Пользователь
0,0
рейтинг
13 ноября 2011 в 13:53

Видеоплеер из подручных материалов из песочницы tutorial

Эта статья расскажет, как сделать видеоплеер из предметов, которые можно найти в кладовке любого айтишника. Ардуино, журнал Vogue, и дисплей от Нокиа 3310 можно оставить в покое — они нам не понадобятся. Наличие паяльника приветствуется, но можно обойтись и без него.

Судя по скорости развития технологий, лет через десять появится поколение, никогда не видевшее электронно-лучевых трубок. А между тем, история видео дисплеев начиналась с совершенно других устройств…


История


В 1884 году, за несколько лет до изобретения радио, немецкий студент Пауль Нипков (Paul Nipkow) запатентовал первую в мире систему телевидения. С электроникой в то время было неважно, поэтому для построения изображения применялся электромеханический подход: яркость пикселя задавалась электрической лампой, а его положение — механически, с помощью вращающегося диска. В диске делались отверстия, расположенные по спирали; таким образом, при вращении диска пролетающие по одному отверстия «сканировали» фиксированное поле зрения. И хотя сам изобретатель так никогда и не создал такую систему, вплоть до 1930-х годов диск Нипкова был популярен у других разработчиков телевидения.

Телекамера с диском Нипкова На передающей стороне, за диском располагался фотоэлемент, оценивающий яркость каждой точки изображения. Сегнетовые фотодетекторы того времени имели низкую чувствительность, поэтому студию приходилось заливать ярким светом, а лица дикторов гримировать фиолетовой краской — лишь бы улучшить качество изображения. В другом варианте, источники и детекторы света менялись местами: за диском ставилась яркая дуговая лампа, и светящаяся точка затемнённую студию; отражённый свет улавливался набором фотоэлементов.

Архитектура механического ТВ

ТВ с ручным приводом Телезрители, в свою очередь, смотрели сквозь диск Нипкова на неоновую лампу, яркость которой определялась переданными из студии показаниями фотоэлементов. Картинка получалась размером с почтовую марку, поэтому перед диском ставилась увеличивающая линза. Занятно, что данные изображения вмещались в звуковой спектр, и принимались самым обычным радиоприёмником. По сути, телевизор был простой приставкой, которую мог собрать деревенский радиолюбитель. Основной проблемой было раздобыть неонку — всё остальное, от разметки диска до намотки электродвигателя, делалось своими руками. (В особо запущенных случаях вместо электродвигателя ставилась рукоятка, которую телезритель должен был вращать со скоростью строго 50 об/мин.)

Разумеется, за прошедшие восемдесят лет технологии шагнули далеко вперёд, и никого не удивляют устройства вроде «3D HD дисплей с активной матрицей на органических светодиодах» (в 1930-х, между прочим, обычный человек понял бы только слово «органический»). С другой стороны, это означает, что современный инженер в куче старого хлама может найти хоть яркую «неонку» (светодиод), хоть прецизионный шаговый двигатель (в старом CD-ROM’е), — не говоря уже о лёгких и отлично сбалансированных компакт-дисках…

Сборка механического телевизора


Хотя наше устройство будет работать на записанных сигналах, и его уместнее называть видеоплеером, — тем не менее, его вполне можно использовать и для показа NBTV телепередач, вещаемых некоторыми радиолюбителями.

Нам понадобится четыре компонента:
  • Диск Нипкова
  • Двигатель для вращения диска
  • Регулируемый источник света
  • Источник видеосигнала


Диск Нипкова

В тридцатых годах диски делали из картона, тонкого алюминия, или вообще из бумажного кольца на проволочной рамке. Мы же воспользуемся прелестями прогресса и возьмём ненужный компакт-диск, благо их навалом. Если есть выбор, лучше взять диск с тёмной поверхностью — это улучшит контрастность изображения.

CD-оригамиВ прошлом веке разметка отверстий требовала большой аккуратности, умения управляться с транспортиром, и специального циркуля для вычерчивания спирали. Мы же разметим диск виртуально в графическом редакторе (например, Inkscape) и распечатаем готовый чертёж на принтере. Затем загибаем бумагу вдоль краёв напечатанной окружности (см. фото), и заворачиваем диск в получившийся бумажный конверт. Распечатанное изображение должно остаться снаружи, оно будет служить ориентиром для сверления. Счастливые обладатели приводов с поддержкой технологий LightScribe/LabelFlash могут распечатать маску с отверстиями прямо на поверхности диска.

Наконец, берём микродрель со сверлом 0.6–0.8 мм и сверлим диск согласно разметке. Нет микродрели? Не беда! Дело в том, что у CD-дисков (но не DVD!) алюминиевый слой с данными защищён только тонким слоем лака, так что их можно аккуратно процарапать острым металлическим предметом, например отвёрткой. Насквозь цапарать не нужно, подложка диска прозрачна.

