Pogledajte zvučne valove pomoću obojenog svjetla (RGB LED): 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Autor SteveMannEyeTap Humanistička inteligencijaSlijedi više od autora:

O: Odrastao sam u vrijeme kada su tehnologije bile transparentne i lako razumljive, ali sada se društvo razvija prema ludilu i nerazumljivosti. Pa sam htio učiniti tehnologiju ljudskom. Sa 12 godina sam … Više o SteveMannu »

Ovdje možete vidjeti zvučne valove i promatrati smetnje koje stvaraju dva ili više pretvarača kako se razmak između njih mijenja. (Krajnje lijevo, interferencijski uzorak s dva mikrofona pri 40 000 ciklusa u sekundi; gore desno, jedan mikrofon pri 3520 cps; dolje desno, jedan mikrofon pri 7040 cps).

Zvučni valovi pokreću LED u boji, a boja je faza vala, a svjetlina je amplituda.

X-Y ploter koristi se za iscrtavanje zvučnih valova i provođenje eksperimenata na fenomenološkoj proširenoj stvarnosti ("Real Reality" ™), pomoću stroja za utiskivanje sekvencijalnih valova (SWIM).

ZAHVALNICE:

Prvo bih želio zahvaliti mnogim ljudima koji su pomogli u ovom projektu koji je započeo kao moj hobi iz djetinjstva, fotografiranje radio valova i zvučnih valova (https://wearcam.org/par). Hvala mnogim bivšim i sadašnjim studentima, uključujući Ryana, Maxa, Alexa, Arkina, Sena i Jacksona i drugima u MannLabu, uključujući Kylea i Daniela. Hvala i Stephanie (12 godina) na zapažanju da je faza ultrazvučnih pretvarača nasumična, te na pomoći u osmišljavanju metode njihovog razvrstavanja po fazama u dvije hrpe: `` Stephative '' (Stephanie pozitivna) i `Stegative ' '(Stephanie negativna). Zahvaljujući Arkinu, Visionertechu, Shenzhen Investment Holdings i profesoru Wang (SYSU).

Korak 1: Načelo korištenja boja za predstavljanje valova

Osnovna ideja je koristiti boju za predstavljanje valova, poput zvučnih valova.

Ovdje vidimo jednostavan primjer u kojem sam koristio boju za prikaz električnih valova.

To nam omogućuje vizualnu vizualizaciju, na primjer, Fourierove transformacije ili bilo kojeg drugog električnog signala temeljenog na valovima.

Koristio sam ovo kao naslovnicu knjige koju sam dizajnirao [Napredak u strojnom vidu, 380pp, travanj 1992.], zajedno s nekim priloženim poglavljima u knjizi.

Korak 2: Izgradite pretvarač zvuka u boju

Da bismo pretvorili zvuk u boju, moramo izgraditi pretvarač zvuka u boju.

Zvuk dolazi iz izlaza pojačala za zaključavanje koji se odnosi na frekvenciju zvučnih valova, kako je objašnjeno u nekim mojim prethodnim Instructables, kao i u nekim mojim objavljenim radovima.

Izlaz zaključanog pojačala je složeni izlaz koji se pojavljuje na dva terminala (mnoga pojačala koriste BNC konektore za svoje izlaze), jedno za "X" (fazna komponenta koji je pravi dio) i jedno za "Y" (kvadraturna komponenta koja je imaginarni dio). Naponi prisutni na X i Y označavaju složen broj, a gornji crtež (lijevo) prikazuje Argandovu ravninu na kojoj su složene vrijednosti prikazane u boji. Koristimo Arduino s dva analogna ulaza i tri analogna izlaza za pretvaranje iz XY (složeni broj) u RGB (crvena, zelena, plava boja), prema isporučenom kodu swimmed.ino.

Iznosimo ih kao RGB signale u boji izvoru LED svjetla. Rezultat je obilazak kotača u boji s fazom kao kutom, a s kvalitetom svjetla jačina signala (razina zvuka). To se radi s kompleksnim brojem za RGB preslikavanje boja, kako slijedi:

Složeni preslikač boja pretvara se iz složene vrijednosti, obično izlazne iz homodinskog prijemnika ili zaključanog pojačala ili fazno koherentnog detektora u izvor svjetlosti u boji. Obično se više svjetla proizvodi kada je veličina signala veća. Faza utječe na nijansu boje.

