👍🏻 🌱 📛 एक माइक्रोफोन के साथ GNU रेडियो सीखना 👼 🐃 💆🏼

एसडीआर और जीएनयू रेडियो पर एक पिछले लेख ने दिखाया कि विषय समुदाय के लिए दिलचस्प है। यह देखते हुए कि रूसी में जीएनयू रेडियो पैकेज के बारे में लगभग कोई जानकारी नहीं है, और अंग्रेजी में सब कुछ स्पष्ट नहीं है, मैंने जीएनयू रेडियो के साथ अपने अनुभवों का वर्णन करने का निर्णय लिया।

एसडीआर और जीएनयू रेडियो के बारे में, मैंने पहले ही एक पिछले लेख में लिखा था । मुझे याद दिलाएं, मेरा लक्ष्य यह दिखाना है कि स्मार्ट होम डिवाइस (और वास्तव में IoT) को नियंत्रित करने के लिए एक रेडियो सिग्नल को कैसे इंटरसेप्ट और यहां तक कि विकिरण करना है। मैं IoT में सुरक्षा पर ध्यान आकर्षित करना महत्वपूर्ण मानता हूं। लेकिन यह अभी भी एक लंबा रास्ता है ... शुरू करने के लिए, मुझे जीएनयू रेडियो से निपटना होगा!

सभी के पास एसडीआर रिसीवर नहीं है, और मुझे यह प्रतीत होता है कि यह दिखाने के लिए उपयोगी होगा कि जीएनयू रेडियो के साथ क्या किया जा सकता है, जो हर किसी के पास है - आपके पीसी के माइक्रोफोन और हेडफ़ोन।

कट के तहत ध्वनि के साथ कुछ दिलचस्प अभ्यास।

चारों ओर लगता है

तो, चलो एक सरल के साथ शुरू करें: चारों ओर ध्वनियों के स्पेक्ट्रम का अध्ययन करना। हम मानते हैं कि आपने GNU रेडियो पैकेज स्थापित किया है या GNU रेडियो के साथ तैयार उबंटू / विंडोज छवि को लॉन्च किया है। यदि नहीं, तो GNU रेडियो वेबसाइट से उबंटू-आधारित छवि डाउनलोड करें ।

चलो एक सरल माइक्रोफोन कैप्चर प्रोजेक्ट बनाकर शुरू करते हैं। ऐसा करने के लिए, ऑडियो स्रोत ब्लॉक जोड़ें, samp_rate 48000 सेट करें (कई कार्ड 44100 हर्ट्ज पर काम करते हैं, और 48000 हर्ट्ज पर नहीं)।

लिनक्स पर अपने कार्ड की सीमा जानने के लिए, देखें:

$ pactl list short sinks
0	alsa_output.pci-0000_00_03.0.hdmi-stereo	module-alsa-card.c	s16le 2ch 44100Hz	SUSPENDED
1	alsa_output.pci-0000_00_1b.0.analog-stereo	module-alsa-card.c	s16le 2ch 44100Hz	SUSPENDED

प्रश्न तुरंत उठता है: 48 kHz क्यों? आखिरकार, वे कहते हैं, हम 20 kHz तक विस्तार से सुनते हैं, और यह सब नहीं है।

--, , 2 . , 24 — . .

48 44.1 — . , CD. .

हमारी जीएनयू रेडियो योजना पर वापस। ऑडियो स्रोत WX FFT कनेक्ट करें। Top_block में क्यूटी GUI को WX GUI से बदलने के साथ-साथ इनपुट टाइप को फ्लोट में बदलना न भूलें। और अब हम अलग-अलग आवाज़ें करते हुए अपार्टमेंट के चारों ओर दौड़ेंगे। स्कूल भौतिकी ने हमें बहुत कुछ बताया कि हम क्या देखेंगे, लेकिन यह सब कुछ भूल गया है, और यह हमेशा अपनी आँखों से देखने के लिए अधिक दिलचस्प है एक पाठ्यपुस्तक में पढ़ना।

