Honzíkovy vláčky

Jak zprovoznit DCC zvukový dekodér pro příslušenství

Autor: Jan Hlaváček, Jindřich Fučík Vydáno: 30.1.2013

Začátkem prosince 2012 jsme informovali, že v rámci systému DIGI-CZ spatřil světlo světa další modul, který dostal označení DCC zvukový dekodér pro příslušenství (DIGI-CZ 020). Poprvé o něm píšeme ZDE. Mezi tím se nám podařilo připravit první sérii těchto dekodérů pro event. zájemce. Na lednové „burze“ se o něj přihlásil první zákazník, leč shodou okolností se ukázalo, že holduje analogovému provozu na kolejišti. Pro něj bohužel tento modul řešením není.

Není-li tedy DCC zvukový dekodér vhodný pro analogové kolejiště, pro koho tedy vhodný je? Laciné by bylo tvrdit, že je vhodný pro digitálně řízené kolejiště. Ono se ale ukazuje, že ani zdaleka neexistuje jednoduchá dělicí rovina mezi analogem a digitálem. V praxi se totiž rozmohlo několik dalších variantních řešení. Mnoho lidí třeba používá pro jízdu základní set ROCO MultiMaus, výhybky pak ovládá manuálně. V takovém případě už DCC zvukový dekodér pochopitelně použitelný je.
Jelikož ne každý rozumí odborné mluvě inženýrů (já sám také velmi často tápu), není divu, že se vyrojily otázky, jak z modulu vyloudit alespoň nějaké zvuky. Doufám, že další řádky pomohou lépe pochopit, jak zprovoznit tento velmi zajímavý dekodér z dílny Jindry Fučíka.
Připomínám, že na začátku vývoje zvukového dekodéru bylo jasné zadání, které autor splnil a navíc jej doplnil vlastním řešením některých detailů. Předně, do kolejiště lze umístit až čtyři reproduktory. To znamená, že např. zvuk zvonu z kostela, zvuk motorové pily z lesa, zvuk nádražního hlášení z nádraží atd. může vycházet buď přesně (při instalaci reproduktoru přímo do kostelu apod.), nebo přibližně z místa, se kterým souvisí. Modelář si může nahrát, příp. stáhnout z internetu, jakýkoliv zvuk podle své libosti (ve formátu .wav), přičemž zvuky lze kdykoliv změnit (přehrát jiným zvukem). Konečně, velmi důležitou podmínkou konstrukce bylo, že zvuky by v žádném případě neměly rušit (regulace hlasitosti), a když už, kdykoliv musí existovat možnost jejich vypnutí. Zbývá dodat, že dekodér je schopen zpracovat celkem osm zvuků, tedy sedm zvuků slyšitelných a k tomu „ticho“.

Zdroj zvuků a jejich úprava

Dekodér „čerpá“ zvuky z SD karty (v provedení MMC, SD, SD2 a SDHC). Soubory jsou nahrané v kořenovém adresáři této paměti v nekomprimovaném PCM/WAVE formátu (soubory s koncovkou wav). Jejich označení musí být 001.wav, 002.wav až 007.wav, nikoliv tedy třeba „zvon.wav“. To znamená, že modelář si musí poznamenat, jaké reálné zvuky se skrývají v jednotlivých souborech. Z číselného názvu to nejspíš nepozná. (Za úvahu stojí vytvořit si na kartě textový soubor s popisem – například jmena.txt)
Pokud jde o zvuky různých ručních či motorových nářadí či strojů (pila, kladivo, svářecí souprava, kombajn aj.), kostelních zvonů, dopravních prostředků (auto, traktor, buldozer aj.), výrobních provozů (strojírenský podnik, kamenolom, pila atd.), ale také o charakteristické zvuky zvířat (pes, krávy na pastvě, ovce, ptáci aj.) atd., včetně zvuků „pozadí“, tak tyto lze získat buď vlastní nahrávkou v reálných podmínkách, anebo si je lze stáhnout z internetu ze specializovaných webů. Weby obsahující databanky zvuků ale občas vyžadují platbu za každý stáhnutý soubor. Výhodou je, že zvuky jsou zde utříděny (např. podle druhů) a lze je vyhledávat. Jistým negativem je, že záznamy jsou relativně velmi krátké (obvykle do 5 sec.) a zachycují spíše jen sekvenci charakteristického zvuku. Např. jeden soubor obsahuje zvuk nastartování motorové pily, několik náběhů otáček motoru a dost. Jiný soubor pak obsahuje zvuk pily v plném výkonu při řezání kmente atd.
To znamená, že pro DCC zvukový dekodér bude účelné si jednotlivé zvuky (v závislosti na scenérii kolejiště) dopředu připravit (sestříhat). Dekodér sice lze naprogramovat tak, že zvuk se opakuje ve smyčce, ale každý mi dá jistě za pravdu, že není nic nervy drásajícího, jak stále dokola se opakující krátký zvuk. Kvalitní úprava zvukové nahrávky (sestřih) se jistě předpokládá u většiny nahrávek reálných zvuků v přírodě, stejně jako všelijakých hlášení imitujících nádražní rozhlas. K tomuto účelu je nutné mít k dispozici nějaký zvukový editor. Stejnou službu poskytne i byť jen jednoduchý program na úpravu videa.