Просверленный диск

Двигатель

Честно говоря, изначально эта статья задумывалась как способ хоть как-то использовать валяющийся без дела старый DVD-ROM: там и двигатель, и держатель диска удобный. Однако копание темы показало, что двигатель привода далеко не так прост, как хотелось бы: он и многофазный, и использует датчики Холла для обратной связи, и управляется специальной микросхемой. Поэтому эксперименты с приводом было решено оставить на будущее, а использовать что-то более простое и понятное: компьютерный вентилятор, он же кулер.

USB-вентилятор В роли кулера подвернулся USB-вентилятор знаменитой фирмы NoName. Приятным моментом стал куполовидный колпачок с лопастями: диаметр его основания был 22 мм, тогда как диаметр центрального отверстия компакт-диска — 15 мм. Если направить вентилятор вертикально вверх, то сверху, почти как на патефон, можно положить диск, и главное — он не срывается. Чтобы улучшить сцепление, во внутреннее отверстие диска была наклеена пара полосок двухстороннего скотча (см. фото). К сожалению, хлипкий моторчик явно не рассчитан на 15-граммовую нагрузку, поэтому за пару минут работы довольно сильно нагревается. С более крупным кулером такой проблемы быть не должно.

Внимание: несмотря на гладкую форму и небольшой вес, сорвавшийся диск может доставить некоторые неприятности. А если переборщить с мощностью двигателя — диск может лопнуть, и осколки придётся не только собирать по комнате, но, возможно, и выковыривать из тела. Так что консультируйтесь со здравым смыслом, — автор за возможные увечья ответственности не несёт.

Источник света

Как ни странно, в 2011 году неоновую лампу достать ничуть не легче, чем в 1930: их уже практически не используют. К счастью, нам вполне подойдёт один из светодиодов, которые можно найти в любом старом периферийном устройстве, от мышки до принтера.

Схема усилителя К сожалению, напрямую в аудиовыход светодиод включить не получится: даже на максимальной громкости свечения, скорее всего, не будет. Поэтому придётся соорудить простейший усилитель на одном транзисторе (см. схему). Источником питания может быть либо пара обычных батареек (тогда резистор можно убрать), либо USB (красный провод — плюс, чёрный — минус; резистор от 500 Ом и меньше, подбирается по яркости). Транзистор — любой n-p-n типа.

Если транзистор выковырян из какого-то устройства, определить его тип и расположение выводов можно с помощью мультиметра: пробуйте разные комбинации выводов, пока прибор не покажет число в диапазоне 30–1000. Когда это произойдёт — по буквам рядом с выводами определите расположение ног транзистора.

Если длина выводов позволяет, схему можно выполнить на скрутках, хотя, конечно, для надёжности и эстетичности соединения лучше пропаять. В любом случае, оголённые выводы сто́ит стянуть термоусадкой или обернуть синей изолентой™ для придания долговечности.

В использовании светодиода вместо газовой лампы есть один негативный момент: свечение полупроводника «точечное», а нам нужно подсвечивать (по возможности равномерно) квадратик 15x15 мм. Проблема легко решается размещением над светодиодом полупрозрачной бумажки, на которую будет проецироваться пятно света.

В сборе оптическая часть выглядит так:
Оптическая часть в сборе

Инструмент «третья рука» очень удобен для фиксации всех компонентов в нужных положениях. Линза необязательна, она просто шла в комплекте. Вместо «третьей руки» можно воспользоваться окружающими предметами, клеем, или помощью коллег.

Источник видеосигнала

Самый доступный для айтишника генератор сигналов — звуковая карта компьютера. Ею мы и воспользуемся. Разумеется, никто не мешает затем записать сгенерированный файл на MP3-плеер и поспорить с друзьями, что ваш однокнопочный айпод может воспроизводить видео.

Для отладки системы я написал простенькую Java-программу, которая выводит на звуковую карту изображение 22 на 32 пикселя. Исходник можно взять на pastebin, а готовый аудиофайл — здесь.

Кроме того, существуют программы, позволяющие конвертировать видеофайлы в аудиосигналы, и наоборот, воспроизводить видео на основе аудиофайлов. Причём, благодаря стерео формату в одном аудиофайле можно записывать и изображение, и звуковую дорожку. Например, вот этот mp3-файл превращается в отрывок фильма «Девчата»:


Результат


Собранное устройствоСобранное устройство

Основная сложность при просмотре — синхронизация скорости вращения диска с поступающим видеосигналом. В тридцатых годах для этого использовались синхроимпульсы и специальные схемы. Любителям, впрочем, предлагался гораздо более простой и доступный способ: притормаживать диск рукой. Понятно, что получение устойчивого изображения таким способом требует определённого навыка…



Ну вот, теперь вы с полным правом можете сказать, что собрали телевизор на коленке.