पहली बात हम देखेंगे कि कुछ भी दिखाई नहीं दे रहा है! स्पेक्ट्रम का पूरा महत्वपूर्ण हिस्सा पहले 2 या 3 kHz में केंद्रित है। ठीक है, ठीक है, चलो स्रोत और WX FFT के बीच एक नया ब्लॉक जोड़ते हैं: परिमेय पुनरावर्ती - यह आपको स्पेक्ट्रम के केवल दाहिने हिस्से को छोड़कर, नमूना दर को बदलने की अनुमति देगा। सुविधा के लिए, हम एक नया वैरिएबल ब्लॉक (वैरिएबल) बनाएंगे, रेज़म्प को कॉल करेंगे और वैल्यू सेट करेंगे, उदाहरण के लिए, १५। डेसीमेशन फ़ील्ड में रेसमलर ब्लॉक में, इस वैरिएबल का नाम डालें। अब, samp_rate / resamp के बराबर एक नमूना दर के साथ एक संकेत, अर्थात्। इस ब्लॉक में, नमूना दर क्षेत्र में, आपको इस अभिव्यक्ति को सम्मिलित करने की आवश्यकता है। अब हमारा सिग्नल 1.5 kHz तक बढ़ जाएगा, जो पहले से बेहतर है। खैर, अब सब कुछ दिख रहा है!

तो, 440 हर्ट्ज के लिए एक नोट के साथ शुरू करें। ~~आवृत्ति के~~ लिए अपनी आवाज की जाँच करेंपवित्रता। तुरंत एक दिलचस्प खोज (मैं आपको याद दिलाता हूं, हमें स्कूल से यह पता होना चाहिए): हम एक आवृत्ति नहीं, बल्कि कई आवृत्तियों - टोन और ओवरटोन का एक सेट प्रकाशित करते हैं। जिनके पास घर पर पियानो या अन्य साधन हैं, आप उन्हें आज़मा सकते हैं। यह कैसे पहले ओक्टेव के लिए नोट एक पियानो की तरह दिखता है।

लेकिन छोटे सप्तक के लिए। सब कुछ पाठ्यपुस्तक में जैसा है - 2 गुना अधिक चोटियां हैं, सबसे कम चोटी 2 गुना कम हो गई है (220 हर्ट्ज)

एकाधिक आवृत्तियों यादृच्छिक रूप से मौजूद नहीं हैं। दरअसल, पियानो / गिटार / ... (स्ट्रिंग्स) के मामले में स्ट्रिंग के कंपन से ध्वनि निकाली जाती है। और स्ट्रिंग के दो निश्चित छोर हैं, अर्थात्। केवल लंबी तरंग दैर्ध्य λ / 2 = L * n वाले मोड को उत्सर्जित किया जा सकता है, जहां n = 1,2,3 ...

इसी तरह आवाज के साथ। स्नायुबंधन आपको स्वरयंत्र की विशेषताओं को बदलने की अनुमति देते हैं, जो एक अनुनादक के रूप में कार्य करता है (मुझे गलत नामों के लिए शारीरिक रचना प्रेमियों को माफ कर दें)। फिर से, दीवारों को तय किया जाता है, कंपन पर नोडल बिंदु होते हैं, अर्थात। फिर से उत्साहित मोड के लिए एक ही सूत्र।

और अब ताली बजाएं:

(नीला - "मौन" का वर्णक्रम, हरा - कपास का वर्णक्रम)

ओह, यहीं पर सभी आवृत्तियाँ दिखाई देती हैं (ऊपर के रेखांकन की तुलना में आवृत्ति पैमाने और संकेत स्तर पर ध्यान दें!)। यह तर्कसंगत है, क्योंकि कपास दबाव (बहुत तेज) में अल्पकालिक वृद्धि है, अर्थात। लगभग almost-function, और इसके स्पेक्ट्रम में सभी आवृत्तियाँ होती हैं।

