geek porn

Просто большой и красивый медиапроигрыватель из 60-х.

Карательная электроника: Как нельзя разрабатывать интерфейс скоростной видеокамеры.

Кратко в статье будет:

Что же не так в первой же картинке: хоть и выглядит вполне аккуратно, или сказ о наводках и СВЧ чёрной цифровой магии и почему так делать нельзя.

Немного об отладочной плате FPGA и особенностях разработки.

Как сделать связь с ПК в сотни мегабит, менее 100мбит/сек, и как в том числе и тут словить кару.

Внимание: в статье несколько хайрез фоток и видео, много тех терминов и лютого DIY, возможен взрыв мозга! 

Начнём с пациента:

Что это на фото?

1. Белая плата - мозги: FPGA плата на базе Artix-7 от Xilinx, подключена к ПК по micro USB для прошивки и отладочных логов

2. Мини плата слева сверху - FTDI, обещала "скоростную" связь с компом...

3. Синяя плата справа сверху - сам модуль скоростной камеры с пимпкой "объектива" (извиняюсь за ругательство).

4. Куча проводков от ардуины.

Требовалось:

Захватить видеопоток с камеры и послать на ПК как есть, без сжатия, при этом достичь максимального количества кадров в секунду.

Что за зверь, FPGA плата?

Это процессор или миникомп как "малинка"? 

Нет, но она как процессор может исполнять алгоритм, считать и управлять чем-нибудь. 

По сути FPGA это набор блоков памяти, отдельных битов памяти и простых, проще сложения, логических элементов с управляемыми связями. А связями всего этого набора можно произвольно управлять софтом по своему желанию.

Стоп, а как оно считает, исполняет алгоритм и управляет? 

А тем что специальный софт разбивает алгоритм, написанный на си подобном языке, на отдельные блоки:
массивы размещает в большие блоки памяти, 

переменные разбивает на биты и размещает в отдельные аппаратные биты, 

вычисления, даже такие простые как инкремент разбивает на сотни и тысячи логических функций, для сложных использует готовые аппаратные блоки. 

И потом всё это соединяет вполне реальными физическими связями. И работает всё это на частотах в несколько сотен мегагерц. 

По сути алгоритм превращается в реальную и очень комплексную электрическую схему. Это настолько низкоуровневое программирование, что даже "ниже" не только ассемблера, но и машинных кодов и чёрт побери перфокарт!

100-200 Мгц медленно? и зачем такой дрочь нужен если есть обычная малинка или одноплатные ПК х86 на которых винда крутится? 

Нет, это не медленно и есть задачи, где не возможно обойтись без FPGA физически.

Первая фишка: в том что это не проц, который исполняет алгоритм шаг за шагом. Это куча связанного "железа" которая исполняет весь алгоритм одновременно! Тотальное 100% распараллеливание алгоритма, даже если в нём несколько сотен тысяч строк кода! 

Это даёт возможность такой магии, как сортировка массива за ноль тактов (например, в фильтре шума).

А ещё даёт возможность самому проектировать эмуляторы старых консолей и они будут работать в точности, нет, ТАК В ТАК, так-же как и их аппаратные дедушки, даже даёт возможность сэмулировать баги, и разные аппаратные нестабильности например в звуке чип-тюна ZX-Spectrum. 

А ещё это и чудовищное быстродействие: делать расчёты на 66 Мгц быстрее чем Core i7 на 3700 МГц? запросто! Именно поэтому ASIC (FPGA с предзаказанными, не изменяемыми связями) так полюбились всеми майнерами. 

Вторая принципиально непобедимая фишка: время реакции - раз всё работает параллельно и можно реагировать с нереальной скоростью, в десятки а порой единицы наносекунд. Робототехника, автопрома и оружейка - без FPGA и ASIC (захардкоженный FPGA) никак.

Третья фишка: можно реализовать любую переферию, любой интерфейс самому при помощи исходного кода, и если ты написал сам всё с нуля, включая интерфейсы, то это 100% переносимо, ну не мечта ли? Но с большими оговорками, и можно "отстрелить себе ногу", что я и сделал в интерфейсе камеры.

Модуль камеры:

Это плата модуля камеры: сверху чёрный цилиндр объектива, под ним чип сенсора который собственно и видит со всей логикой, который установлен на плате, два стабилизатора питания и разъём 40 контактный.

Камера: 

5 мегапикселей.

"Объектив" полное гавно: мылит даже на VGA разрешении, света собирает мало, не настраивается фокус. Но для отладки пойдёт.