Příklad postupu: Z webu FindSounds – ZDE – jsem si stáhnul několik souborů se zvukem motorové pily, které jsem si otevřel v programu Adobe Audition. Postupně jsem z nich sestavil jeden soubor, ve kterém je slyšet nastartování pily, několik náběhů otáček, pak přiměřeně dlouhý (naklonovaný) zvuk řezaní, spadnutí otáček a zastavení pily, a konečně krátká pauza (se zvukem „pozadí“) na začátku a na konci záznamu (obr. 1). Celková délka zvukového záznamu je asi 25 vt.. Soubor uložený ve formátu .wav má 238 kB. Krátká pauza na začátku a na konci záznamu je důležitá pro event. naprogramování opakování tohoto zvuku ve smyčce. V Adobe Audition lze pochopitelně zvuky upravit z řady pohledů (hlasitost, barva, ozvěna aj.). Ale také – jak bude uvedeno dále – z hlediska stereo či mono záznamu, kdy bude možné poslat zvuk jen do jednoho z páru reproduktorů.

Obr. 1 – Grafické vyjádření zvukového záznamu motorové pily v programu Adobe Audition – v provedení MONO

Obr. 2 – Grafické vyjádření zvukového záznamu motorové pily v programu Adobe Audition – v provedení STEREO (levý kanál nahoře, pravý kanál dole)

Audiozáznam motorové pily – ZDE

Tyto úpravy záznamů nejspíš budou potřeba i u studiových nahrávek, např. nejrůznějších hlášení nádražního rozhlasu. V tomto ohledu ovšem nemohu radit, protože jsem ještě žádnou takovou nahrávku nevytvořil. Už dávno mne předběhl Radek Wimmer. Na jeho kolejišti ve Žďáře nad Sázavou už nádražní hlášení fungují (namluvené jeho manželkou).

Poznámka: V této souvislosti připojujeme odkaz na speciální software dostupný na webu LKsoft – ZDE, který byl zřejmě účelově vytvořen pro domácí nahrávky hlášení staničního rozhlasu. Užití tohoto software je možné za dodržení licenčních podmínek uvedených tamtéž.

Poznámky k instalaci DCC zvukového dekodéru pro příslušenství

Jak je uvedeno v původním návodu – ZDE – k provozu DCC zvukového dekodéru pro příslušenství (DIGI-CZ 20) je potřeba základnová stanice (DIGI-CZ 21) – ZDE. Zapojení obou modulů je patrné z obr. 3.