इसका उपयोग रास्ते से किया जा सकता है। 90 के दशक की ऐसी चाबी के छल्ले जो चाबी खोजने के लिए आवाजें निकालने लगते हैं, उन्हें कौन याद करता है? यह एक सुविधाजनक चीज थी। इसलिए उन्होंने कपास पर भी प्रतिक्रिया दी, क्योंकि कपास की आवाज में सीटी के अनुरूप एक आवृत्ति भी होती है।

वर्णक्रम वर्णक्रम

अब आप खुद ही सुनिए। वर्णमाला के अलग-अलग अक्षरों को कहें और स्पेक्ट्रम को देखें (अधिमानतः पुनरुत्पादन के बिना, यह देखने के लिए कि 0-20 kHz की सीमा में कौन से आवृत्तियों का उपयोग किया जाता है)। एक व्यक्ति कई प्रकार की ध्वनि पीढ़ी का उपयोग करता है: लैबियाल (होठों को खोलने के साथ शुरू होता है, जो एक ही बार में कई आवृत्तियों का निर्माण करता है), स्वरयंत्र, दंत, लिंगीय और नाक। हिसिंग और सीटी बजने की आवाजें विशेष रूप से दिलचस्प हैं (ये स्वरयंत्र और दांत हैं) - उनका स्पेक्ट्रम बहुत चौड़ा है और मुख्य रूप से स्पेक्ट्रम> 2.5 kHz (ध्वनि के लिए "c" यहां तक कि 5 kHz) में स्थित है। यह बताता है कि क्यों इस ध्वनि के साथ शब्दों को फोन पर सुनना मुश्किल है (पुराने दिनों में, बैंडविड्थ 3 kHz या उससे भी कम था - एक कम पास फिल्टर को जोड़ने की कोशिश करें और परिणाम को ऑडियो सिंक के साथ हेडफोन के साथ भेजें - परिणाम एक अच्छा पुराने संग्रहीत फोन जैसा होगा)।

जिनके बच्चे हैं, उन्हें सुनें - वे बहुत लाउड हैं, उनकी आवाज़ में कई उच्च आवृत्तियाँ हैं। यही कारण है कि फोन पर उनकी आवाज हमेशा अजीब होती है, और अक्सर उन्हें समझना असंभव होता है (आवाज विरूपण एक वयस्क की तुलना में बहुत अधिक है)।

वैसे, मैंने अपने अंदर से सबसे ज्यादा नोट निकालने की कोशिश की। खैर, मैं इसे 700 हर्ट्ज से ऊपर नहीं ले गया। बेटे ने लिया 1200 हर्ट्ज! मुझे खुद से इस तरह की सीमा की उम्मीद नहीं थी - यह मेरे द्वारा सुने गए स्पेक्ट्रम के 5% से कम है। मुझे दोष लगा ...

डॉल्फ़िन से बात करें

ठीक है, ठीक है, हम इतनी ऊंची आवाज नहीं कर सकते, इसलिए इस बैंड का उपयोग दूसरे के लिए करें। अब आइए अल्ट्रासाउंड के माध्यम से आवाज के संचरण की कोशिश करें। हमने ऑडियो स्रोत ब्लॉक के बाद एक कम पास (कम-पास) फिल्टर लगाया, जिसे 15 kHz के कोसाइन से गुणा किया गया (जिससे हमारे सिग्नल 15 kHz अधिक स्थानांतरित हो गए) और इसे स्पीकर को भेजें (वह इस के साथ मुकाबला करता है)। लेकिन ऐसी फाइल को फाइल सिंक के इस्तेमाल से लिखा जा सकता है। इस तरह की फाइल खो जाने के बाद, एक तृतीय-पक्ष श्रोता वहां जो कहा जाता है, उसे पार्स नहीं कर पाएगा। स्तर 2 कक्षा में जासूस खेल।