Чип сенсора выдаёт RAW формат как в профессиональных фотокамерах, 

Интерфейс параллельный MIPI, он примитивный: каждый такт синхросигнала выдаёт 12 бит данных пикселя, с парой статусных сигналов "конец строки" и "конец кадра".

Для настройки юзает двух проводной I2C.

Коннектор - 40 пиновый, двухрядный с шагом 2.56мм, как в старых жестяках.

Казалось бы всё просто особенно для FPGA...

"Отстрел ноги"

Но чтоб достичь максимальной скорости надо выдать камере максимальную частоту в ~100Мгц (а с гармониками до гигагерца), от которой камера и тактируется, которая в свою очередь даёт обратно FPGA с сырыми данными изображения. 

А это очень быстро, даже слишком быстро и было наивно с моей стороны надеется, что можно отдельными проводками соединить и ничего за это не будет...

Будет!

Во первых: в стародавние времена, когда у жестяков был широченный ParallelATA 40 пиновый коннектор и такой же шлейф, то этот 40 жильный шлейф работал только до частот 30-60МГц, а далее уже нужно было использовать особый магический 80 жильный шлейф. И это не спроста: на таких частотах взаимные наводки очень сильно влияют и портят сигнал. Но в этой связке его использовать нельзя т.к. на основной FPGA плате нет такого же 40пинового разъёма, а мудаки из Xilinx ради маркетинга (ну и чтоб продавать только их доп платки по конской наценке) и несовместимости запилили 4 группы по 12 контактов в два ряда.

Во вторых: длинна ардуино-проводов разная да и на самой плате очень сильно различается длинна дорожек, а это критично на таких скорстях и если даже не из за скорости света то из за разной индуктивности - которая усиливает взимные наводки, разносит их по разным фазам ещё сильнее и превращает сигнал в "кашу".

В третьих: маркетологи посчитали что при помощи платы "всего" за 100 баксов нельзя давать заниматься серьёзными вещами. И поэтому два из четырёх 12 контактных коннекторов GPIO подключили через много килоомные резисторы тем самым зарезав частоту и "завалив форнты" (когда тактовая нарастает не слишком быстро чип камеры, из за шумов может не понять время переключение, это было одно или несколько).

Не делайте так! Не надо пытаться ардуино-проводками подключать такие быстрые (свыше 30 МГц и многобитные интерфейсы)

Попытки профиксить и прочие бесполезные трепыхания 

1. Тактовая пикселей MIPI что выходит из камеры оказалась в разы шумнее: это тактовая из FPGA которая набрала по пути до камеры шумы, а потом вернулась из камеры в FPGA набрав ещё шумов на обратном пути. Пришлось затактироваться внутренней частотой внутри FPGA что генерится и выдаётся наружу. 

Фейл: чип камеры при каждом старте настраивается чуток поразному и поэтому выходящяя из него тактовая тоже на пару наносекунд то отстаёт то опережает. 

Адский Костыль: Нужно вручную подстраивать каждый раз при каждом включении задержку.

2. Фейл: Взаимные шумы: так как лежит на первой картинке (плата связи рядом с платой камеры) не работает! В линке с ПК проскакивают лишние байты или он теряет байты. 

Адский Костыль:  

приходится буквально на пару сантиметров отгибать в сторону камеру вот так:

3. Мини Фейл: Ардуино проводки - они норовят отскачить при любом неосторожном движении любой платы! Это, просто, очень и очень не удобно, надо ОЧЕНЬ аккуратно всё двигать. 

Костыль: расковырял иголкой разъём чтоб лучше держалось ... помогло мало но вроде помогло.

4. Связь с ПК при помощи модуля FTDI2232H оказалось не настолько крутой как её рекламировала фирма.

Фейл: скорость вместо 480 мегабит оказалась всего в 100 мегабит, т.к. внутри ФТДИхи два канала и они прибиты гвоздями, уже 240мегабит, USB не умеет в 100% пропускной, уже 200Мегабит, а чип не сразу видит такт записи а через пол дополнительного такта: вот тебе и 100 мегабит. Дрочиться собирать из двух каналов один не стал - драйвер фтди перемашивает рандомно. Дрочь.

5. так же производитель камеры обманул: вместо 150 фпс оказалось 128 фпс, сам сенсор оказался очень тёмным на такой скорости.

Дополнительно было сделано

Т.к. камера выдаёт сырой рав-поток как в проф камерах, то его надо обрабатывать как это делают тулзы цифровой проявки такие как Adobe Light room.

Для этого запилил на верилоге свой видеопроц:

в нём и MIPI приёмник, и свой i2c контроллер и такие страшные слова как баланс белого, гамма-коррекция, коррекция дин. диапазона, шумодав (где сортируется за 0 тактов в медианном фильтре), ресайз, усиление и коррекция цветов.