Obr. 3 Schéma zapojení základnové stanice a DCC zvukového dekodéru příslušenstív

V praxi to znamená pořídit si propojovací čtyř-žilový vodič na obou koncích opatřený konektory, kterým se propojí podle schematu piny A, D, +, – na obou modulech. Na základnové stanici se na svorky označené J, K přivede signál z centrály DCC systému, na svorky označené „napájení“ se přivede napětí 12 – 16V střídavých, nebo 14 – 18V stejnosměrných. Reproduktory (podle vlastní volby s impedancí 4, 8 či 16 ohmů) se připojí na piny čtyř výstupů označené A, B, C, D na zvukovém modulu. Vyzkoušel jsem reproduktory o průměru 23 mm a 57 mm. Ty větší byly pochopitelně hlasitější, takže nejspíš bude potřeba snížit jejich hlasitost příslušným potenciometrem, trimrem, nebo alespoň rezistorem (autor navrhuje hodnotu kolem 5 – 20 ohmů, ale jelikož výkon zařízení může přesáhnout 1W, je potřebné volit součástky dimenzované minimálně pro 1,5W). Tuto úpravu ale doporučuji udělat až po zabudování reproduktorů do kolejiště a odzkoušení slyšitelnosti zvuků. Jde o to, že reproduktory budou ve většině případů instalované vespod kolejiště, kde může dojít k zeslabení zvuků např. díky konstrukci rámu kolejiště.
Při umisťování reproduktorů je nutné mít na paměti, že u popisované čtyř-reproduktorové verze budou vycházet zvuky vždy ze dvou (A+B nebo C+D), anebo současně ze všech čtyřech reproduktorů (A+B+C+D).

Není to tak úplně pravda, protože lze docílit i toho, aby zvuk vycházel pouze z jediného reproduktoru, třeba C, který bude umístěn někde v lese, kde dělníci kácí stromy. K tomu je ovšem nutná předchozí úprava stereo-záznamu tohoto zvuku (třeba již zmíněné motorové pily) v editoru (obr. 4). Zvuk bude nahrán jen v jednom kanálu (není důležité, jestli v pravém nebo levém) a z něho bude zvuk reprodukován, zatímco v opačném kanálu bude zvuk vymazán, takže druhý kanál bude „hrát ticho“. Samozřejmě, že kanál nesoucí zvuk musí mít výstup do reproduktoru, který bude umístěn v příslušném místě kolejiště .

Obr. 4 – Zvuk motorové pily upravený v editoru tak, aby „hrál“ jenom jeden kanál, v tomto případě levý

Spouštění zvuků v DCC kolejišti

Když budeme mít připravené jednotlivé zvukové soubory v počítači, přejmenujeme je na soubory 001.wav, 002.wav atd. (viz výše) a zkopírujeme je do kořenového adresáře SD karty, karta se zasune do slotu ve zvukovém dekodéru. Předpokládejme, že základnová stanice a dekodér jsou propojené, že na vstupu je připojeno napájení 12V a signál J, K od centrály, na výstupu jsou pak připojeny čtyři reproduktory.
V tomto okamžiku je ale nutné připomenout, že ovladače užívané na digitálně řízeném kolejišti mohou být rozmanité. V prvé řadě je nutné zmínit profesionální „standardní“ ovladače známé pod poznačením MultiMaus (ROCO) nebo LH100, resp. LH90 (LENZ). Z nabídky DIGI-CZ lze vzpomenou ovladače označené jako MiniMaus (DIGI-CZ 015) a především pak ovladač příslušenství XbusTCO (DIGI-CZ 002), který se svou konstrukcí zásadně vymyká ovladačům připomínajícím dálkový ovladač k televizi.
Jak podrobně popisujeme ve stati Honzíkovo kolejiště (14) – ZDE, ovladač příslušenství XbusTCO slouží k ovládání výhybek a příslušenství pomocí tlačítek nebo jednopólových páčkových spínačů. Ke každému spínači je do série připojená dioda a tato dvojice je zapojená do matice vždy mezi jeden řádek a jeden sloupec. Matice má 15 sloupců a 7 řádek, takže lze ovládat výhybky s adresami 1 až 105, což umožňuje ovládat 105 výhybek přepínači, nebo poloviční počet výhybek tlačítky (blíže v cit. stati).
V etapě plánování instalace dekodérů a dalších komponentů do kolejiště v případě jejich ovládání ovladačem XbusTCO je tedy nutné vědět, že jedním tlačítkovým TCO lze zvládnout maximálně 52 výhybek, tedy max. 13 dekodérů. Což rozhodně není málo. Na druhou stranu je ale nutné hned konstatovat, že v současnosti není v nabídce DIGI-CZ nějaký „mini-ovladač TCO“, který by zvládnul ovládání jen dejme tomu čtyř „výhybek“. Problém je v ceně, protože elektronické jádro takového modulu by muselo být stejné jako u „velké“ verze TCO, takže jeho cena by byla stejná.
Vraťme se ale pro zjednodušení k variantě, že DCC zvukový dekodér (obsahující obrazně řečeno čtyři „výhybky“ s polohami A a B) budeme ovládán z profesionálního ovladače LENZ nebo ROCO. Po zapnutí napájení a ovladače se nejdříve musí na ovladači nastavit režim „provoz výhybky“.
V případě systému LENZ se na ovladači opakovaným stiskem tlačítka „F“ zvolí režim S/W a zadá se hodnota „1“ (a stiskne Enter). Po stisknutí tlačítka „+“ se spustí zvuk obsažený v souboru 001.wav. Po stisknutí tlačítka „-“ se pak vrátí „ticho“. Ano, to je onen osmý zvuk, který bude mnohdy něco jako záchranný kruh na lodi :-). Při zadání hodnoty „2“ v S/W a po stisknutím tlačítka „+“ nebo „-“ se ozvou další zvuky obsažené v paměti karty pod názvem souborů 002.wav a 003.wav – dále viz tabulka.
1- = ticho
1+ = 001.wav
2- = 002.wav
2+ = 003.wav
3- = 004.wav
3+ = 005.wav
4- = 006.wav
4+ = 007.wav