अब इसके विपरीत करते हैं - हम एन्कोडेड सिग्नल को पुनर्स्थापित करेंगे। एक साधारण लैपटॉप माइक्रोफोन उच्च आवृत्तियों को अच्छी तरह से स्वीकार नहीं करता है, लेकिन एक फ़ाइल से यह आसान है (हमारे परीक्षणों के लिए यह पर्याप्त है)। वसूली के बाद आवाज बहुत अच्छी तरह से प्राप्त होती है।

लगभग इस तरह से, आप यहां डेटा स्थानांतरित भी कर सकते हैंअल्ट्रासोनिक ट्रांसमिशन के आधार पर नेटवर्क इंटरफ़ेस का एक उदाहरण ।

यह उदाहरण दिखाता है कि आप GNU रेडियो और साउंड कार्ड के साथ बहुत कुछ कर सकते हैं!

GNU रेडियो इकाइयों का अवलोकन

जीएनयू रेडियो के पास बहुत से अलग-अलग ब्लॉक हैं, और उन्हें छांटना आसान नहीं है। और सबसे कठिन बात यह समझना है कि वहाँ क्या है। नीचे मैं केवल "रोजमर्रा की जिंदगी" में उपयोग किए जाने वाले सबसे लोकप्रिय ब्लॉक देगा।

गणितीय कार्य:

दो संकेतों को जोड़ें - मूल रूप से जोड़ - दो संकेतों का
गुणा (उदाहरण के लिए, एएम के लिए) कॉन्स
जोड़ें - एक जोड़ (घटाना) एक स्थिरांक (उदाहरण के लिए, जब एएम डीसी घटक को हटाते हैं)
गुणक कॉन्स्ट को गुणा करें - एक स्थिरांक द्वारा एक संकेत गुणा करें (प्रवर्धन के लिए, उदाहरण के लिए)
चार / Integer / Float / Complex to Char / Integer / Float / Complex - डेटा प्रकार रूपांतरण

सूत्रों का कहना है:

लगातार स्रोत - एक स्रोत जो हमेशा एक ही मान का उत्पादन करता है
सिग्नल स्रोत - एक स्रोत जो एक साइनसॉइडल सिग्नल (एक सिंथेटिक सिग्नल के लिए) का उत्पादन करता है
ऑडियो स्रोत / सिंक - इसे एक साउंड कार्ड या आउटपुट से कैप्चर
करें फ़ाइल स्रोत / सिंक - एक फ़ाइल से पढ़ें (थ्रॉटल का उपयोग करें) वांछित नमूना दर पर पढ़ने की गति पर प्रतिबंध) और
Wav फ़ाइल स्रोत / सिंक फ़ाइल को लिखें -
टीसीपी / यूडीपी WAV फ़ाइल पढ़ें / लिखें ; स्रोत / सिंक - टीसीपी या यूडीपी
ओएससीडोम स्रोत / सिंक सॉकेट्स के माध्यम से नेटवर्क सॉफ्टवेयर के साथ परियोजना को जोड़ने की क्षमता - डेटा प्राप्त करें; आरटीएल-एसडीआर या हैकआरएफ वन या ट्रांसमिशन (हैकआरएफ वन के लिए)
वेक्टर स्रोत - संख्याओं के अनुक्रम का स्रोत

फिल्टर और मॉडुलन:

निम्न / उच्च / बैंड पास फ़िल्टर - कम आवृत्ति / उच्च आवृत्ति / बैंड-पास फ़िल्टर
फ़्रिक्वेंसी Xlating FIR फ़िल्टर - वांछित आवृत्ति बैंड
AM / FM / GFSK / का चयन करने के लिए फ़्रीक्वेंसी शिफ्ट और लो पास फ़िल्टर को जोड़ती है ... मॉड / डिमॉड - विभिन्न विनियामक और डीमॉडुलेटर

नमूना:

