Аппаратное демо

Демосцена в контексте демо/интро обычно ассоциируется с программами. Это верно даже для большинства работ в наиболее "отмороженной" номинации Wild demo, о которой я писал в прошлой статье ^[1]. Однако, до появления микропроцессоров и повсеместного распространения цифровых решений, была целая эпоха, когда никого не удивляло, что изображения и даже анимационные эффекты создавались при помощи электронных схем не содержавших процессора и, соответственно, программы. В этом году мы добавили на Chaos Constructions ^[2] конкурс на эту тему и данной статьей хотелось бы подсказать потенциальным авторам несколько направлений "на подумать".

Для начала, правила. Конкурс ^[3] называется "Hardware demo":

Принимаются самодельные электронные устройства, формирующие на экране аналогового осциллографа интересное статическое или динамическое изображение.

Мы подключим ваше устройство к X и Y каналам осциллографа, запишем видео и покажем его на большом экране. Как и по другим конкурсам, победитель будет определён голосованием присутствующих на фестивале.

Ограничения: нельзя использовать микропроцессоры и микроконтроллеры, FPGA, ОЗУ, ПЗУ.

Почему такие ограничения? Смысл в том, чтобы люди не использовали прошивку с сигналом заранее сгенерённым на компьютере - oscillofun и пр., а сами попытались придумать, как получить изображение аппаратно. То есть это не запрет на цифровые схемы - отдельные триггеры, регистры, счётчики и т.п. использовать, разумеется, можно (если есть сомнения, всегда можно нас спросить).
По той же причине допускаются только электронные, а не электромеханические, устройства. Опять же, чтобы исключить заранее записанный (скажем, на магнитофон) сигнал.

Теперь, когда с правилами и ограничениями прояснили, можно обсудить, какие же возможности получить картинку или изображения остались. Первое, что приходит в голову - конечно получение фигур Лиссажу подачей разных синусоид на оба канала осциллографа. Но это элементарно и не очень интересно - ведь в мире сигналов бывают не только гармонические колебания. Можно для начала взять функциональный генератор и поиграться с разными формами сигнала и их фазой. Например ступеньки дадут вот такое:

Хотя луч нигде не гасится (вход Z не используется), точки вполне себе отдельные, поскольку в ступеньках сигнал изменяется так быстро (и, соответственно, луч перемещается так быстро) что люминофор не успевает начать светиться.
Можно предположить, что схема из, скажем, счётчиков/регистров и R-2R ЦАП-а из горстки резистров даст уже что-то любопытное.

Альтернативно можно взять несколько генераторов (например, XR2206 ^[4]), промодулировать одним другой и поиграться формой, частотой, фазой сигналов. Вообще, это именно демосценерский подход, когда по ходу дела что-то допиливается, в надежде получить интересный эффект. И нередко такой эффект получается непреднамеренно.

Есть и другой путь - вот что можно получить на двух транзисторах, нескольких конденсаторах и индуктивностях:

Это ^[5] генератор хаотических колебаний. Взависимости от параметров компонентов, даёт вот такие красивые картинки:

А вот простая схема на NE556 (два генератора) реализует симпатичный эффект полёта в космосе:

Эта ^[6] схема на двух NE555 изображает отражающийся от "стенок" экрана мячик (здесь, правда, используется ещё и вход Z осциллографа, но это явно можно решить):

Ну и наконец часы ^[7] показывающие цифры, состоящие из фрагментов фигур Лиссажу. Фрагменты полностью формируются аналоговыми схемами, правда для позиционирования их относительно друг друга (и, собственно, подсчёта времени) используется простой микроконтроллер.

Да, обзор возможных подходов к решению задачи конечно будет неполным без упоминания игры Pong ^[8] на нескольких простых аналоговых и цифровых микросхемах.

В целом хотелось продемонстрировать, что сравнительно несложными чисто аппаратными средствами можно добиться довольно интересных эффектов, причём в плане экспериментов здесь поле непаханное - судя по всему, мало кто занимался подобным.

Напомню, что Chaos Constructions ^[2] пройдёт 23-24 августа в Питере (ДК Кирова). Вход свободный и бесплатный, регистрация не требуется.