カテゴリー
Generator

ジェネレーター4

 PCのラインからサウンドを出力しその信号をそのままデジタル回路で使用することができるか実験してみました。

その1 矩形波のまま使用
 信号のレベルが少し低いのでHighが5V程度になるまでトランジスタやオペアンプで増幅してみましたが次の問題が発生しました。

問題1 一波長でON・OFFの繰り返しを継続して出力する時は波形が乱れない。一波長でOFFのみが間にあると前後の波形が大きく乱れる。

問題2 一定時間だけONの信号が出せない。常に正負交互の交流信号を出力しないと信号が出てこないか前後の波形が乱れる。

問題3 出力の終わりに意図しない波形が出力されデジタル素子が誤動作をしてしまう。


 

その2 矩形波を止めて正弦波にする
 矩形波は多くの高調波を含んでいるので正弦波のみであれば状況が改善すると思い実験してみましたが問題を全て解決できませんでした。

問題1 解決できた。

問題2 波長を低くすればある程度の期間ONにできる。矩形波でも同様。

問題3 改善されない。


 

その3 常に信号を出している状態にする
 AMラジオの様に常に搬送波を出力しそれにデータである信号を乗せてみました。

問題1 再燃した。

問題2 その2と同じ解決できる。

問題3 若干改善した。


 

結論

 PCのサウンド出力はアプリから要求された信号を忠実に送出するのではなく独自の制御を行っているため振幅に意味を持たせる方法ではデジタルデータとしてそのまま使用できないことが解りました。


 

AM変調
AM変調
AM変調(拡大)
AM変調(拡大)
#include <iostream>
#include <string>
#include <windows.h>
#include <math.h>
#include <MMSystem.h>

#pragma comment (lib, "winmm.lib")

int main() {

    WAVEFORMATEX wfe1;
    static HWAVEOUT hWaveOut1;
    static WAVEHDR whdr1;
    static LPBYTE lpWave1;
    static LPBYTE lpDataA;
    static LPBYTE lpDataB;

    int i, j, len1, start, end;
    int f1;
    size_t terms = 300;
    int sampling = 192000;
    size_t size;
    double pi = 3.14159265359;

    f1 = 15000;
    len1 = sampling / f1;
    wfe1.wFormatTag = WAVE_FORMAT_PCM;
    wfe1.nChannels = 2;
    wfe1.wBitsPerSample = 8;
    wfe1.nBlockAlign = wfe1.nChannels * wfe1.wBitsPerSample / 8;
    wfe1.nSamplesPerSec = sampling;
    wfe1.nAvgBytesPerSec = wfe1.nSamplesPerSec * wfe1.nBlockAlign;
    waveOutOpen(&hWaveOut1, 0, &wfe1, 0, 0, CALLBACK_NULL);
    size = terms * wfe1.nChannels;
    lpWave1 = (LPBYTE)calloc(wfe1.nAvgBytesPerSec, size);

    for (i = 0; i < sampling * terms * wfe1.nChannels; i++) {
        lpWave1[i] = 128;
    }

    start = sampling * wfe1.nChannels * 1;
    end = start + len1 * wfe1.nChannels * f1 * terms;

    double d = 360.0 / len1;
    lpDataA = (LPBYTE)calloc(wfe1.nAvgBytesPerSec, len1);
    for (i = 0; i < len1; i++) {
        lpDataA[i] = (BYTE)(70.0 * sin(d * (i % len1) / 180.0 * pi) + 127.5);
    }

    for (i = start, j = 0; i < end; i++) {
        if ((i % 2) == 0) {
            lpWave1[i] = lpDataA[j];
            ++j;
            if (j >= len1) { j = 0; }
        }
    }

    int a = 300;
    lpDataB = (LPBYTE)calloc(wfe1.nAvgBytesPerSec, len1*a);
    for (i = 0; i < len1*a; i++) {
        lpDataB[i] = (BYTE)(50.0 * sin(d * i / 180.0 * pi / a) + 127.5);
    }

    for (i = start, j = 0; i < end; i++) {
        if ((i % 2) == 1) {
            if (((i / 2 / len1)+0) % 8 < 8 ) {
                lpWave1[i] = lpWave1[i-1] + lpDataB[j] - 128;
                ++j;
                if (j >= len1*a) { j = 0; }
            }
            else { lpWave1[i] = 128; }
        }
    }

    whdr1.lpData = (LPSTR)lpWave1;
    whdr1.dwBufferLength = wfe1.nAvgBytesPerSec * terms;
    whdr1.dwFlags = WHDR_BEGINLOOP | WHDR_ENDLOOP;
    whdr1.dwLoops = 1;
    waveOutPrepareHeader(hWaveOut1, &whdr1, sizeof(WAVEHDR));
    waveOutWrite(hWaveOut1, &whdr1, sizeof(WAVEHDR));
    
    char str[128];
    std::cout << "hello, world\n";
    std::cin >> str;

}