Недавно я вернулась из рабочей командировки. Была в Москве и приняла участие в 19-ой Международной выставке по электронике, компонентам, оборудованию и технологиям, которая состоялась в Технопарке Сколково при официальной поддержке Департамента радиоэлектронной промышленности Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, Государственной Думы Российской Федерации, Министерства обороны РФ, Правительства города Москвы, ГК «Ростех», ГК «Росатом», АО «Росэлектроника».
В рамках этой выставки проводилось мероприятие Школа синтеза цифровых схем для старших школьников и младших студентов. Ребята изучали лабораторные работы по обработке звука. Я играла отдельные ноты и мелодии, а студенты распознавали их с помощью плат с программируемыми логическими интегральными схемами.
На это мероприятие меня пригласил мой ученик Юрий Панчул – проектировщик микросхем в компании Samsung и составитель программы школы в Сколково. Я ездила вместе со своим маркетологом Лилией Антоненко.
Это был проект международного уровня и новый формат для учащихся. А также важное для меня событие и ценный опыт. Ведь ранее я общалась только с учащимися музыкальных учреждений. А теперь игра на флейте сблизила меня со студентами совершенно другого профиля. Музыка нас объединила.
Такие лабораторные работы с привлечением живого звука могут эффективно применяться также и для школьников города Омска. Буду рада снова принять участие в таком необычном формате.
Заметки о моем уроке с других ресурсов:
Сегодня молодой ученый из МФТИ Виктор Прутьянов отлаживал с преподавательницей флейты Марией Беличенко электронную схему, которая распознает мелодии. Упражнения по проектированию таких схем будут выполнять в среду старшие школьники и младшие студенты на проходящей в Сколково “Школе синтеза цифровых схем”.
Это не программирование – на плате, которая видна на видео, вообще нет микропроцессора который мог бы выполнять программу. На ней стоит микросхема ПЛИС, матрица реконфигурируемых логических элементов. ПЛИС используют для обучения, например в курсе 6.111 от Массачуссетского Технологического Института, который выпускает будущих разработчиков чипов в смартфонах, автомобильной и космической электронике. Виктор Прутьянов вместе с студентов Сколтеха Владиславом Молодцовым Поставили такой курс в МФТИ.
Пять презентаций по RISC-V процессорам, музыка на ПЛИСах и продолжение следует
Из новых пунктов программы больше всего интереса вызвали опыты по распознаванию мелодий с помощью zero-crossing и конечных автоматов, реализованных в ПЛИС. Это занятие провели преподавательница флейты Мария Беличенко (инстаграм) и молодые инженеры Семён Москоленко (МИРЭА) и Виктор Прутьянов (МФТИ, Сколтех, SberDevices):
Видео от Лилии Антоненко.
Проектировщики RISC-V из Yadro покажут школьникам как проектировать процессоры
В процессе подготовки упражнений с музыкой на FPGA я узнал из советской книжки для детей 1963 года удивительный факт:
Оказывается, современные гаммы отличаются по частотам нот от гамм, которые были до Баха. В современных гаммах полутона находятся в геометрической прогрессии, на расстоянии корня 12-той степени из двойки друг от друга. А в 17 веке клавесины и арфы настраивали по другому, так, чтобы частоты образовывали кратные отношения (так называемый “чистый строй”). Из-за этого мелодии нельзя было транспонировать в другие тональности – они начинали звучать криво. Собственно именно Бах пропиарил новую систему в “Хорошо темперированном клавире” и доказал что с корнем 12-й степени из двойки сочинять можно. До этого эстеты лет 20 считали новую систему (“равномерно темперированный строй”) немного варварской.
В упрямой России нововведение критиковали даже в 19 веке, согласно википедии: “Русский простолюдин с музыкальным дарованием, у которого ухо ещё не испорчено ни уличными шарманками, ни итальянскою оперою, поет весьма верно; и по собственному чутью берет интервал весьма отчетливо, разумеется, не в нашей уродливой темперированной гамме” Владимир Одоевский
Более реально чем теплый ламповый звук между прочим!
Каким образом FPGA плата может распознать какую-нюбудь простую мелодию, например из фильма “Крестный отец” (эта мелодия также звучит в советском мультфильме “Контакт”)?
Если звук достаточно чистый, то можно распознать и без Фурье-преобразования, просто подсчетом тактов (но не музыкальных, а тактового сигнала 50 MHz на FPGA плате) между моментами, когда синусоида уровня сигнала пересекает его среднее значение. Этот метод называется zero crossing, и он вполне работает для звуков флейты. Флейту принесет преподавательница Мария Беличенко.
…
Может вы сможете повторить сцену из мультфильма Контакт с помощью FPGA платы:
