Vaadake helilaineid värvilise valguse abil (RGB LED): 10 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Autor: SteveMannEyeTap Humanistlik luure

Teave: Ma kasvasin üles ajal, mil tehnoloogiad olid läbipaistvad ja kergesti mõistetavad, kuid nüüd areneb ühiskond hullumeelsuse ja arusaamatuse poole. Nii et ma tahtsin muuta tehnoloogia inimlikuks. 12 -aastaselt hakkasin… Rohkem SteveMannist »

Siin näete helilaineid ja jälgite kahe või enama anduri poolt tekitatud häireid, kuna nende vahekaugus on erinev. (Vasakpoolne häiremuster kahe mikrofoniga kiirusel 40 000 tsüklit sekundis; paremal üleval, üks mikrofon kiirusel 3520 cps; all paremal, üks mikrofon kiirusel 7040 cps).

Heli lained juhivad värvilist LED -i ja värv on laine faas ning heledus on amplituud.

X-Y plotterit kasutatakse järjestikuste lainete jäljendamismasina (SWIM) abil helilainete joonistamiseks ja fenomenoloogilise liitreaalsuse ("Real Reality" ™) katsetamiseks.

TUNNUSTUSED:

Kõigepealt tahaksin tunnustada paljusid inimesi, kes on aidanud kaasa selle projektiga, mis sai alguse minu lapsepõlveharrastusest, raadiolainete ja helilainete pildistamisest (https://wearcam.org/par). Aitäh paljudele endistele ja praegustele õpilastele, sealhulgas Ryanile, Maxile, Alexile, Arkinile, Senile ja Jacksonile ning teistele MannLabi kasutajatele, sealhulgas Kyle'ile ja Danielile. Aitäh ka Stephanie'le (12 -aastane) tähelepaneku eest, et ultraheliandurite faas on juhuslik, ning abi eest, kuidas välja töötada meetod nende faaside järgi kaheks hunnikuks sortimiseks: "Stephative" (Stephanie positiivne) ja "Stegative" "(Stephanie negatiivne). Tänu Arkinile, Visionertechile, Shenzhen Investment Holdingsile ja professor Wangile (SYSU).

Samm: värvide kasutamise põhimõte lainete kujutamiseks

Põhiidee on värvide kasutamine lainete, näiteks helilainete kujutamiseks.

Siin näeme lihtsat näidet, milles olen kasutanud värvi elektriliste lainete näitamiseks.

See võimaldab meil visuaalselt visualiseerida näiteks Fourier 'teisendust või mõnda muud lainepõhist elektrisignaali.

Kasutasin seda oma kujundatud raamatukaanena [Advances in Machine Vision, 380pp, aprill 1992] koos raamatuga kaasatud peatükkidega.

2. samm: ehitage heli värviks muundur

Heli värviks teisendamiseks peame ehitama heli värvimuunduri.

Heli pärineb lukustusvõimendi väljundist, millele on viidatud helilainete sagedusele, nagu on selgitatud mõnes mu eelmises juhendis, samuti mõnedes avaldatud artiklites.

Lukustatava võimendi väljund on keeruline hinnatud väljund, mis kuvatakse kahel klemmil (paljud võimendid kasutavad väljundite jaoks BNC-pistikuid), üks "X" jaoks (faasisisene komponent, mis on tegelik osa) ja teine "Y" (kvadratuurikomponent, mis on kujuteldav osa). Koos X ja Y esinevad pinged tähistavad kompleksarvu ning ülaltoodud joonis (vasakul) kujutab Argandi tasapinda, millel kuvatakse värvilised keerulised väärtused. Kasutame kahe analoogsisendiga ja kolme analoogväljundiga Arduinot, et teisendada XY -st (kompleksarv) RGB -ks (punane, roheline, sinine värv) vastavalt kaasasolevale swedled.ino -koodile.

Toome need RGB värvisignaalidena välja LED -valgusallikale. Tulemuseks on ümberringi värviratas, mille faas on nurk, ja valguse kvaliteediga on signaali tugevus (helitase). Seda tehakse kompleksnumbriga RGB värvikaardistajale järgmiselt.

Kompleksne värvikaardistaja muundub kompleksväärtusest, mis tavaliselt väljastatakse homodüünvastuvõtjast või lukustusvõimendist või faasikoherentne detektorist, värviliseks valgusallikaks. Tavaliselt toodetakse rohkem valgust, kui signaali suurus on suurem. Faas mõjutab värvitooni.

Kaaluge neid näiteid (nagu on kirjeldatud IEEE konverentsitöös "Rattletale"):

1. Tugev positiivne reaalsignaal (st kui X =+10 volti) on kodeeritud helepunaseks. Nõrga positiivne reaalsignaal, st kui X =+5 volti, on kodeeritud tuhmiks punaseks.
2. Nullväljund (X = 0 ja Y = 0) on must.
3. Tugev negatiivne reaalsignaal (st X = -10 volti) on roheline, nõrgalt negatiivne (X = -5 volti) on halvasti roheline.
4. Tugevalt kujuteldavad positiivsed signaalid (Y = 10v) on erekollased ja nõrgalt positiivsed-kujuteldavad (Y = 5v) on tuhmkollased.
5. Negatiivselt kujuteldavad signaalid on sinised (nt särav sinine Y = -10v ja hägusinine Y = -5v).
6. Üldisemalt on toodetud valguse kogus ligikaudu proportsionaalne suurusjärguga, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2} ja värv faasiga / Theta = / arctan (Y/X). Nii et signaal, mis on võrdselt positiivne reaalne ja positiivne kujuteldav (st / Theta = 45 kraadi), on nõrgalt oranž, tugev tugev (nt X = 7,07 volti, Y = 7,07 volti) ja heleoranž väga tugev, st X = 10v ja Y = 10v, sel juhul on R (punane) ja G (roheline) LED -komponendid täis. Sarnaselt signaal, mis on võrdselt positiivne reaalne ja negatiivne kujuteldav, muutub lillaks või lillaks, st R (punane) ja B (sinine) LED -osad koos. See tekitab vastavalt signaali suurusele hämarat violetset või helelillat värvi. [Link]

