Žr. Garso bangas naudojant spalvotą šviesą (RGB LED): 10 žingsnių (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

SteveMannEye Bakstelėkite Humanistinis intelektasSekite daugiau autoriaus:

Apie: Aš užaugau tuo metu, kai technologijos buvo skaidrios ir lengvai suprantamos, tačiau dabar visuomenė vystosi beprotybės ir nesuprantamumo link. Taigi norėjau technologiją paversti žmogumi. Būdamas 12 metų aš … Daugiau apie SteveMann »

Čia galite pamatyti garso bangas ir stebėti dviejų ar daugiau keitiklių sukurtus trukdžių modelius, nes atstumas tarp jų yra įvairus. (Kairiajame kampe trikdžių modelis su dviem mikrofonais 40 000 ciklų per sekundę; viršuje dešinėje, vienas mikrofonas esant 3520 cps; apačioje dešinėje, vienas mikrofonas esant 7040 cps).

Garso bangos skatina spalvotą šviesos diodą, o spalva yra bangos fazė, o ryškumas - amplitudė.

X-Y braižytuvas naudojamas garso bangoms nubrėžti ir eksperimentams su fenomenologine papildyta realybe („Real Reality“™) atlikti naudojant nuosekliųjų bangų atspaudų mašiną (SWIM).

PATEIKIAMA:

Pirmiausia norėčiau padėkoti daugeliui žmonių, padėjusių įgyvendinti šį projektą, kuris prasidėjo kaip mano vaikystės hobis, fotografuodamas radijo bangas ir garso bangas (https://wearcam.org/par). Ačiū daugeliui buvusių ir esamų studentų, įskaitant Ryaną, Maxą, Alexą, Arkiną, Seną ir Jacksoną ir kitus „MannLab“, įskaitant Kyle ir Daniel. Taip pat ačiū Stephanie (12 metų) už pastebėjimą, kad ultragarso keitiklių fazė yra atsitiktinė, ir už pagalbą kuriant metodą, kaip juos rūšiuoti pagal fazes į dvi krūvas: „Stephative“(Stephanie teigiamas) ir „Stegative““(Stephanie neigiamas). Ačiū Arkinui, „Visionertech“, „Shenzhen Investment Holdings“ir profesoriui Wangui (SYSU).

1 žingsnis: spalvų panaudojimo bangoms principas

Pagrindinė idėja yra naudoti spalvas bangoms, tokioms kaip garso bangos, pavaizduoti.

Čia matome paprastą pavyzdį, kuriame aš naudoju spalvą, norėdamas parodyti elektros bangas.

Tai leidžia mums vizualiai vizualizuoti, pavyzdžiui, Furjė transformaciją ar bet kurį kitą bangomis pagrįstą elektrinį signalą.

Aš tai panaudojau kaip knygos viršelį, kurį sukūriau [Advances in Machine Vision, 380pp, 1992 m. Balandis], kartu su kai kuriais knygos skyriais.

2 veiksmas: sukurkite garso ir spalvų keitiklį

Norėdami konvertuoti garsą į spalvą, turime sukurti garsą į spalvų keitiklį.

Garsas sklinda iš užrakto stiprintuvo išvesties, nurodytos garso bangų dažniu, kaip paaiškinta kai kuriuose mano ankstesniuose nurodymuose ir kai kuriuose mano paskelbtuose straipsniuose.

Užrakinimo stiprintuvo išvestis yra sudėtinga vertinga išvestis, rodoma dviejuose gnybtuose (daugelis stiprintuvų savo išvestims naudoja BNC jungtis), vienas skirtas „X“(fazinis komponentas, kuris yra tikroji dalis), o kitas- "Y" (kvadratūros komponentas, kuris yra įsivaizduojama dalis). Kartu įtampos, esančios X ir Y, žymi kompleksinį skaičių, o brėžinyje aukščiau (kairėje) pavaizduota Argando plokštuma, ant kurios sudėtingi vertingi kiekiai rodomi kaip spalva. Mes naudojame „Arduino“su dviem analoginiais įėjimais ir trimis analoginiais išėjimais, kad galėtume konvertuoti iš XY (kompleksinis skaičius) į RGB (raudona, žalia, mėlyna spalva) pagal pateiktą „swimled.ino“kodą.

Mes juos pateikiame kaip RGB spalvų signalus į LED šviesos šaltinį. Rezultatas yra apeiti spalvų ratą su faze kaip kampu, o esant šviesos kokybei yra signalo stiprumas (garso lygis). Tai daroma naudojant sudėtingą skaičių RGB spalvų atvaizdavimui:

Kompleksinis spalvų atvaizdavimas konvertuojamas iš sudėtinės vertės, paprastai išvedamos iš homodino imtuvo arba užrakto stiprintuvo arba fazės nuoseklaus detektoriaus, į spalvotą šviesos šaltinį. Paprastai daugiau šviesos sukuriama, kai signalo dydis yra didesnis. Fazė įtakoja spalvos atspalvį.

