FPGAの部屋

MTM04に行ってきた

marsee — 2009-11-22T20:45:13+09:00

今日はMake Tokyo Meeting 04に行ってきました。

東工大のキャンパスは樹木も程よく配置されて良い感じだった。

はじめに西9号館に行ったが、11時で始まったばかりで準備ができていないようなので体育館に行った。
はじめに見たのは、猫に行ってはいけないところを教えるための放電装置だそうだ。音や放電の光で猫が来ないようにするとのこと。約4000Vの放電だそうだ。

poleさんもいらしていて、いろいろ見せてもらった。最初は約700nAで動作するマイコン。電力を測定する基板もあって、測定値を表示していた。

次に3軸の加速度センサが搭載されているFreescaleのマイコン基板でをボールに入れて加速度をいろいろなフォーマットで見せていただいた。ボールをバウンドさせた時より、受け取った時に加速度が大きいとのこと。考えてみればそうか。。。

次は、３DプリンタCupCake CNCを見た。とてもよさそうなのだが、お値段が157,500円とお高い。買えない。やはりABS樹脂を溶かして、おいて行く方式だが、サポート材はないので、中空の物は作れないとのこと。USで買うと$750のようなので、もう少しお安くならないものか？（USで買えば良いて？送料が高いのかな？はたしてinternational shippingはいくらなんだろう？）

後はメイドロボットになるはずの予定の基板。いろいろセンサを接続してもプロセッサが認識できる。センサをたくさんつなぐときなどにとても便利。

なひたふさんのところのSpartan-6ボードを使った光センサー兼LED表示もあった。

パラメトリックスピーカーもあった。初めてまともに聞いたが、本当に指向性が強い。少し離れると聞こえない。でも音質はいまいちのようだ。ラジオの音が聞きとれる程度か？

変わったところではビスマスの結晶と魚やカエルを薬品処理して肉を透明化して、骨に着色した標本があった。両方とも販売していた。下の写真は標本。

LED Tileもあった。実際に見ても面白い動き。。。ただ、ユニットをつなぐコネクタが頼りない感じがした。

Sun SPOTの無線ユニットで作ったハンドベル。このワイングラスを振るとそれぞれの高さのハンドベルの音が鳴る。なかなか良い音だった。ぜひ演奏してほしかった。

自転車の車輪にLEDを付けて、転送制御して書いてある。ネギも振っていた。

いえながさんのフリスクケースに入れたMP3プレーヤー、MicroSDカードが入るそうだ。スピーカーもフリスクケースに入っていた。凄い高密度実装。

最後にもう1つ見つけたFPGAの応用。赤外LEDとフォトダイオードで検出するタッチパネルを使った楽器。検出用演算モジュールにマルツのSpartan3Eボードを使用していた。

MTM04で買ってきたもの。1,200円のボーカロイドCDとインフロー（P版）のお猿さんコースター、200円

インフローで買ったからか？P版のパンフレット入れに生基板が入っていた。これってPIC18？どこに回路図や資料があるんだろう？

大体2時過ぎころ会場を出て帰宅した。いろいろ楽しかったが、芸術系の展示が多くなっている感じがする。これはこれで楽しいのだが、電子工作を見に行っているつもりの私からは路線が外れ始まっている気がする。

そういえばテスラコイルがどこにあるかわからなかった。残念。。。bmblogさんのMTM04の記事で見せていただいた。

テレビ台を設置

marsee — 2009-11-22T17:02:09+09:00

昨日、この前から作ってきたテレビ台をリビングに設置した。細かいところは不満があるけれど、我ながら満足いく出来に仕上がった。床の色とも合っている。
作ってきた過程は、”板と板のはぎ”、”今日の日記 (2009/10/04)”、”テレビ台、人間ドック”、”引き出し製作１”、”引き出し製作２”。

YUV-RGB変換１（方式の検討）

marsee — 2009-11-22T06:19:01+09:00

さて、Sobelフィルタがうまくいっていないが、たぶん飽和演算の丸め方の問題だと思っている。ラプラシアン・フィルタもうまく行ったので、今度はYUV-RGB変換してカラーにしてみようと思う。
DWMの2007年8月号の”VGA ディジタルCMOS カメラ・モジュールからの入力回路を作ろう”でもYUV-RGB変換のやり方が書いてあるが、乗算器を9個使ってしまうので、精度は落ちても乗算器を使わないでやってみようと思う。
”YUVフォーマット及び YUV<->RGB変換”ページの”8bitフルスケールYUVと8bitフルスケールRGBの相互変換”を参考にしてみた。それによるとU/Vが0から255の値を取る場合のRGB信号を求める式は下のようになる。