UPD: добавил ссылку на avi2wav конвертер и программу просмотра NBTV на компьютере.

Статья распространяется на условиях Creative Commons Attribution 3.0 Unported License
Андрей @anmipo
карма
119,2
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (61)

  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • +1
    Вообще-то про это было написано и рассказано как сделать в популярной механике так что по сути это не торт, а лишь собственное изготовление по статье.

    Но мне понравилось
    • +3
      Если Вы об этой статье, то несложно убедиться, что и задача («механическая телекамера и механический телевизор в одном корпусе»), и подход к её решению там другие (фанерный каркас и две грампластинки, связанные резиновым пассиком).
  • +1
    Подобное впечатление на меня когда то произвел детекторный радиоприемник, который я впервые собрал на первом занятии радиотехнического кружка в школе. Браво!
  • +1
    А если сделать отверстия меньше и чаще по той же дуге при больших оборотах получится более точная картинка?
    • +3
      Да. Но уменьшится яркость (отверстия-то маленькие) и физическая ширина изображения.
  • +2
    Нужно обязатель попробовать сделать такой телевизор из HDD!
    1) Скорость вращения там ого-го => смена кадров будет незаметна для глаз.
    2) Двигатель синхронный => можно стабилизировать скорость вращения, а не притормаживать его пальцем.
    • +2
      В принципе, даже вентилятор раскручивает диск аж до 38 об/сек (судя по спектрограмме издаваемого гудения). А вот стабильность вращения действительно сделает просмотр гораздо приятнее.
      • 0
        А нельзя вместо стабилизации скорости вращения сделать еще одну дырку ближе к центру диска и через светодиод посылать синхранизационный импульс сигнал на компьютер, чтобы джава-программка по сигналу начала/конца каждого кадра подгоняла сигнал под текущую скорость вращения?
        • 0
          Кстати, на компакт-дисках такое решение и используется. По дополнительным питам подстраивается скорость двигателя, чтобы угловая скорость была постоянной в любой точке диска.
          • +1
            Линейная, скорее, а не угловая. Угловая в рад/сек измеряется и от расстояния не зависит.
            • 0
              Вы правы, я запутался. Спасибо.
  • +2
    А если сделать три светодиода (RGB), можно получить цветную картинку?
    • –1
      нет. три линзы в диске на каждой дырке должно быть, тогда получится.
      • +11
        Или снижать втрое (или вчетверо) частоту кадров. 1-й оборот — красный третькадр, 2-й оборот — зеленый, 3-й — синий. Можно еще на четвертом обороте показывать яркостную составляющую (белую). По такому принципу работают DLP-проекторы.
        • 0
          Микроконтроллер может сделать любой цвет, по идее не обязатлеьно снижать обороты. Если с звуковушки то 2 канала можно использовать, R+B (как в старых телевизорах с нерабочим зеленым каналом :) )
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • 0
      Да. Только нужно придумать способ передавать RGB-составляющую через аудиоканал.
      • 0
        Лучше спаять небольшую схемку, подключающуюся к usb. С нужным количеством выходов. В любом случае еще нужен сигнал для синхронизации, по-хорошему.
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • +1
    Класс! Только на последнем видео так и не увидел четкой картинки, у Вас получилось все-таки синхронизовать вращение с мерцанием светодиода?
    • +3
      Только на несколько секунд: лёгкое дрожание пальца — и картинка улетала. Более-менее стабильное изображение на 26-й и 34-й секунде видео.
      По идее, если подключить двигатель к регулируемому источнику питания, нужные обороты можно будет получить без «рукоприкладства», и картинка станет стабильнее.
      • 0
        Да, увидел. А эта матрица точек — что-то вроде настроечной таблицы или отдельные «пиксели»?
        • +2
          Это слово «Hi» :)
          • 0
            О, точно, теперь прекрасно вижу)
      • +2
        Не силён в радиотехнике, но может обычный реостат подключённый к моторчику подойдёт?
        • 0
          Да, частота все-равно плавать будет, но это все равно надежнее стабильнее, чем придерживать руками =)
        • 0
          От напряжения зависят обороты, от силы тока сила вращения. По закону ома реостатом ограничивается сила тока. Садитесь, двойка, Петров.
          • +2
            Да, именно поэтому нужно использовать два реостата (точнее один резистор и один реостат) и организовывать делитель напряжения.
            • 0
              А потом мы добавим парочку микросхем, а там глядишь и плазма на всю стену появится (:
            • 0
              В данном случае, двигатель и есть второй постоянный резистор.
          • +1
            Про закон Ома слыхали?
            Уменьшаем ток — уменьшается напряжение под нагрузкой вентилятора.
            Садитесь, двойка, Иванов.
            • 0
              А вот Вы и не правы, на практике это нереализуемо, поэтому не упоминал даже. Тоесть там получается градус вправо ручки резистора — вращение есть на полных оборотах, градус влево — уже вообще стоит на месте. Как прикажете этим регулировать?
              • 0
                Ну, раз изначально речь шла о реостате, думаю, с этим 20-омным монстриком проблем не будет.
                реостат
                А маломощному подстроечнику в любом случае придётся туго, может и погореть.
                • 0
                  да проблем не будет, он просто никак не повлияет на скорость вращения
                  • 0
                    Специально для Вас измерил сопротивление обмоток своего вентилятора: 11 Ом.
                    Вы же не станете настаивать, что изменение напряжения на 70% никак не повляет на скорость вращения диска?
  • 0
    Браво! Когда руки начнут расти из того места — обязательно сам попробую собрать.
    • +1
      А вы попробуйте, это на самом деле не сложно! =)
      Тут самое долгое для многих — это скорее всего поиск составляющих.
  • +24
    «Телевизор из диска, кулера, транзистора и диода? Что за бред!???» — сказал бы я до прочтения статьи.
  • +4
    Срочно необходимо придумать новое выражения описывающее авторов подобных постов, а то «мисье знает толк в извращениях» не подходит. Тут на порядок выше.
    Спасибо!
    • –15
      Автор — наркоман, что непонятного-то!?
    • +9
      Думаю, можно просто завязать с традицией использовать все эти штампы про извращенцев и наркоманов.