Apsvarstykite šiuos pavyzdžius (kaip aprašyta IEEE konferencijos dokumente „Rattletale“):

1. Stiprus teigiamas tikrasis signalas (t. Y. Kai X =+10 voltų) yra užkoduotas ryškiai raudonai. Silpnai teigiamas tikrasis signalas, t. Y. Kai X =+5 voltai, yra užkoduotas kaip silpnai raudonas.
2. Nulinis išėjimas (X = 0 ir Y = 0) yra juodos spalvos.
3. Stiprus neigiamas tikrasis signalas (t. Y. X = -10 voltų) yra žalias, o silpnai neigiamas tikrasis (X = -5 voltai)-silpnai žalias.
4. Stipriai įsivaizduojami teigiami signalai (Y = 10v) yra ryškiai geltoni, o silpnai teigiami-įsivaizduojami (Y = 5v) yra silpnai geltoni.
5. Neigiamai įsivaizduojami signalai yra mėlyni (pvz., Ryškiai mėlyna spalva Y = -10v ir silpna mėlyna spalva Y = -5v).
6. Apskritai, pagamintos šviesos kiekis yra maždaug proporcingas dydžiui, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2}, o spalva - fazei / Theta = / arctan (Y/X). Taigi signalas, vienodai teigiamas tikras ir teigiamas įsivaizduojamas (ty / teta = 45 laipsniai), yra silpnai oranžinis, jei silpnas, ryškiai oranžinis stiprus (pvz., X = 7,07 voltai, Y = 7,07 voltai) ir ryškiausias oranžinis labai stiprus, ty X = 10v ir Y = 10v, tokiu atveju R (raudona) ir G (žalia) šviesos diodų dalys yra pilnos. Panašiai signalas, kuris yra vienodai teigiamas realus ir neigiamas įsivaizduojamas, tampa purpurinis arba violetinis, t. Y. Kai R (raudona) ir B (mėlyna) šviesos diodų dalys yra įjungtos kartu. Dėl to gaunamas silpnai violetinis arba ryškiai violetinis atspalvis, atsižvelgiant į signalo dydį. [Nuoroda]

Todėl bet kurio fazės nuoseklaus detektoriaus, užrakto stiprintuvo ar homodino imtuvo išėjimai X = papildyta realybė ir Y = padidintas vaizduotė yra naudojami fenomenologiškai papildomai tikrovei uždengti regėjimo ar matymo lauke, taip parodant tam tikrą akustinė reakcija kaip vaizdinė perdanga.

Ypatingas ačiū vienam iš mano studentų Džeksonui, kuris padėjo įgyvendinti mano XY į RGB keitiklį.

Pirmiau pateikta supaprastinta versija, kurią padariau, kad būtų lengviau mokyti ir paaiškinti. Pirmasis įgyvendinimas, kurį dariau praėjusio amžiaus devintajame dešimtmetyje ir dešimtojo dešimtmečio pradžioje, veikia dar geriau, nes jis spalvų ratą suvokia vienodai. Peržiūrėkite pridėtus „Matlab“.m “failus, kuriuos parašiau dar dešimtojo dešimtmečio pradžioje, kad įgyvendinčiau patobulintą XY į RGB konvertavimą.

3 veiksmas: sukurkite RGB „spausdinimo galvutę“

„Spausdinimo galvutė“yra RGB šviesos diodas su 4 laidais, skirtais prijungti jį prie XY į RGB keitiklio išvesties.

Tiesiog prijunkite 4 laidus prie šviesos diodo, vieną prie bendro ir vieną prie kiekvienos spalvų gnybtų (raudona, žalia ir mėlyna).

Ypatingas ačiū mano buvusiam mokiniui Aleksui, kuris padėjo surinkti spausdinimo galvutę.

4 žingsnis: įsigykite arba sukurkite XY braižytuvą ar kitą 3D padėties nustatymo sistemą (įtraukta „Fusion360 Link“)

Mums reikia tam tikro 3D padėties nustatymo prietaiso. Man labiau patinka gauti ar sukurti tai, kas lengvai juda XY plokštumoje, tačiau nereikalauju lengvo judėjimo trečiojoje (Z) ašyje, nes tai atsitinka gana retai (nes mes paprastai nuskaitome rastrą). Taigi čia mes pirmiausia turime XY braižytuvą, tačiau jis turi ilgus bėgius, leidžiančius prireikus jį perkelti išilgai trečiosios ašies.