R = 1.000Y + 1.402(V-128)
G = 1.000Y - 0.344(U-128) -0.714(V-128)
B = 1.000Y + 1.772(U-128)

上記の式を１とする。

ここで、Twitterでs_osafuneさんに変換の公式を教えていただいた。それによるとYUV=8:S8:S8, RGB=8:8:8とすると、下のような式になるとのことだった。（s_osafuneさん、昨日の時点でここまでブログは式１まで書きかけでした）

R = (Y<<8 + 359*V)>>8
G = (Y<<8 - 183*V - 88*U)>>8
B = (Y<<8 + 454*U)>>8

上記の式を２とする。これを16ビットまでで飽和演算をするそうだ。RGBよりもYUVの方が空間が広いとのことだった。これは良く考えてみれば、通常の値を取り扱うRGBよりもUVが差分値のYUVの方が同じ8ビット長ずつとすれば、表せる値が大きいのがわかる。
あれ、良く見ると式２のR式のVの係数359を256で割ると1.4023...、G式の183を256で割ると0.7148...、Uの88を256で割ると0.34375、B式の454を256で割ると1.7734...となり、１式と２式は(U-128),(V-128)を除いて、ほとんど等価であるということがいえると思う。それでは式２のUをU-128、VをV-128に置き換えた下の３式でYUV-RGB変換をしてみようと思う。（s_osafuneさん、ありがとうございました。式１を変換する手間が省けました）

R = (Y<<8 + 359*(V-128))>>8
G = (Y<<8 - 183*(V-128) - 88*(U-128))>>8
B = (Y<<8 + 454*(U-128))>>8

ここで定数項を括りだして、最終的な式に展開する前に1.402などの10進数の小数を2進数の小数に変換する方法を紹介しておこうと思う。（”小数表現”などを参照した）
2進数の小数の0.1は2^(-1) = 10進数の0.5
2進数の小数の0.01は2^(-2) = 10進数の0.25
よって、2進数の0.11を10進数に直すと0.5 + 0.25 = 0.75となる。
逆に10進数の0.75を2進数に直すのは2^(-1)と2^(-2)を引くと0になるので0.11となる。
参考にしたサイトに紹介されていたのは10進数の小数に2を掛けて行って桁上がりしたところの2進数のビットを1にする方法だ。
この方法で0.402を8桁の2進数の小数に直してみよう。
まずは1.402を2進数に変換してみよう。小数部分だけ取り出した0.402に2を掛ける。

0.402 X 2 = 0.804 なので2進数の小数の最初の桁は0
0.804 X 2 = 1.608 なので2進数の小数のこの桁は　1、次は桁上がりの1は除く。
0.608 X 2 = 1.216 なので2進数の小数のこの桁は　1、次は桁上がりの1は除く。
0.216 X 2 = 0.432 なので2進数の小数のこの桁は　0
0.432 X 2 = 0.864 なので2進数の小数のこの桁は　0
0.864 X 2 = 1.728 なので2進数の小数のこの桁は　1、次は桁上がりの1は除く。
0.728 X 2 = 1.456 なので2進数の小数のこの桁は　1、次は桁上がりの1は除く。
0.456 X 2 = 0.912 なので2進数の小数のこの桁は　0

ここまでで、0.402を2進数の小数に直すと0.01100110になった。最後に0.912残っているので四捨五入すると、0.01100111となる。これに1を加えると1.01100111となる。これを8ビット右シフトすると1_0110_0111となった。これを10進数に変換すると359となる。これで計算することができた。

さて、式３を展開して、定数項を出すと下の式４が導ける。

R = (Y<<8 + 359*V - 45,952)>>8
G = (Y<<8 - 183*V - 88*V + 34,688)>>8
B = (Y<<8 + 454*V - 58,112)>>8

これを16進数に直すと下の式５となる。（2進数では書くのが面倒なため）

R = (Y<<8 + X"164"*V - X"B380")>>8
G = (Y<<8 - X"58"*U - X"B7"*V + X"8780")>>8
B = (Y<<8 + X"1C6"*U - X"E300")>>8

これからはこの式を元にYUVをRGBに変換することにする。演算のビット数は2+1+16 = 19ビットとする。

（2009/11/23 追記）
takepon256さんから式を展開しないで、U-128、V-128の演算をしたほうが良いとのご指摘を受けたので、上の式３で演算してみることにした。