Razmotrite ove primjere (kako je navedeno u IEEE konferencijskom radu "Rattletale"):

1. Snažan pozitivan pravi signal (tj. Kada je X =+10 volti) kodiran je svijetlocrveno. Slabo pozitivan pravi signal, tj. Kada je X =+5 volti, kodiran je kao prigušeno crveno.
2. Nulti izlaz (X = 0 i Y = 0) predstavlja se kao crn.
3. Jaki negativni stvarni signal (tj. X = -10 volti) je zelene boje, dok je slabo negativan stvarni signal (X = -5 volti) prigušeno zelene boje.
4. Jako zamišljeni pozitivni signali (Y = 10v) su svijetložuti, a slabo pozitivno zamišljeni (Y = 5v) su tamnožuti.
5. Negativno zamišljeni signali su plavi (npr. Svijetlo plava za Y = -10v i prigušeno plava za Y = -5v).
6. Općenito, količina proizvedene svjetlosti približno je proporcionalna veličini, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2}, a boja u fazi, / Theta = / arctan (Y/X). Dakle, signal jednako pozitivan stvaran i pozitivan imaginarni (tj. / Theta = 45 stupnjeva) je tamno narančasta ako je slaba, jarko narančasta jaka (npr. X = 7,07 volti, Y = 7,07 volti), a najsvjetlija narančasta jako jaka, tj. X = 10v i Y = 10v, u tom slučaju su R (crvena) i G (zelena) LED dioda pune. Slično, signal koji je jednako pozitivan stvarni i negativan imaginarni prikazuje se kao ljubičasta ili ljubičasta, tj. Sa R (crvenom) i B (plavom) LED komponentom koje su uključene zajedno. Time nastaje prigušena ljubičasta ili svijetla ljubičasta boja, u skladu s veličinom signala. [Link]

Izlazi X = proširena stvarnost i Y = povećana imaginacija bilo kojeg fazno koherentnog detektora, pojačala ili homodinskog prijemnika stoga se koriste za prekrivanje fenomenološki povećane stvarnosti na vidno polje ili vidno polje, pokazujući tako stupanj akustički odziv kao vizualni prekrivač.

Posebno zahvaljujem jednom od mojih učenika, Jacksonu, koji mi je pomogao u implementaciji mog pretvarača XY u RGB.

Gore navedeno je pojednostavljena verzija, koju sam učinio kako bih olakšao podučavanje i objašnjenje. Izvorna implementacija koju sam napravio još 1980 -ih i ranih 1990 -ih djeluje još bolje, jer raspon kotača boja raspoređuje na perceptivno ujednačen način. Pogledajte priložene Matlab ".m" datoteke koje sam napisao početkom 1990 -ih radi implementacije poboljšane konverzije XY u RGB.

Korak 3: Napravite RGB "glavu za ispis"

"Glava za ispis" je RGB LED, s 4 žice za povezivanje s izlazom pretvarača XY u RGB.

Jednostavno spojite 4 žice na LED, jednu na zajedničku, a jednu na svaki od terminala za boje (crvenu, zelenu i plavu).

Posebno zahvaljujem svom bivšem učeniku Alexu koji mi je pomogao pri sastavljanju ispisne glave.

Korak 4: Nabavite ili izgradite XY ploter ili drugi 3D sustav pozicioniranja (uključena je Fusion360 veza)

Potrebna nam je neka vrsta 3D uređaja za pozicioniranje. Više volim nabaviti ili izgraditi nešto što se lako kreće u ravnini XY, ali ne zahtijevam lako kretanje po trećoj (Z) osi, jer je to prilično rijetko (budući da obično skeniramo u rasteru). Dakle, ovdje imamo prvenstveno XY ploter, ali on ima dugačke šine koje mu omogućuju pomicanje po trećoj osi kad je to potrebno.