To, že se u DCC zvukového dekodéru používají „výhybky“ dostupné přes S/W 1 až 4 je definováno v CV1 (a CV9), platí jen v případě použití systému LENZ. Defaultě je v CV1 a CV9 je tam nastavena hodnota „1“, ale jak známo, v tomto ohledu existuje zásadní rozdíl mezi digitálními systémy LENZ a ROCO. Tak jaké hodnoty „výhybek“ bude třeba zvolit v systému ROCO?

Počítá se to takto:
LENZ: hodnota CV1*4, tj. v daném případě 1*4=4 – je ovládána poslední „výhybka“,
ROCO: hodnota CV1*4+1, tj. v daném případě (1*4)+1=5 – je ovládána první „výhybka“;

Jestliže v DCC plánu kolejiště ale bude potřeba stanovit jiné očíslování „výhybek“ pro zvukový dekodér – např. proto, že jejich ovládání bude prováděno pomocí XbusTCO (viz výše), ale i proto, že v plánu jsou už prostě výhybky 1 až 4 přiřezané -, je nutné nahlédnout do adresního plánu TCO a v tabulce čísel výhybek pro TCO najít volné pozice. V mém případě taková rezerva čtveřice čísel existuje počínaje číslem 65, tj. 65, 66, 67, 68. Používám systém LENZ, to tedy znamená, že do CV1 a CV9 je nutné vložit hodnotu 17 (68/4=17).

Nastavení zvuků z reproduktorů

Čtyř reproduktorový DCC zvukový dekodér příslušenství umožňuje naprogramovat poslech zvuků v několika variantách. Provádí se to vkládáním vypočítaných hodnot do CV.
Dekodér je definovaný jako stereo se dvěmi zesilovači, které lze samostatně zapínat a vypínat. Lze tedy umístit jednu dvojici reproduktorů například do přední části kolejiště, druhou do zadní části kolejiště. Nebo jednu dvojici do nádražní budovy a druhou dvojici do kostelíku. Dekodér dokáže přehrát zvuky jak stereo, tak mono, a to jak v režimu šestnáct tak osm bitů, jakož i v různých rychlostech vzorkování až do 44 kHz. Ale to už bylo řečeno.
Pokud se spokojíme s jednokanálovým (mono) přehráváním, je možné rozdělit reproduktory na čtyři místa, ale stále je nutné mít na paměti, že dekodér stále generuje zvuk ve stereo verzi a fakt, že na jednom kanále je reprodukováno „ticho“, to je jen technickou implementací (viz výše). Dekodér tedy umožňuje aktivovat reproduktory A+B a/nebo C+D. Nebo po úpravě stereozáznamu třeba jen jeden z reproduktorů A, B, C nebo D.

