject
  • 24 марта 2021, 16:24
+2
Сам генератор можно установить через CubeMX или тут
А пример голосовой нейросети здесь
+
avatar
  • Dimon_
  • 24 марта 2021, 16:13
0
Кстати, о современных реинкарнациях всеми нами любимых цветомузык из 80-х.
Кто-нибудь «на пальцах» сможет подсказать практическую реализацию выделения ритма/бита из принятого АЦП потока?
Кроме как реализацию на нейросетке, я ничего придумать не могу. Но я слишком стар для этого д мало подготовлен для реализации нейросеток. А хотелось бы нормальный рабочий алгоритм.

То, что любой пятилетний ребёнок выполняет легко и непринуждённо (хлопать в ладоши в такт звучащей музыке), судя по всему, на более--менее простеньких МК реализовать, увы, пока невозможно…
+
avatar
  • Diject
  • 24 марта 2021, 21:52
0
Смотря что имеется под «ритмом/битом». Вот в первом видео из статьи на 1:34 и далее — это «бит»?
+
avatar
  • Dimon_
  • 25 марта 2021, 07:39
+1
Под «битом» в данном случае, в идеале, я понимаю процедуру, которая умным алгоритмом вызывается на сильную долю каждого музыкального такта. Чтобы понять, что я имею в виду, попробуйте притопывать ногой в такт ритмичной музыке (или хлопать в ладоши). Получается равномерный ритм. Для танцевальной музыки, как правило, полуится120-140 ударов в минуту (bpm).

Подчеркну, выделить НЧ и по всплеску дёргать (как это было в классических цветомузыках) — это и я смогу, но это совсем не то: в песне может быть в этот момент пауза (в рэпе, например, это классический приём: чётвертый такт читается без бит-сопровождения), в песне вообще не может быть НЧ-инструментов. Или, наоборот, НЧ может превалировать в композиции, никак не указывая на ритм. Однако, повторюсь, человек спокойно выделяет ритмичность песни, не привязываясь к частотному анализу, достаточно ребёнку даже голосом напеть «Ка-лин-ка, ка-лин-ка, — калинка моя» и он спокойно ладонями выделит ритм.
Вот такого мне и надо от алгоритма: налету выделить ритмический рисунок и дёргать процедуру в такт музыке. А уж что мы будем делать внутри этой процедуры — дело десятое: прожектором вспыхивать, проигрывать семпл бас-бочки или шевелить серву с привязанным флагом. Важно, что наш диско-девайс будет реально «feel the rhуthm».
+
avatar
  • Diject
  • 25 марта 2021, 09:33
0
bpm можно определить без нейросетей, но точно не на контроллерах уровня классической ардуино.
В общем, я не очень осведомлен в теории музыки, поэтому больше сказать, увы, не не могу
+
avatar
  • Dimon_
  • 25 марта 2021, 10:22
0
bpm можно определить без нейросетей,
Да, действительно, множество современных DAW и секвенсоров это умеют. Но, насколько я знаю, только оффлайн. А интересно «на лету».
Ведь таксисту, чтобы начать постукивать пальцами по рулю, не требуется прослушивать всю песню целиком, достаточно нескольких секунд, верно? :)
+
avatar
  • Diject
  • 25 марта 2021, 13:31
0
И на лету можно. В разумных пределах, ибо надо небольшой буфер для преобразования Фурье и т.п. Я сильно не искал, но на тот же пайтон есть готовая библиотека — можно брать и исследовать. Другое дело, что нужны знания в обработке сигналов
И пример про таксиста не совсем «реал тайм». Человек способен предугадывать, но на неизвестном треке невозможно точно повторять ритм, ибо он может резко изменится, а ты продолжишь «постукивать». Какие-нибудь нейросети смогли бы чуть улучшить результат человека, но такое, думаю, тянет на научную работу.
+
avatar
0
Попробуйте преобразование Фурье на сверхнизких частотах, то есть, чтобы вот эти 125 bpm (2 Гц?) попали в ваш спектр, причем, были не нижней его гармоникой. Исходный сигнал, конечно, можно прогнать через ФНЧ и частоту дискретизации тоже сделать невысокой. Мне кажется, вы уже получите весьма интересный результат.

Вообще, преобразование Фурье — очень мощный инструмент анализа. Читал статью, где в обычном РС непрерывно замеряли время доступа к ОЗУ, после чего загнали это на вход БПФ и на выходе отчетливо получили частоту регенерации памяти. То есть, в момент регенерации память занята, и обращение происходит несколько дольше. Выделить это обычными средствами очень проблематично, т.к. существует много других аспектов, влияющих на время обращения. Но на спектре это уже хорошо видно.
+
avatar
  • yooma
  • 24 марта 2021, 16:34
0
Много лампочек и все моргают. Глаза наверно болят потом. Это в кафе надо наверно чтобы светилось там.
+
avatar
  • Diject
  • 24 марта 2021, 17:04
0
На самом деле, если не делать быстрых анимаций, то глаза не устают. Я уже почти полгода сижу, и никаких проблем. Но тут все субъективно.
+
avatar
+1
Кстати… раз уж куб трехмерный, отчего бы не показывать то же время (и прочее что он может) всегда фронтом к пользователю? А положение пользователя определять… не знаю? парой дополнительных микрофонов и фазовым сдвигом между ними?
+
avatar
  • Diject
  • 24 марта 2021, 17:07
0
Можно, но, как вы сказали, надо несколько микрофонов. Я читал о таком методе что-то. Через несколько микрофонов еще и шумоподавление можно сделать неплохое.
+
avatar
  • VLOD
  • 24 марта 2021, 18:07
+1
Ухх!, дочитал. Интересно, но в таком изложении в голове каша.
+
avatar
  • VanyaF
  • 24 марта 2021, 18:54
+7
Наконец-то свершилось!