схемка для пущего устрашения (to NN это выход в фтди, и спойлер темы будущей статьи ;):

Итог и что получилось сделать:

Оно заработало:

слева рендеринг на ПК при помощи OpenCV, 

справа отладочная консоль в формате VT100 с цветами и свистелко-перделками (реализованный аппаратно на FPGA при помощи той же логики и такой-то матери), да я люблю красиво, дорого и богато.

В первую секунду видна первичная инициализация и пуск камеры с логом адресов и значений команд записи.

Далее я ручками, посылаю текстовые команды в FPGA (лексический интерпретатор команд тоже сам сделал, тоже на логике) и настраиваю яркость и чёртову фазу сигналов, видно что после подстройки фазы обильный "розовый снег" исчезает.

После я машу перед камерой древним смартом с настроечной таблицей цветов.

косяки: 

1. т.к. по скорости FTDI подвела то только 64 кадра в сек, в среднем каждый второй пропускается.

2. есть местами мусор в виде снега и цветных кластеров (показаны красными стрелочками)

3. сам модуль камеры на такой скорости оказалось лютым гавном, мутная, и шумов много т.к. ISO задран к небесам.

Использованные ресурсы чипа:

Ушло примерно 200 часов моего времени на разработку, из них 150 на видео проц (raw --> rgb).

Вывод: 

Не делайте так! Не надо пытаться ардуино-проводками подключать такие быстрые (свыше 30 МГц и многобитные интерфейсы). Именно поэтому профессионалы порой недолюбливают ардуинщиков за такие дикие сопли с ардуино-проводками. 

А отладить камеру и ip-корку (аппаратная либа) видеопроца я всё-таки смог. Благо сам алгоритм разработал и верифицировал формально и математически, а на FPGA только проверил, что оно в принципе работает и понял что надо копать в сторону само синхронных синфазных LVDS гигабитных интерфейсов без тактовой и всего этого дроча с шумами.

На этом всё, вот в завершение фотка с топологией чипа (светлосиним заюзанные аппаратные ячейки), зачем? незнай, просто красивый город как из сим-сити вышел.

Арифмометр Mercedes R44SM - самый новый

Когда-то я уже публиковал пост про арифмометр Mercedes - про самую первую автоматическую модель этой фирмы.

А сегодня я покажу последнюю их модель, появившуюся в конце 50-х, и почти десять лет успешно конкурировавшую с первыми электронными калькуляторами. В комплекте автоматизация всего чего только можно, клавиатура на две сотни клавиш и счётное устройство на 450 операций в минуту - едва ли не втрое быстрее, чем у той первой модели, и в полтора раза быстрее типичных машин 50-х годов.

Блогер построил самый большой в мире редуктор, чтобы продемонстрировать число гуго́л (10^100)

Работа автоматического арифмометра, который помнит Ленина

Ура! Ещё одна мечта реализована! Привёз из Германии и за неделю плотной работы починил первый в мире автоматический арифмометр, Mercedes Euklid VIII.

Его бесклавиатурная версия появилась ещё до первой мировой, а мой экземпляр 1922 года помнит Ленина!

Выпускалось это чудо до 1934 года, потом на его место пришли новые модели, похожие по функциональности, но более эргономичные. Потому что у Mercedes Euklid VIII эргономика чудовищная: например, в 1931 году на Rheinmetall SASL, как и на современном калькуляторе, для запуска деления надо было нажать одну кнопку, а здесь - установить положение 7 (семи!) рычагов!Но работает ведь!

Летний Комикет 2019 (C96) с необычной стороны, фотоотчёт.

Если кто не знает: комикет это крупнейшая в Японии выставка самодельной манги, журналов и книг от хоббистов. Посещаемость порядка нескольких миллионов человек.

Чего тут НЕ будет: хайповых и новых аниме тайтлов, косплея. Про них я рассказывал в предыдущих своих обзорах, и кому интересно милости прошу в последние несколько моих постов.

Чего внутри много будет: тохи, музыки и аниме кукл, разного стафа и химии с грибами.

Так-же будет немного фриков и толпы.

Что тут внезапно будет: IT, железо и металл!

Внимание: ОЧЕНЬ много фото (80+ шт), поэтому, не забудь про свой мобильный инет!

И очень много японцев, не задохнись, не упади в обморок от духоты и давки!

это было фото в момент закрытия, почти все рассосались, и это только один из 8 залов!