परिमेय अनुनाद - आपको नमूना दर से नमूने के आने वाले अनुक्रम को दशमलव और प्रक्षेप (वांछित नमूना दर के लिए "फिट" करने के लिए उपयोग किया जाता है) से परिवर्तित करने की अनुमति देता है -
थ्रॉटल - वांछित नमूना दर (यदि परियोजना में कोई ब्लॉक नहीं हैं जो गति को सीमित करता है) प्रसंस्करण)
विलंब - वांछित संख्या के नमूने द्वारा प्रवाह में देरी

यूआई:

डब्ल्यूएक्स जीयूआई एफएफटी सिंक - सिग्नल स्पेक्ट्रम का ग्राफिकल आउटपुट
डब्ल्यूएक्स जीयूआई वॉटरफॉल सिंक - "वाटरफॉल" मोड (एक्स अक्ष - आवृत्ति के साथ, वाई - टाइम, जेड (रंग) - आयाम) के साथ वर्णक्रमीय शक्ति का उत्पादन। खोज आवृत्ति विकिरण शायद ही कभी एक पूर्व निर्धारित सीमा में स्रोत प्रसारण के लिए उपयोगी
आरेख के चरण आउटपुट संकेत (संकेत के वास्तविक और काल्पनिक भागों के दोलनों के बीच चरण के अंतर) - WX जीयूआई नक्षत्र सिंक
WX जीयूआई स्कोप सिंक - आस्टसीलस्कप

विविध:

परिवर्तनीय - एक चर जो आपको
चयनकर्ता ब्लॉकों की एक किस्म में संख्याओं के बजाय चर का उपयोग करने की अनुमति देता है - एक मल्टीप्लेक्सर, डब्ल्यूएक्स स्लाइडर के संयोजन में आपको
पैक / अनपैक इनपुट और आउटपुट K बिट्स को "स्विच ऑन" करने की अनुमति देता है - K बिट्स के अनुक्रम से 0/1 बाइट्स में कनवर्ट करता है और इसके विपरीत से। बाइट्स 0/1 के क्रम में बाइट्स, बिट्स के अनुरूप (एन्कोडिंग / डिकोडिंग पैकेट के लिए सुविधाजनक) - बाइट्स 0/1 को वाहक द्वारा गुणा किया जा सकता है, उदाहरण के लिए)

आपको GNU रेडियो कम्पेनियन (GRC) के बारे में और क्या जानने की आवश्यकता है?

जीआरसी में सभी ब्लॉक जिसमें इनपुट या आउटपुट होते हैं, उन्हें डेटा प्रकार की परिभाषा की आवश्यकता होती है। एक ब्लॉक का आउटपुट प्रकार उसी प्रकार का होना चाहिए, जिस प्रकार का ब्लॉक उससे जुड़ा होता है। एक ब्लॉक से आउटपुट को कई ब्लॉकों में स्थानांतरित किया जा सकता है (यानी कई लिंक खींचना)। लेकिन केवल एक धारा एक इनपुट दर्ज कर सकती है!

अधिकांश ब्लॉकों में सेटिंग्स विंडो में टैब में न्यूनतम दस्तावेज हैं, साथ ही मापदंडों के लिए फ़ुटनोट भी हैं। हालांकि आमतौर पर यह पर्याप्त नहीं है। थोड़ा पुराना डॉक यहाँ है ।

सभी ब्लॉक पैरामीटर पायथन एक्सप्रेशन हो सकते हैं। यानी एक संख्या के बजाय, आप वैरिएबल ब्लॉक द्वारा परिभाषित चर की भागीदारी के साथ एक फार्मूला चुन सकते हैं।

अक्सर आप चर के मूल्यों को बदलकर परियोजना के मापदंडों को "ट्विस्ट" करना चाहते हैं। ऐसा करने के लिए, WX स्लाइडर या एक समान UI घटक का उपयोग करें, वांछित चर के बजाय इसके नाम का उपयोग करें। प्रोजेक्ट शुरू करने के बाद, UI में एक स्लाइडर दिखाई देगा। यह आवृत्ति या फ़िल्टर मापदंडों को ट्यून करने के लिए सुविधाजनक है।

