Түрлі түсті жарықты қолданатын дыбыстық толқындарды қараңыз (RGB LED): 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

SteveMannEyeTap арқылы гуманистік интеллект Автордың келесі әрекеттерін орындаңыз:

Туралы: Мен технологиялар мөлдір және түсінуге оңай болған кезде өстім, бірақ қазір қоғам ессіздік пен түсініксіздікке қарай дамуда. Сондықтан мен технологияны адам етіп жасағым келді. 12 жасымда мен … СтивМанн туралы толығырақ »

Мұнда сіз дыбыс толқындарын көре аласыз және екі немесе одан да көп түрлендіргіштер жасаған интерференциялық заңдылықтарды бақылай аласыз, себебі олардың арасындағы қашықтық әр түрлі. (Ең сол жақта, екі микрофонмен секундына 40 000 циклмен интерференция үлгісі; жоғарғы оң жақта, 3520 cps бір микрофон; төменгі оң жақта, 7040 кадр / с жылдамдықтағы жалғыз микрофон).

Дыбыс толқындары түрлі -түсті жарықдиодты жүргізеді, ал түс - толқынның фазасы, ал жарықтығы - амплитудасы.

X-Y плоттері дыбыстық толқындарды жоспарлау және феноменологиялық кеңейтілген шындыққа эксперименттер жүргізу үшін қолданылады («Real Reality» ™), Sequential Wave Imprinting Machine (SWIM) көмегімен.

АЛҒЫС:

Алдымен мен радио толқындары мен дыбыс толқындарын суретке түсіруді бала кезімнен хоббиім ретінде бастаған бұл жобаға көмектескен көптеген адамдарды ризашылығымды білдіргім келеді (https://wearcam.org/par). Көптеген бұрынғы және қазіргі студенттерге, соның ішінде Райан, Макс, Алекс, Аркин, Сен, Джексонға және басқа MannLab -те, соның ішінде Кайл мен Дэниелге рахмет. Ультрадыбыстық түрлендіргіштердің фазасы кездейсоқ екенін байқау үшін Стефаниға (12 жас) және «фазалық» (Стефани позитивті) және «стегативті» екі фазаға бөлу әдісін ойлап табуға көмектескені үшін де рахмет. (Стефани теріс). Аркин, Visionertech, Shenzhen Investment Holdings және профессор Ванға (SYSU) рахмет.

1 -қадам: Толқындарды көрсету үшін түстерді қолдану принципі

Негізгі идея - дыбыс толқындары сияқты толқындарды бейнелеу үшін түсті қолдану.

Мұнда біз электр толқындарын көрсету үшін түсті қолданған қарапайым мысалды көреміз.

Бұл бізге Фурье түрленуін немесе толқынға негізделген кез келген басқа электр сигналын визуалды түрде елестетуге мүмкіндік береді.

Мен мұны өзім жасаған кітап мұқабасы ретінде қолдандым [Машиналық көріністегі жетістіктер, 380б, 1992 ж. Сәуір], сонымен қатар кітапқа бірнеше тараулар енгізілді.

2 -қадам: Дыбысты түс түрлендіргішке айналдырыңыз

Дыбысты түске түрлендіру үшін бізге дыбысты түске түрлендіргіш құру керек.

Дыбыс менің алдыңғы нұсқаулықтарымда, сондай-ақ менің жарияланған кейбір мақалаларымда түсіндірілгендей, дыбыс толқындарының жиілігіне қатысты бекітілген күшейткіштің шығысынан шығады.

Құлыпталатын күшейткіштің шығысы-бұл екі терминалда пайда болатын күрделі шығыс (көптеген күшейткіштер BNC коннекторларын шығыс үшін пайдаланады), біреуі «X» үшін (фазалық компонент, ол нақты бөлігі) және біреуі үшін. «Y» (ойдан шығарылған бөлігі болып табылатын квадратуралық компонент). X және Y кернеулері комплексті санды білдіреді, ал жоғарыда (сол жақта) сызба күрделі мәндер түс ретінде көрсетілетін Арганд жазықтығын бейнелейді. Біз жеткізілген swimled.ino коды бойынша XY (күрделі сан) -дан RGB -ге (Қызыл, Жасыл, Көк түс) айналдыру үшін екі аналогтық кірісі мен үш аналогтық шығысы бар Arduino қолданамыз.