Это далеко не первое прекрасное изобретение от данного автора, но впервые опубликовано. Как счастливый обладатель двух предыдущих «безделушек» с потрясающим функционалом и большой компактностью от этого гения, весьма рад, что Diject наконец-то стал делиться результатами своих многомесячных трудов с общественностью, надеюсь, не в последний раз.
+
avatar
0
Прочитал по диагонали, но так и не понял, для чего это?
+
avatar
  • MiG
  • 26 марта 2021, 14:39
0
Как для чего? Та же «умная» колонка Алиса без интернета — это просто обычная колонка с блютузом, и кроме, как сказать — отсутствует подключение к интернету больше ни на что не способна, да и голос ей не поменять, хотя ее голос мне нравится и менять не хочу. Но тут, как я понял абсолютно автономное устройство и с достаточно гибкими настройками, где можно и имя этому устройству поменять и говорить ни алиса, а например Снежанна, ну и голоса тоже, но самое главное — это автономность устройства и это реально круто, но для меня очень сложно
+
avatar
  • yualeks
  • 24 марта 2021, 21:06
+2
Алиса для суровых арктических моряков.
+
avatar
0
— Алиса учится?
— Алиса умеет)
морякам бы другую Алису
+
avatar
+1
сделано круто. плюсую.
+
avatar
-2
После слов «ненавижу выводние элементи» понял что ловить тут нечего…
пс автору до 20ти?
+
avatar
  • Romureg
  • 25 марта 2021, 01:57
+1
Рассказ сумбурный но почитать было интересно, спасибо за публикацию, с удовольствием почитаю еще.
+
avatar
  • 5077070
  • 25 марта 2021, 06:38
0
Бесовщина! Надо в епархию написать!
+
avatar
  • MiG
  • 26 марта 2021, 14:35
0
записываем кучу слов -> делим каждый звуковой файл на куски, над которыми выполняется преобразование Фурье и генерация MFCC (Мел-кепстральных коэффициентов) -> полученные коэффициенты для каждого файла склеиваем в матрицу -> обучаем по ней свёрточную нейросеть -> получаем файл с нейросетью, на вход которой надо подавать матрицу MFCC коэффициентов, а на выходе — массив вероятностей. Потом файл с нейросетью отправляем прямой дорогой к генератору кода для микроконтроллера и получаем ее реализацию на C. А далее — рутина.
После этого я просто завис. Понятно было только одно — сие устройство изготовить, не для средних умов, ну т.е. точно не для меня )))
+
avatar
  • Diject
  • 26 марта 2021, 17:30
0
Да, я немного переборщил с вещами, понятными только для IT специалистов. Хотя, признаюсь, целью было показать не реализацию, а идею. Идею, что можно самому сделать что-то сложное и интересное.
+
avatar
  • MiG
  • 26 марта 2021, 19:45
0
Ну это реально круто, у меня всегда вызывали восхищение люди, которые и с паяльником на ты и с программированием. Именно такие люди и есть двигатель прогресса.
+
avatar
0
Нда… а я не могу даже сделать установку ТокВысЧас на 1 кВт…
+
avatar
0
А могли бы больше привести технической информации? Например, сколько времени МК занимает код обработки нейросети (в процентах), сколько байт ПЗУ и ОЗУ он требует, сколько слов в итоге распознает устройство? Для чего подключение по USB (я, честно говоря, так и не понял)? Какую-то часть работы выполняет ПК или он просто является источником музыки? Как ваше устройство определяется в ПК — как композитное, состоящее из трех отдельных?
+
avatar
  • Diject
  • 29 марта 2021, 09:13
+1
Подготовка данных для нейросети — 1М тиков процессора, сама нейросеть — 4М. <256k ROM и ~192k RAM. ~14 слов распознает. USB нужен, чтобы можно было использовать девайс как микрофон или звуковой выход. Также настройки задаются через виртуальный ком-порт. Устройство композитное. ПК просто источник музыки.
+
avatar
  • Sargon
  • 30 марта 2021, 02:59
0
Diject, вы не рассматривали вариант изготовления куба из кусочков адресуемой RGB-ленты? Или из SMD элементов ws2812
+
avatar
  • Diject
  • 30 марта 2021, 13:02
0
Есть выводные WS2812D. И в целом, не так уж и сложно сделать из них куб. Другое дело, что у меня нелюбовь к «конструкциям из проволоки», которых стало бы больше с адресными светодиодами.

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.