लिंक के प्रकार या ब्लॉक पैरामीटर में त्रुटियां लाल रंग में उजागर की गई हैं। वे परियोजना के लॉन्च को भी अवरुद्ध करते हैं (लाल रंग में हाइलाइट किए गए ब्लॉक की सेटिंग्स में आप समस्या के बारे में पढ़ सकते हैं)। रन-टाइम त्रुटियां हैं जो प्रोजेक्ट शुरू होने पर भी दिखाई देती हैं - जीआरसी विंडो के नीचे लॉग आपको बताएगा कि समस्या क्या है।

कुछ ब्लॉकों को एक पैरामीटर के रूप में पूर्णांक की आवश्यकता होती है। फॉर्मूला प्रतिस्थापन से मिसमैच टाइप हो सकता है। पूर्णांक में बदलने के लिए पायथन इंट () फ़ंक्शन का उपयोग करें।

ब्लॉक को अक्षम करने के लिए, अक्षम / सक्षम करें का उपयोग करें। यह ब्लॉक को हटाने की अनुमति नहीं देगा, लेकिन सभी दर्ज किए गए मापदंडों को बचाने के साथ बस इसे थोड़ी देर के लिए परियोजना से बाहर करना होगा।

जीआरसी में सभी योजनाओं को पायथन स्क्रिप्ट में बदल दिया जाता है, जो आपको बाद में उन्हें बदलने की अनुमति देता है, साथ ही जीआरसी को दरकिनार करते हुए कुछ प्रक्रियाओं को स्वचालित करता है।

आगे के विश्लेषण के लिए एक ध्वनि / रेडियो सिग्नल को फ़ाइल में सहेजना अक्सर सुविधाजनक होता है। ऐसा करने के लिए, फ़ाइल सिंक ब्लॉक का उपयोग करें। कृपया ध्यान दें कि किसी फ़ाइल को पढ़ते समय, आपको लिखते समय (नंबर प्रकार), साथ ही नमूना दर का उपयोग किए जाने वाले डेटा प्रारूप को याद रखना होगा। मैं रिकॉर्ड किए गए सिग्नल के विवरण के अलावा फ़ाइल नाम में इन मूल्यों को शामिल करने की सलाह देता हूं - यह आपको यह याद रखने की अनुमति देगा कि इसे बाद में कैसे पढ़ा जाए।

फ़ाइल से खेलते समय, पढ़ने की गति को सीमित करने के लिए थ्रॉटल ब्लॉक का उपयोग करना सुनिश्चित करें। यदि सर्किट में एक और ब्लॉक है जो शारीरिक रूप से डेटा पढ़ने की गति को सीमित करता है तो इसकी आवश्यकता नहीं है। उदाहरण के लिए, ऑडियो सिंक ब्लॉक इसकी नमूना दर सेटिंग में निर्दिष्ट डेटा की गति को सीमित करता है।

आपको जिस ब्लॉक की ज़रूरत है, उसे खोजने के लिए टूलबार में आवर्धक ग्लास आइकन का उपयोग करें। उपलब्ध ब्लॉकों की सूची में नाम पर डबल-क्लिक करने से परियोजना में ब्लॉक जुड़ जाएगा। इसके बजाय, आप इसे सूची से प्रोजेक्ट में इच्छित स्थान तक खींच सकते हैं।

परियोजना में आसानी से ब्लॉक रखने की कोशिश करें। यह पठनीयता के अलावा किसी अन्य चीज को प्रभावित नहीं करता है।

मुझे उम्मीद है कि यह लेख किसी को ध्वनि के साथ प्रयोग करने के लिए प्रोत्साहित करता है।

एक माइक्रोफोन के साथ GNU रेडियो सीखना