Ploter skenira prostor pomicanjem sonde, zajedno s izvorom svjetla (RGB LED), kroz prostor, dok je zatvarač fotoaparata otvoren za točno trajanje ekspozicije kako bi snimio svaki kadar vizualne slike (jedan ili više kadrova, npr. za datoteku fotografije ili filma).

XY-PLOTER (datoteka Fusion 360). Mehanika je jednostavna; bilo koji XYZ ili XY ploter će raditi. Ovdje je ploter koji koristimo, dvodimenzionalni SWIM (stroj za utiskivanje sekvencijalnih valova): https://a360.co/2KkslB3 Ploter se lako kreće u ravnini XY i kreće se na glomazniji način u Z, tako da pomeramo ispišite slike u 2D, a zatim polako napredujte prema osi Z. Veza je na datoteku Fusion 360. Koristimo Fusion 360 jer se temelji na oblaku i omogućuje nam suradnju između MannLab Silicijske doline, MannLab Toronto i MannLab Shenzhen, u 3 vremenske zone. Solidworks je beskoristan za to! (Više ne koristimo Solidworks jer smo imali previše problema s raspodjelom verzija u vremenskim zonama jer smo provodili puno vremena skupljajući različita uređivanja datoteka Solidworks. Bitno je držati sve na jednom mjestu, a Fusion 360 to čini jako dobro.)

Korak 5: Spojite se na zaključano pojačalo

Uređaj mjeri zvučne valove s obzirom na određenu referentnu frekvenciju.

Zvučni valovi mjere se u cijelom prostoru pomoću mehanizma koji pomiče mikrofon ili zvučnik po cijelom prostoru.

Uzorak smetnji između dva zvučnika možemo vidjeti pomicanjem mikrofona kroz prostor, zajedno s RGB LED, dok izlažemo fotografske medije pokretnom izvoru svjetla.

Alternativno, možemo pomicati zvučnik kroz prostor kako bismo fotografirali kapacitet niza mikrofona za slušanje. Time se stvara oblik čistača bugova koji osjeća sposobnost senzora (mikrofona) da osjete.

Osjećanje senzora i njihova osjetljivost se naziva metanadzor i detaljno je opisano u sljedećem istraživačkom radu:

POVEZIVANJE:

Slike u ovom Instructable snimljene su povezivanjem generatora signala na zvučnik, kao i na referentni ulaz zaključanog pojačala, dok se RGB LED pomjera zajedno sa zvučnikom. Arduino je korišten za sinkronizaciju fotografske kamere s LED u pokretu.

Specifično zaključavajuće pojačalo koje se ovdje koristi je SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™ koji je dizajniran posebno za proširenu stvarnost, iako možete izgraditi vlastito zaključavajuće pojačalo (moj hobi iz djetinjstva bio je fotografiranje zvučnih valova i radio valova, pa sam izgradili su brojna pojačala za zaključavanje u tu svrhu, kako je opisano u

wearcam.org/par).

Možete zamijeniti ulogu zvučnika i mikrofona. Na ovaj način možete mjeriti zvučne valove ili meta zvučne valove.

Dobrodošli u svijet fenomenološke stvarnosti. Za više informacija pogledajte i

Korak 6: Fotografirajte i podijelite svoje rezultate

Za kratki vodič o tome kako fotografirati valove pogledajte neke od mojih prethodnih instrukcija, poput:

www.instructables.com/id/Seeing-Sound-Wave…

i

www.instructables.com/id/Abakography-Long-…

Zabavite se i kliknite "Uspio sam" da podijelite svoje rezultate, a ja ću vam rado ponuditi konstruktivnu pomoć i savjete kako se zabaviti s fenomenološkom stvarnošću.

Korak 7: Provedite znanstvene pokuse

Ovdje možemo vidjeti, na primjer, usporedbu između niza mikrofona sa 6 elemenata i niza mikrofona s 5 elemenata.

Možemo vidjeti da kada postoji neparan broj elemenata, dobivamo ljepši središnji režanj koji se događa prije, pa se ponekad "manje manje više" (npr. 5 mikrofona ponekad je bolje od šest, kada pokušavamo izvesti oblikovanje snopa).

Korak 8: Isprobajte pod vodom

Drugoplasirani u konkurenciji Boje duge