ウッドデッキ完成

marsee — 2009-11-21T20:23:36+09:00

今まで、”ウッドデッキ作り１”、”ウッドデッキ作り2”で作ってきたウッドデッキが遂に完成した。
今日は奥さんが手伝ってくれたので、はかどったが、例によって喧嘩をしながら作ることになった。午前中に本体は完成したので、午後から塗装をした。奥さんの希望でキシラデコールの白を塗装。やっぱり、凄いハデだ。。。舞台みたい。かなり目立つことだろう。。。女の人は白いのが好きなのか？？？とりあえずまあまあの出来だった。今度は材料があまったので、上に置くテーブルやいすを作成予定。

ET2009に行ってきた

marsee — 2009-11-20T05:57:12+09:00

昨日、ET2009に行ってきた。

最初にAlteraブースへ、リコンフィギュレーションのデモを見せていただいた。でも、この機能はXilinxではすでに実装されて久しい気がした。次に10Gbps以上で伝送時のアイパターンを見せてもらった。50cmの伝送路だけど、10Gbps以上でアイが開いているのはすごい。FPGAでは初めてではないのかな？思えばVirtex2proXが出てきた時は10Gbpsだという触れ込みだったが、いつの間にか6.3Gbps になっていた。ここではマイ箸をいただいた。
次にXilinxブースへVirtex6でのPCIe Gen2 X8 でのDMA転送を見せていただいた。Virtex6はファンが付いているので良くわからない。PCIe Gen2 X8 ともなるとローカルバスがきつくなるはず。ローカルバスは64bit, 250MHzでタイミング的にきつめとのこと。。。そうなんでしょうね？
Spartan-6 FPGA SP605 Evaluation Kitが置いたあったので、じ～と見てきた。かなりDC-DCコンバータモジュールが多い。
もう少し、他のところを見て、後は、あまり見ないでセミナへ。
”デモでわかる!ソフトコア CPU を使ったFPGAのネットワーク・ソリューション”を受講。大体、SOPC BuilderやNios2の紹介だった。大体知っていることだった。
昼食は懐かしい方と外に食べに行った。いろいろお話が聞けて楽しかった。
”ModelSim を使いこなして FPGA 開発効率を上げる”は聞かないで飛ばしてしまった。
この時間を利用して、カメラモジュールメーカーのシキノハイテックに行って、カメラモジュールのデータシートをお願いしたら、やはりNDAで難しいとのことだった。NDAにかからないデータシートをお願いした。その後、ESP企画に行ったが、技術の担当者がいないとのことで、詳しい話は聞けなかった。

”ここまで進化した!低システムコスト化を実現するザイリンクス最新 FPGA、Virtex-6 & Spartan-6”を聞いた。低消費電力の話が多かった。やはり、この辺にフォーカスしているんだろうか？水平ブロックごとにクロックゲーティングができるそうだ。後で試してみたい。

”FPGAを活用した高速画像処理とデータ転送”は今、私も画像関係をやっているので、興味深く聞いた。5X5のラプラシアン・フィルタを使っているそうだ。DSPブロックでFIRフィルタを使っているとのこと。そうかそういう方法もあったな。いろいろIPがあるらしい。いろいろ試してみたくなった。

”FPGAの部分再構成の活用開発事例”は、今まで謎だった部分再構成が聞けて、とてもよかった。これだけでもET2009に来た価値がある。一番、興味深かったのはICAPというモジュールがあって、そこで、部分再構成を制御して、FPGA内のブロックRAMのデータを使って、部分再構成ができるということだった。これだと、再構成ブロックにもよるだろうが、かなり素早く、部分再構成をすることもできそう。部分再構成をするには、今はFEにお願いしないとだめなそうだが、来春のISE12.1からは標準で使えるようになるらしい。

最後にいつも恒例のクイーング・タウンのクリスマスツリー。今年は上に大きなハートマークが付いていた。