Итак, начну с формата и как в целом всё было:

Комикет проходил на этот раз 4 дня, с 9 по 12 августа включительно.

Проходил он как обычно, в Биг-Сайте, но на этот раз не использовался восточный блок с известным всем «коридором смерти», а использовались западный и внезапно южный.

Вот план зданий с официального онлайн-каталога комикета(который кстати платный)

Наконец-то, внутри были работающие кондиционеры!!!

ссылкана сам каталог:https://webcatalog.circle.ms/?success=1

Расписание комикета:

1 день(игры\разное).

южный1-2: флотская коллекция и азурелейн

южный3-4: игры, в том числе настолки, Ensemble Stars!

западный1-2:  TYPE-MOON (фейт и прочие игры),

западный3-4: 刀剣乱舞? сетевые и социальные игры

2 день(женский день):

южный1-2: GirlsundPanzer, прочее аниме, девчачье аниме

южный3-4: Детектив конан, атака титанов, FC кроме лайтновелл (компания)

западный1-2: Юринальду, おそ松さん??,TIGER&BUNNY, фильмы, картины,музыка, мужские айдолы, FC(фанфики)

западный3-4: Haikyuu!!, World Trigger, Blood Blockade Battlefront, Kuroko no Basuke

 судя по всему - яоя будет много в этот день

3 день(мужской день):

южный1-2: Додзи и игры для мужской аудитории и игры включая лоликон и прочий хентай

южный3-4: Live life, Idol master

западный1-2: Образовательная манга, Информ технологии, критика, и тд

западный3-4: Для подростков и детей, история искусство

4 день(мужской день):

южный1-2: Оригинальные и прочие журналы и тд, прочие цифровые и IT штуки (каталоги эл. компонентов, каталоги текстур и тд)

южный3-4: ТОХОТА, порнософт и игры, включая жесть

западный1-2: хентай и додзи для м, паравозики и путешествия, мини-макеты и модели (как свондерфеста)

западный3-4: косплей и прочее мужское (эро и тд)

Я был в последний день перед закрытием.

Начнём с продавцов-фриков:

Эти уже не первый год на комикете торчат и всегда собирают вокруг себя толпы, отличный маркетинг:

А это просто пародия на объявление в Японии новой эры «Рейва» нового императора:

А некоторые для украшения стола и привлечения внимания, вместе с товаром просто садят плюшевого котика с плюшевыми свечками, колыхающимися на ветру, очень мило:

Продавалось много разных забавных штук:

Например, бутылочки с Иа и высушенными и залитыми эпоксидкой цветами.

Или висюльки с разными химическими формулами веществ и взрывчатки

Иботэновая кислота содержится в мухоморах и применяется для*роскомнадзор*

Тринитротоулол служит для изготовления *роскомнадзор*

А это вообще один сплошной *роскомнадзор*

Брелок с галлием, берёшь в руки и он плавится, а благодаря спец присадкам очень интересно кристаллизуется (идеальная штука чтоб занять руки когда думаешь):

Аниме – куклы, их было на удивление больше чем в прошлом году и качеством побольше (ну или я вошёл во вкус), и все они выполнены очень качественно, особенно одежда и прочие мелкие детали, фотки можно увеличивать и рассмотреть в подробных деталях:

Очень интересно что рядом с каждой куклой есть свой фотоальбом или несколько фотосетов .

И тут тоже:

А тут с куклами продаются и серёжки для них:

А тут на кукле цепочка и ключик стальные и отлично состаренные

А это куклы-посетительницы комикета с картой южного блока (где они и выставлены)

Для себя с удивлением обнаружил, что есть отдельный вид искусства и товаров на комикете - журналы с фотосетами кукол

А некоторые фотографировались даже в снежной России:

Или в Европе:

Далее куклы плавно перешли в Touhou project

Подставки под пиво из пробкового дерева с портретами тохо-девочек:

Огроменные, до полуметра, полупрозрачные акриловые дощечки полуметровой длинны:

Разные постеры:

И арты знаменитых художников, например kotoinari (flandore):

Или шедевры в рамке:

И даже в рамке но на пробковом дереве

Очень понравился артбук с очень хорошей полиграфией, непросто блестит бумага, а будто прошита серебристыми нитями и на ощупь как-будто пергамент:

шик! от таких тактильных ощущений хочется умереть и быть кремированным

Купил себе такой и ещё вот такой вот артбук по обитателям особняка:

Так же были эма с тохо-девочками (дощечки для желаний, с обратной стороны написать желание и повесить в храме)

Рейму: Сдать экзамены, и да, ящик для пожертвований там, и в обязательно за себя тоже сделай прежде чем покупать за другого. Кстати сегодня храм закрыт,завтра займусь.