Біз оларды жарықдиодты жарық көзіне RGB түсті сигналдар ретінде шығарамыз. Нәтиже - бұрыш ретінде фазасы бар түсті дөңгелекті айналдыру, ал жарық сапасымен - сигнал күші (дыбыс деңгейі). Бұл RGB түстерді салыстырушыға күрделі нөмірмен келесі түрде орындалады:

Кешенді түс картасы күрделі мәннен түрлендіреді, әдетте гомодинді қабылдағыштан немесе бекітпелі күшейткіштен немесе фазалық когерентті детектордан түсті жарық көзіне айналады. Әдетте, сигнал үлкен болған кезде көбірек жарық шығарылады. Фазаның түсіне әсер етеді.

Мына мысалдарды қарастырыңыз (IEEE конференциясында «Rattletale» конференциясында көрсетілген):

1. Күшті оң нақты сигнал (яғни X =+10 вольт болғанда) ашық қызыл түспен кодталады. Әлсіз позитивті нақты сигнал, яғни X =+5 вольт, күңгірт қызыл болып кодталады.
2. Нөлдік шығу (X = 0 және Y = 0) өзін қара етіп көрсетеді.
3. Күшті теріс нақты сигнал (яғни X = -10 вольт) жасыл, ал әлсіз теріс нақты (X = -5 вольт) күңгірт жасыл.
4. Қатты елестететін оң сигналдар (Y = 10v) ашық сары, ал әлсіз позитивті-қиял (Y = 5v) күңгірт сары.
5. Теріс қиял сигналдары көк болады (мысалы, Y = -10v үшін ашық көк және Y = -5v үшін күңгірт көк).
6. Жалпы алғанда, шығарылатын жарық мөлшері шамасына шамамен пропорционалды, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2}, ал түсі / Theta = / arctan (Y/X). Сигнал бірдей позитивті шынайы және позитивті (яғни / Theta = 45 градус) сигнал әлсіз болса, қызғылт сары болады, ашық қызғылт сары күшті (мысалы, X = 7.07 вольт, Y = 7.07 вольт) және өте күшті апельсин, яғни X = 10v және Y = 10v, бұл жағдайда R (қызыл) және G (жасыл) жарықдиодты компоненттер толық қосылады. Дәл сол сияқты шынайы және теріс қиялға ұқсас сигнал күлгін немесе күлгін болып көрінеді, яғни R (қызыл) және В (көк) жарықдиодты компоненттері бірге қосылады. Бұл сигналдың шамасына сәйкес күңгірт күлгін немесе күлгін күлгін шығарады. [Link]

Кез келген фазалық когерентті детектордың, құлыпталатын күшейткіштің немесе гомодинді қабылдағыштың X = кеңейтілген шындық пен Y = кеңейтілген қиялдың нәтижелері көру немесе көзқарас өрісінде феноменологиялық кеңейтілген шындықты жабу үшін қолданылады. акустикалық жауап визуалды қабат ретінде.

XY -ден RGB -ге түрлендіргішті енгізуге көмектескен менің студенттерімнің бірі Джексонға ерекше рахмет.

Жоғарыда айтылғандар жеңілдетілген нұсқа, мен оны үйрету мен түсіндіруді жеңілдету үшін жасадым. Мен 1980 -ші және 1990 -шы жылдардың басында жасаған бастапқы енгізу одан да жақсы жұмыс істейді, себебі ол түс дөңгелегін перцептивті түрде біркелкі етіп орналастырады. Жақсартылған XY -ден RGB түрлендіруді жүзеге асыру үшін 1990 -шы жылдардың басында мен жазған Matlab «.m» файлдарын қараңыз.

3 -қадам: RGB «басып шығару механизмін» жасаңыз

«Басып шығару механизмі» - бұл RGB светодиоды, оны XY - RGB түрлендіргішінің шығысына қосу үшін 4 сымы бар.

Жарық диодына 4 сымды, біреуі жалпыға, ал біреуі түстерге арналған терминалдарға (Қызыл, Жасыл және Көк) қосу жеткілікті.

Басып шығару механизмін жинауға көмектескен бұрынғы студентім Алекске ерекше рахмет.

4 -қадам: XY плоттер немесе басқа 3D орналасу жүйесін алыңыз немесе жасаңыз (Fusion360 сілтемесі бар)

Бізге 3D позициялау құрылғысы қажет. Мен XY жазықтығында оңай қозғалатын нәрсені алуды немесе салуды жөн көремін, бірақ маған үшінші (Z) осінде жеңіл қозғалыс қажет емес, өйткені бұл өте сирек (өйткені біз әдетте растрда сканерлейміз). Мұнда бізде ең алдымен XY плоттері бар, бірақ қажет болған жағдайда оны үшінші ось бойынша жылжытуға мүмкіндік беретін ұзын рельстері бар.

