Enkel Wav spelare genom att använda Arduino (2 / 4 steg)

Steg 2: Principen

2.1 digitalt ljud

2.1.1 digital Audio grunderna

De grundläggande principerna och metoderna för digital ljudbearbetning teknik är att använda ADC, analog digital omvandlare, ta prov, kvantisera, koda och konvertera analog audio signalen till digital data och filer som ska sparas. Naturligtvis under uppspelning går digital data genom DAC digital analog omvandlaren att återställa formuläret analogi signal att spelas av ljudenheten.

Beroende på användningsområde av ljudsignalen varierar provtagningsfrekvensen och kvantisering riktigheten av den analoga ljud digital 0ADC. Följande tabell visar gemensamma standard:

Som ni kan se från ovanstående tabell, enligt Samplingsteoremet, för audio signal med olika kvaliteter, är digital audio ADC samplingsfrekvensen två gånger den högsta frekvens analoga signalen. Dessutom högre ljudkvaliteten du behöver, de högre ADC kvantisering bitarna. I själva verket det mänskliga örat kan inte säga 1/256 nivå (8) precision förändringar, men för CD-ljudkvalitet, använder vi 16 kvantisering bitar, precision 1/65536. Tydligen, bättre ljudkvalitet en digitalt ljud har, desto större mängden data som har att hantera. Som för en andra audio signal, när det är en telefon-nivå kvalitet digital audio, mängden data är lagrade 8 k byte med varje byte level värdet av en provtagningspunkt. För att få en CD-nivå kvalitet digitalt ljud, är data för varje sekund 88.2 k; Detta belopp är 176,4 k för en två-kanals stereo.

Den mest typiska digitala ljuddata filen är WAV, som är mestadels med hjälp av den ursprungliga PCM kodning för att lagra raw-data för varje provtagningspunkt. Utan komprimering, nu fick vi ett ljudkort (antingen integrerad eller fristående) med inbyggd mikrofon, med stöd av Fönstren plattform, kan vi spela in, det vill säga förvandla ljudet till digitalt ljud och spara den i datorn. Den här filen vi sparas, är WAV-formatfil. Därför, när vi följer provtagning frekvens hastighet att läsa ljuddata en efter en, filen konverteras till analog signal av DAC, alltså ljudet kan representeras.

2.1.2 WAVE Format introduktion

WAVE-format (förlängning: wav) är en av de grundläggande ljudformat som används i multimedia digital ljud, som bygger på RIFF-format som standard. RIFF är kort för Resource Interchange File Format. De första fyra byten i varje WAVE-fil är "RIFF".

WAVE-filer består av flera bitar (block). Enligt deras positioner i filen, de är: RIFF WAVE bit, format bit, faktum bit (tillval), data bit, lista bit (tillval), etc. Av allt som anges ovan, är utom för RIFF WAVE bit, format bit, data bit, de andra valfria.

2.1.3 få PCM ljud Data från WAV-filer

Det finns många WAV-filer i PC. I själva verket använder alla snabba tonen WINDOWS WAV-filer. Vi kan förvisso skapa oavsett ljudfil vi behöver med programvara på datorn. I materialen som tillhandahåller vi en WAV-fil "talar microcontroller.wav" för läsare. Du kan använda programvaran WINHEX för att visa innehållet i filen i binärt format (visas som hexadecimalt). Bilden nedan berättar hur du vill visa innehållet i filen genom att använda INHEX.

Enligt tidigare införandet av ljudfilen WAV-format, kan du hitta ljuddata del. Bitar har markerats i bilden nedan, och parametrarna har listats.

2.2 PWM

2.2.1 Introduktion

PWM, är förkortning för "Pulse bredd Modulation". Det är faktiskt en
mycket effektiv teknik inom använder mikroprocessor som kontrollerar de analoga kretsarna, allmänt används för mätning, kommunikation, kontroll och konvertering och många andra områden.

2.2.2 PWM Generation

Mikrokontroller vanligaste funktion är timing. Det är en enkel
inre timer, när uppräkning till ett visst värde, returneras noll. PWM genererar från dessa timers, utgångar hög nivå via externa PIN-koden. När timern når noll och låga utgångsnivån når ett annat värde, kan du invertera två värden. Genom denna metod, kan du göra utgångsstiftet förbli på en hög nivå inom en viss tid, i stället för att byta dess koder manuellt. Om du sparar pin genom ett lågpassfilter, kan du få genomsnittligt.

2.2.3 ADC funktion insikten

Resistorn R och kondensatorn C på PWM utgång stift utgör bara en integratör krets. När filtrera bort högfrekventa att få utjämning, kan du få den analoga audioutgången på ljudutgången. Här, utifrån exemplet vi tillhandahåller, för en wav-fil, eftersom PWM frekvens genereras är 8 kHz, PWM utgången signalerar innehåller många högfrekvent signal komponenter: större än 8k. Low-pass filtrerar består av resistorn R och kondensatorn C cutoff frekvens bör därför omkring 6 kHz för att filtrera bort signaler med hög frekvens av över 8 k, bara för att behålla de analoga signalerna med frekvens under 4 kHz.

Low-pass filtrerar cutoff frekvens består av motståndet och
kondensatorn beräknas genom formeln: F = 1/2∏RC. Införandet av siffrorna, här är vad vi får: 1 / (2 * 3,1415 * 2700 * 0.00000001) = 5897.6 Hz. Således, när R = 2,7 k, C = 0.01uF, cutoff frekvens för filtret är cirka 5,9 kHz.