Арису: Собираешь куклы … ЧТОООО???

Сатори: Грёбанный лоликонщик!

Уцухо: ядерная реакция вышла из под контроля (Я учёный, верь мне)

Пачи: Не видишь я читаю? НЕ МЕШАЙ!! (да и мне так комфортно)

Сырно: Оснащение кондеем комнаты закончено, текущая температура-58.6. (Супер комфортно да?)

Конпаку: Твою душу разрублю (Этим мечом)

Юкари: Отдых круглый год, а инцидент как нибудь потом.

Мариса: Данмаку - это вызов! Выживаемость 1% (до сих пор не пройдена)

Ремилия: Данмаку – пан или пропал, требуются добровольцы (на этот раз не подведу)

Сакуя: Все вторженцы полностью зачищены (а в следующий раз не пройдут!)

Так же продавалась всякая разная музыка по тохе:

К музыке кстати прилагались порой просто отличные плакаты:

Я же себе купил

Покупаю диски потому-что:

1. половину вообще никогда на ютубе и прочих соцсетях не опубликуют,

2. Нередко внутри CD дисков есть скидочные талоны и спец акции

3. С CD дисками дают квестовые талоны, собрав которые можно получить билет на концерт.

4. Сами по себе диски отличные (но я так думаю пока мне их девать есть куда)

Но не только тохой единой, были и игры данмаку похожие на тоху, вот например:

Рядом с Тохой разместился сектор с IT журналами и комповым железом.

Прямо-таки вспоминается баш: это канал тохи? Да? Пропатчить KDEпод FreeBSD? 

Книги по администрированию и devops

POSIXи хаки файловые систем

Ну и веб конечно же

А теперь перейдём от гик-эро к гик-порну, это уже «18+»:

Самодельные клавиатуры

и полно-размерные кастомные клавиши на клавиатуры в виде смайликов и персонажей

Больше клавиатур и дизайна, во славу Лебедева!

Так стоп!!! СТОП! ЭТО НЕ КЛАВИША!!! ЭТО МИМИК!!!

Цыганские клавиатуры

А теперь ребята SM и BDSM (без инженерного образования вход воспрещён, маленькие ещё, это 30+ как минимум):

Программирование микроконтроллеров ESP32 и платы расширений к ним и журналы на эту тему:

Кстати слева разместился самодельный аудиопроц и цап (для любителей ЦИФРОВОЙ аудиофилии) на FPGA.

Дисплей с механической развёрткой на вентиляторе, крутая затея, и статус компа отображает и обдувает тебя и всё от USB, а так же стрелочный индикатор загрузки CPU .

Аппаратная трековая музыка а-ля Спектрум, на основе малинки и оригинальном чипе от Ямахи

Эмуляторы мини компов PC98 (чисто японская тема, 8086 но несовместимый с PC – да они любят создавать нестандартные платформы, называть общемировыми именами и страдать страдать страдать, реально садо-мазо, и им такое ретро очень нравится) на базе малинки

корпус в разборе и цены

Ну и просто гик-лоликон (кнопка-шота-кун):

А теперь совсем уже гуро и разчленёнка процов на мелкую программируемую логику:

Это журналы по разработки новых процов и ASIC ов на базе FPGA,это в разы убойнее GPU по скорости, а некоторые задачи можно решать за нулевое время, например отсортировать массив за 1 такт: каждый такт выдавать на вход массивив, и тут же получать уже отсортированный с предыдущего такта. Как вам любители тупых задач на собеседовании такое? А?

Да японские хоббисты умеют даже в такой хайтек, за который платят больше всех в мире и охотятся многие стартапы.

А теперь немного о грустном

Крупным планом:

Кстати, как и на фесте косплея, тут была коробка для сбора денег – её забили одними купюрами почти сразу до отказа (а купюры в Японии эквивалентом минимум 10 баксам).

Просто красивые постеры

На этом о самом комикете всё, но рядом с комикетом в соседнем здании, как раз к такой толпе, привезли фанатский хлам западных рок иметалл групп.

За это я и люблю комикет, что к нему много всего привозят, то выставки гоночных авто, то выставки достижений ИТ и ИИ. А на этот раз МЕТАЛЛ:

Футболки:

Винишко SLAYER

Оригиналы золотых дисков

Винишко:

На этом всё, вот вам хикки-крабик который живёт в речке Аракавав центре Токио (да экология в центре мегаполиса настолько хорошая, что там крабы кишат и из-под ног разбегаются)

Работа арифмометра Rheinmetall SASL IIC