Sound über UART

Hitzkopf schrieb:
> ... einigermaßen verständlichen Qualität ...

Was heisst das für dich? Ein gängiges Format für WAV-Audio ist 16 
Bit-Samples bei einer Abtastfrequenz von 44.1 kHz. Das ist etwa 
CD-Qualität. Damit kommt man jedoch auf eine Datenrate von 705.6 kBit/s. 
So gesehen fällt UART dafür eher weg. Wenn du dich allerdings auch mit 8 
Bit Sound bei 8 kHz begnügen kannst, kann man das durchaus mit 
Interrupts und PWM auf ressourcensparende Art hinkriegen.

Was heißt "einigermaßen verständliche Qualität"? Und was heißt "nicht 
alle resourcen aufbrauchen"?  Wie kommen die Daten an? Kannst du dir das 
aussuchen? Was für eine Samplingrate und Auflösung willst du? Wenn du 
letzteres nicht beantworten kannst: Solls für Sprache oder Musik sein?

Prinzipiell: Man kann über die PWM geräusche erzeugen. So weit ich weiß 
(hab jetzt nix nachgeschlage) reicht das auch für Sprachqualität. 
CD-Qualität wirst du aber wohl nicht erreichen. Die Daten über UART zu 
bekommen sollte erstmal kein großes problem sein.

Sebastian

ISDN benutzt Komprimieralgorithmen nach dem ALaw-Verfahren. Dadurch 
werden kleinere Signale nichtlinear abgesenkt, um das 
Quantisierungsrauschen zu minimieren. Bei 8Bit/8kHz ohne Komprimierung 
hört sich das Ganze noch recht gruselig an, was weniger an der 
Samplerate, als an der niedrigen Bitzahl liegt.

Hat eigentlich irgendwer einmal Delta-Modulation (bin mir nicht sicher 
ob der Name stimmt) ausprobiert?

Ausgehend von einem Byte, bestimmt das nächste Bit (! nicht Byte) was zu 
geschehen hat.
1 .. Kurve geht 1 Einheit nach oben
0 .. Kurve geht 1 Einheit nach unten

Dh. mit 2 Byte kann man 9 Samples codieren (Bei 8 Bit pro Sample). Mit 3 
Bytes könnte man schon 17 Samples codieren.
In welchen Abständen man wieder ein Vollbyte einstreut wird sicherlich 
kritisch sein. Ausserdem wird die Kurvenform klarerweise nicht exakt 
codierbar sein - und genau deshalb frage ich, ob das schon jemand 
ausprobiert hat und wie gut es wirklich funktioniert.

Also ich kenne die Deltamodulation so, daß das folgende Byte die 
Abweichung zum vorhergehenden codiert. Ab und an werden die genauen 
Samples eingestreut. Die Bitkodierung wäre mir neu und bandbreitenmäßig 
sicher überfordert, da die Abweichung von einem Sample zum nächsten 
mehrere Quantisierungsstufen umfassen kann, die sich mit Bits nicht mehr 
abbilden lassen.

Travel Rec. schrieb:
> Also ich kenne die Deltamodulation so, daß das folgende Byte die
> Abweichung zum vorhergehenden codiert. Ab und an werden die genauen
> Samples eingestreut. Die Bitkodierung wäre mir neu und bandbreitenmäßig
> sicher überfordert, da die Abweichung von einem Sample zum nächsten
> mehrere Quantisierungsstufen umfassen kann, die sich mit Bits nicht mehr
> abbilden lassen.

Das waren wirklich einzelne Bits (oder wurden immer 2 zusammengefasst).
Die Idee stammt aus der c't, aus einer Zeit als es am PC nur den 
nervtötenden Quäker gab und Leisure Larry noch ohne obligate 
Unterstützung durch Soundkarten seine Abenteuer bestehen musste.

Karl heinz Buchegger schrieb:
> Hat eigentlich irgendwer einmal Delta-Modulation (bin mir nicht sicher
> ob der Name stimmt) ausprobiert?

Ja, sowohl als Delta-Sigma Wandler 1. Ordnung (da allerdings mit 20MHz 
Bitrate auf einem FPGA), als auch in der modifizierten ADPCM Version (zu 
der es auch eine AppNote von Atmel gibt).
Auf dem FPGA diente das als reiner DAC, also 16bit Daten rein, 1bit 
raus. Durch die hohe Bitrate reicht ein einfacher RC Tiefpass. Die 
Qualität ist aufgrund der hohen Bitrate sehr gut.

> Dh. mit 2 Byte kann man 9 Samples codieren (Bei 8 Bit pro Sample). Mit 3
> Bytes könnte man schon 17 Samples codieren.

Wobei aber die Anstiegsgeschwindigkeit auf 8 Schritte pro Byte begrenzt 
ist. Für einen Hub von 128 Schritten benötigt man daher 128Bits=16Bytes. 
Man müsste also die Samplerate 16-32x höher machen um die gleiche 
Bandbreite wie bei einem reinen PCM Signal zu erreichen. In der Praxis 
kommt man mit etwas weniger aus, denn üblicherweise haben hochfrequente 
Anteile eine niedrigere Amplitude.
Für eine echte Anwendung wenn man damit die Datenrate reduzieren möchte, 
sollte es aber dennoch zumindest die ADPCM Variante sein, die die 
Schrittweite dynamisch anpasst. Deren Qualität ist meiner Erfahrung nach 
aber sehr von dem Filter hinter dem DAC abhängen: Bei einem PCM Signal 
kann man zur Not auf das Filter verzichten ohne dass man sehr an 
Qualität verliert, bei ADPCM hört sich das Signal ohne Antialiasing 
Filter aber sehr bescheiden an.