Popis CV

Dekodér umožňuje definovat pouze jednoduché vlastnosti přehrávání, kterými jsou opakování a přerušitelnost. Jsou definovány tyto čtyři způsoby (režimy):
0 – zvuk s opakováním, který lze přerušit při zadání jiného zvuku (vhodné například pro ruchy v továrnách, motorové pily apod.),
1 – zvuk s opakováním, který nelze přerušit jinde než na konci opakování (vhodné například pro zvuk zvonu; příklad: zvon zvoní bim-bam, bim-bam a pokud zadáme konec, tak zvuk dokončí úplné “bam” a skončí),
2 – zvuk bez opakování, který lze přerušit,
3 – zvuk bez opakování, který nelze přerušit (vhodné pro staniční hlášení, to zazní právě jednou a vždy celé).

U čtyř reproduktorové verze je nutné též zadat číslo představující, ze kterých reproduktorů bude zvuk slyšet:
4 = zvuk z reproduktorů A+B, nebo
8 = zvuk z reproduktorů C+D
Poznámka: Pokud nebude zadán žádný reproduktor, zvuk sice bude generován, ale nebude slyšet.

Programování DCC zvukového dekodéru pro příslušenství

Princip výpočtu hodnoty pro CV 34 až 40 spočívá v součtu režimu a čísla reproduktorů (lze zvolit i oboje reproduktory). Tím dostaneme číslo, které vložíme do CV odpovídající příslušnému zvuku (viz tabulka dále):
Jinými slovy, ze kterého reproduktoru se ozve konkrétní zvuk 001.wav až 007.wav, se definuje v CV34 až CV40:
CV34 = 001.wav
CV35 = 002.wav
..
CV40 = 007.wav

Do těchto CV se pak vkládá hodnota, která je de facto součtem režimu „opakování“, což je číslo 0 až 3, a k tomu se přičte hodnota čísla 4 nebo 8 pro reproduktory (buď A+B nebo C+D). Programování se tedy provádí běžným způsobem jako u ostatních dekodérů příslušenství.

Hodnoty CV

CV#	CV#	Default	Min. – Max.	Význam (přiklad nastavení)
513	1	1 LENZ 1 až 4 ROCO 5 až 8	0 – 64	primární adresa, spodní polovina
	7	10	–	verze (10 = verze 1.0)
	8	13 (0D hex)	–	ID výrobce
527	9	0	0 – 7	primární adresa, horní polovina
541	29	128 (bit 7)	0/128	konfigurace – 128 = dekodér příslušenství
546	34	4	0/1	nastavení pro zvuk 001 (4=0+4 – repro A+B, opakování)
547	35	4	0/1	nastavení pro zvuk 002 (4=0+4 – repro A+B, opakování)
548	36	12	0/1	nastavení pro zvuk 003 (12=0+4+8 – repro A+B + C+D, opakování)
549	37	12	0/1	nastavení pro zvuk 004 (12=0+4+8 – repro A+B + C+D, opakování)
550	38	12	0/1	nastavení pro zvuk 005 (12=0+4+8 – repro A+B + C+D, opakování)
551	39	8	0/1	nastavení pro zvuk 006 (8=0+4 – repro C+D, opakování)
552	40	8	0/1	nastavení pro zvuk 007 (8=0+8 – repro C+D, opakování)

Signalizace činnosti DCC zvukového dekodéru

Na modulu je instalovaná signální LED, jejíž signalizace je následující:
– po zapnutí modulu LED krátce blikne,
– pokud není přítomna SD karta, LED blikne dvakrát; modul se pokouší opakovaně vyhledat kartu každou vteřinu, a proto se blikání opakuje,
– tři krátké bliknutí znamenají, že není přítomný příslušný soubor (LED blikne, až když se soubor pokoušíme přehrát),
– čtyři krátké bliknutí znamenají, že soubor není v podporovaném formátu,
– při přehrávání LED svítí po celou dobu přehrávání.

Text a obr. autoři; schéma Jakub Staněk

* * *

Upozornění

V tomto okamžiku nabízíme v N-šopíku několk prototypů DCC zvukového dekodéru pro příslušenství spolu se základnovou stanici.