Плоттер жарық көзімен (RGB жарық диодты) бірге түрлендіргішті жылжыту арқылы кеңістікті сканерлейді, ал камераның ысырмасы визуалды кескіннің әр кадрын түсіру үшін дұрыс экспозиция ұзақтығы үшін ашық (бір немесе бірнеше) кадрлар, мысалы, фотосуретке немесе фильм файлына).

XY-PLOTTER (Fusion 360 файлы). Механикасы қарапайым; кез келген XYZ немесе XY плоттері жасайды. Міне біз қолданатын плоттер, екі өлшемді SWIM (дәйекті толқындарды басып шығару машинасы): https://a360.co/2KkslB3 Плоттер XY жазықтығында оңай жылжиды және біз Z-да күрделі жолмен қозғалады. суреттерді 2D форматында шығарыңыз, содан кейін Z осінде баяу жылжытыңыз. Сілтеме Fusion 360 файлына арналған. Біз Fusion 360 қолданамыз, себебі ол бұлтқа негізделген және MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto және MannLab Shenzhen арасында 3 уақыт белдеуі бойынша жұмыс жасауға мүмкіндік береді. Solidworks бұл үшін пайдасыз! (Біз енді Solidworks -ты қолданбаймыз, өйткені бізде уақыт белдеуінде нұсқаларды айыру мәселесінде тым көп проблемалар болған, өйткені біз бұрын Solidworks файлдарының әр түрлі өңдеулерін біріктіруге көп уақыт жұмсайтынбыз. Барлығын бір жерде сақтау өте маңызды, ал Fusion 360 мұны өте жақсы жасайды..)

5-қадам: Құлыптау күшейткішіне қосыңыз

Аппарат дыбыс толқындарын белгілі бір эталондық жиілікке қатысты өлшейді.

Дыбыс толқындары кеңістікте микрофонды немесе динамикті жылжытатын механизм арқылы өлшенеді.

Біз микрофонды кеңістікте жылжыту арқылы RGB светодиодымен қозғалатын жарық көзіне фототаспаны шығару арқылы екі динамиктің арасындағы интерференция үлгісін көре аламыз.

Немесе біз тыңдауға арналған микрофондар жиынын суретке түсіру үшін динамикті ғарышта жылжыта аламыз. Бұл сенсорлардың (микрофондардың) сезу қабілетін сезетін қате тазартқыштың түрін жасайды.

Сенсорлық сенсорлар мен олардың сезу қабілетін сезу метеоэливанс деп аталады және келесі зерттеу мақаласында егжей -тегжейлі сипатталған:

ЖАЛҒАСУ:

Нұсқаулықтағы суреттер сигнал генераторын динамикке, сондай-ақ RGB жарықдиодты динамикпен бірге жылжытқанда, күшейткіштің тірек кірісіне қосылу арқылы түсірілген. Фотокамераны жылжымалы жарық диодына синхрондау үшін Arduino қолданылды.

Мұнда қолданылатын арнайы құлыптау күшейткіші-бұл SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™, ол арнайы шындыққа арналған, бірақ сіз өзіңіздің бекітпелі күшейткішті жасай аласыз (менің бала кезімдегі хоббиім дыбыс толқындары мен радио толқындарын суретке түсіру болды. сипатталғандай, осы мақсатта бірнеше құлыптау күшейткіштерін жасады

wearcam.org/par).

Сіз динамик пен микрофонның рөлін алмастыра аласыз. Осылайша сіз дыбыс толқындарын немесе мета дыбыс толқындарын өлшей аласыз.

Феноменологиялық шындық әлеміне қош келдіңіз. Қосымша ақпарат алу үшін https://arxiv.org/pdf/1804.08386.pdf қараңыз

6 -қадам: суретке түсіру және нәтижелеріңізбен бөлісу

Толқындарды қалай суретке түсіру туралы жылдам нұсқаулық алу үшін менің алдыңғы нұсқаулықтарымды қараңыз, мысалы:

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

және

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

Көңілді болыңыз және нәтижелеріңізбен бөлісу үшін «Мен жасадым» түймесін басыңыз, мен конструктивті көмек пен феноменологиялық шындықпен қалай көңіл көтеру туралы кеңестер беруге қуаныштымын.

7 -қадам: Ғылыми эксперименттер жүргізу

Мұнда біз, мысалы, 6 элементті микрофон мен 5 элементті микрофон жиынын салыстыруды көре аламыз.

Біз көре аламыз, егер тақ саны бар болса, біз тезірек жақсы орталық лобқа ие боламыз, сондықтан кейде «аз болады» (мысалы, біз сәуле шығаруға тырысқанда, 5 микрофон кейде алтыдан жақсы).

8 -қадам: Су астында көріңіз

«Кемпірқосақ түстері» сайысында екінші орын