Braižytuvas nuskaito erdvę, judindamas keitiklį kartu su šviesos šaltiniu (RGB šviesos diodas) per erdvę, o fotoaparato užraktas yra atidarytas reikiamai ekspozicijos trukmei, kad būtų užfiksuotas kiekvienas vaizdinio vaizdo kadras (vienas ar daugiau kadrai, pvz., nejudančios nuotraukos ar filmo failas).

XY-PLOTTER („Fusion 360“failas). Mechanika paprasta; tinka bet kuris XYZ ar XY braižytuvas. Čia yra mūsų naudojamas braižytuvas, 2 matmenų SWIM (nuosekliųjų bangų atspaudų mašina): https://a360.co/2KkslB3 Braižytuvas lengvai juda XY plokštumoje ir sunkiau juda Z, kad mes brauktume ištraukite vaizdus 2D formatu ir lėtai judėkite Z ašimi. Nuoroda yra į „Fusion 360“failą. Mes naudojame „Fusion 360“, nes ji yra pagrįsta debesimis ir leidžia mums bendradarbiauti tarp „MannLab Silicon Valley“, „MannLab Toronto“ir „MannLab Shenzhen“per 3 laiko juostas. „Solidworks“yra nenaudingas tam! (Nebenaudojame „Solidworks“, nes turėjome per daug problemų, susijusių su versijų perkėlimu per laiko juostas, nes daug laiko skirdavome įvairių „Solidworks“failų redagavimui. Svarbu, kad viskas būtų vienoje vietoje, o „Fusion 360“tai daro tikrai gerai.)

5 veiksmas: prijunkite prie užrakinimo stiprintuvo

Aparatas matuoja garso bangas pagal tam tikrą atskaitos dažnį.

Garso bangos matuojamos visoje erdvėje, naudojant mechanizmą, kuris perkelia mikrofoną ar garsiakalbį visoje erdvėje.

Mes galime pamatyti trikdžių modelį tarp dviejų garsiakalbių, judindami mikrofoną per erdvę kartu su RGB šviesos diodu, tuo pačiu atskleisdami fotografavimo priemones judančiam šviesos šaltiniui.

Arba galime perkelti garsiakalbį per erdvę, kad nufotografuotume įvairių mikrofonų klausymo galimybes. Taip sukuriama klaidų šlavimo mašina, kuri suvokia jutiklių (mikrofonų) pajėgumą.

Jutiklių jutimas ir jų gebėjimo pajausti jutimas vadinamas metaveillance ir yra išsamiai aprašytas šiame tyrimo dokumente:

SUSIJUNGTI:

Šios instrukcijos nuotraukos buvo padarytos prijungus signalų generatorių prie garsiakalbio ir prie užrakto stiprintuvo etaloninės įvesties, kartu su garsiakalbiu perkeliant RGB šviesos diodą. „Arduino“buvo naudojamas sinchronizuoti fotoaparatą su judančiu šviesos diodu.

Čia naudojamas specialus užrakinamasis stiprintuvas yra „SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™“, sukurtas specialiai papildomai realybei, nors jūs galite sukurti savo užrakinamą stiprintuvą (mano vaikystės hobis buvo fotografuoti garso bangas ir radijo bangas, todėl aš šiam tikslui sukūrė daugybę užrakinamų stiprintuvų, kaip aprašyta

wearcam.org/par).

Galite keistis garsiakalbio (-ų) ir mikrofono (-ų) vaidmenimis. Tokiu būdu galite išmatuoti garso bangas arba meta garso bangas.

Sveiki atvykę į fenomenologinės tikrovės pasaulį. Norėdami gauti daugiau informacijos, taip pat žr.

6 veiksmas: fotografuokite ir bendrinkite savo rezultatus

Norėdami gauti greitą bangų fotografavimo vadovą, žr. Kai kuriuos ankstesnius nurodymus, tokius kaip:

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

ir

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

Pasilinksminkite ir paspauskite „Aš padariau“, kad pasidalintumėte savo rezultatais, ir aš mielai pasiūlysiu konstruktyvią pagalbą ir patarimų, kaip smagiai praleisti laiką su fenomenologine tikrove.

7 žingsnis: atlikite mokslinius eksperimentus

Čia matome, pavyzdžiui, 6 elementų ir 5 elementų mikrofonų masyvų palyginimą.

Matome, kad kai yra nelyginis elementų skaičius, mes greičiau gauname gražesnę centrinę skiltį, taigi kartais „mažiau yra daugiau“(pvz., 5 mikrofonai kartais yra geresni nei šeši, kai bandome atlikti spindulių formavimą).

8 žingsnis: Išbandykite po vandeniu

Antroji vieta vaivorykštės spalvų konkurse