      Как-то поднадоело уже.
  • +2
    А если на аудиофайл в статье наложить бас, то получится современная такая музыка =)
  • +3
    ну что-ж
    осталось дооформить в стиле стимпанка-и мелкий гешефт на пару сотен продаж обеспечен
  • –1
    Какая чума! :)
  • +3
    Этот бы пост, когда мне было 13 лет…
  • +1
    Не знаю, как эта мысль пришла автору в голову, но идея просто великолепна.
    Обязательно попробую проделать тоже самое дома.
    Спасибо!
  • +10
    В соседнем хабратопике собрали процессор, тут монитор. Пожалуй, пойду соберу себе компьютер из подручных средств.
    • +23
    • +1
      Аналоговый компьютер, кстати, несложно собрать. Сложней добиться точности его работы.
      • +1
        А мне почему-то вспомнился компьютер «Микро-80». И не аналоговый, а хрен отладишь.
      • 0
        Точно, придется частоту «руками придерживать», чтобы не убежала =)
  • +6
    Журнал «Радиофронт», 1936, №7, с.50:
    image
    Дайте телепластинку.

    Несколько лет телевизионной практики убедили меня в необходимости иметь такое важное пособие, как грампластинка с записанным на ней изображением.
    Если мы обычную телепередачу запишем на пластинку, а потом через адаптер и усилитель воспроизведем ее, то подключенный на выходе усилителя телевизор покажет записанное изображение.
    Такая телепластинка позволит очень удобно налаживать телевизоры, и, кроме того, может послужить неплохим агитатором радиотехники вообще и телевидения в частности, так как позволит в любое время, независимо от расписания телепередач, показать какой-либо аудитории то, что может дать телевидение.
    По-моему, вполне своевременно будет поднять перед Грампласттрестом вопрос о выпуске такой пластинки в самое ближайшее время…
    Радиокомитету следует попробовать записать изображения на пластинки или пленку и передавать в эфир непосредственно с адаптера без участия телепередатчика (телекамеры — О.И.). Это тем более интересно, что, кажется, еще нигде не применялось. Если опыт удастся, то можно развернуть телевещание во многих местах нашей страны путем передачи через провинциальные радиостанции таких телепластинок.

  • 0
    Я проверял, в CD-ROM'ах нет шаговых двигателей :(
    • 0
      За то есть в старых принтерах/сканерах, к примеру в старом МФУ было аж 4 сразу
  • 0
    Вот что я скажу, телевизоры лучше всего делать из старых смартфонов 2-летней давности, там у них уже всё есть и AVI конвертировать не надо.
    • +1
      А если подвернётся Нокла какая-нибудь, то и делать ничего не придётся. Только неспортивно это как-то…
      • +1
        Зато нет ощущения, что сделал что-то великое. :)
  • +2
    А вот и конечный современный аппарат механического телевидения:
    www.youtube.com/watch?v=n7T1TY6HbLQ
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.