Seetõttu kasutatakse mis tahes faasikoherentse detektori, lukustatud võimendi või homodüünvastuvõtja väljundeid X = liitreaalsus ja Y = täiustatud kujutlusvõime, et katta vaatevälja või vaatevälja fenomenoloogiliselt laiendatud reaalsus, näidates seega teatud määral akustiline reaktsioon visuaalse ülekattena.

Eriline tänu ühele minu õpilastele Jacksonile, kes aitas mu XY -RGB muunduri rakendamisel.

Ülaltoodud on lihtsustatud versioon, mille tegin selleks, et seda oleks lihtne õpetada ja selgitada. Algne teostus, mille tegin juba 1980ndatel ja 1990ndate alguses, töötab veelgi paremini, sest see paigutab värviratta tajutavalt ühtlaselt. Vaadake lisatud Matlabi ".m" faile, mille kirjutasin juba 1990ndate alguses, et rakendada täiustatud XY -RGB teisendust.

Samm: tehke RGB prindipea

"Prindipea" on RGB LED, millel on 4 juhtmest selle ühendamiseks XY -RGB muunduri väljundiga.

Lihtsalt ühendage 4 juhtmest valgusdioodiga, üks tavalisest ja üks värvide (punane, roheline ja sinine) klemmidest.

Eriline tänu minu endisele õpilasele Alexile, kes aitas trükipea kokku panna.

4. samm: hankige või ehitage XY -plotter või muu 3D -positsioneerimissüsteem (kaasas Fusion360 Link)

Vajame mingit 3D -positsioneerimisseadet. Ma eelistan hankida või ehitada midagi, mis XY tasapinnal hõlpsalt liigub, kuid ma ei nõua lihtsat liikumist kolmandal (Z) teljel, sest seda juhtub üsna harva (kuna tavaliselt skaneerime rasteriga). Seega on meil siin peamiselt XY -plotter, kuid sellel on pikad rööpad, mis võimaldavad seda vajadusel mööda kolmandat telge liigutada.

Plotter skaneerib ruumi, liigutades anduri koos valgusallikaga (RGB LED) läbi ruumi, samal ajal kui kaamera katik on õige säriaja jaoks avatud, et jäädvustada iga visuaalse pildi kaader (üks või mitu kaadrid, nt pilt või filmifail).

XY-PLOTTER (Fusion 360 fail). Mehaanika on lihtne; iga XYZ või XY plotter teeb. Siin on meie kasutatav plotter, 2-mõõtmeline SWIM (järjestikuste lainete trükkimismasin): https://a360.co/2KkslB3 Plotter liigub XY tasapinnal hõlpsalt ja liigub Z-s tülikamalt, nii et me pühkime 2D -vormingus pilte välja ja seejärel aeglaselt Z -teljel edasi liikuda. Link on Fusion 360 failile. Kasutame Fusion 360, kuna see on pilvepõhine ja võimaldab meil teha koostööd MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto ja MannLab Shenzhen vahel kolmes ajavööndis. Solidworks on selleks kasutu! (Me ei kasuta enam Solidworksit, kuna meil oli liiga palju probleeme ajavööndite hargnemisega, kuna kulutasime palju aega Solidworksi failide erinevate muudatuste kokkukleepimiseks. Oluline on hoida kõik ühes kohas ja Fusion 360 teeb seda tõesti hästi.)

Samm: ühendage lukustatava võimendiga

Seade mõõdab helilaineid konkreetse võrdlussageduse suhtes.

Helilaineid mõõdetakse kogu ruumis mehhanismi abil, mis liigutab mikrofoni või kõlarit kogu ruumis.

Näeme häireid kahe kõlari vahel, liigutades mikrofoni läbi ruumi koos RGB LED -iga, samal ajal paljastades fotokandjad liikuva valgusallika kätte.

Teise võimalusena võime kõlarit ruumis liigutada, et pildistada kuulamiseks mõeldud mikrofonide massiivi. See loob veapuhastusvormi, mis tuvastab andurite (mikrofonide) tajumisvõime.

Andurite tuvastamist ja nende tajumisvõime tajumist nimetatakse metaväraviks ja seda kirjeldatakse üksikasjalikult järgmises teadustöös:

ÜHENDAMINE:

Selles juhendis olevad pildid on tehtud signaaligeneraatori ühendamisega kõlari ja lukustatud võimendi võrdlussisendiga, liigutades samal ajal RGB LED-i koos kõlariga. Fotoaparaadi sünkroonimiseks liikuva LED -iga kasutati Arduinot.

Spetsiaalne lukustatav võimendi, mida siin kasutatakse, on SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™, mis on loodud spetsiaalselt liitreaalsuse jaoks, kuigi saate luua oma lukustusvõimendi (minu lapsepõlve hobi oli heli- ja raadiolainete pildistamine, nii et on ehitanud selleks mitmeid lukustatavaid võimendeid, nagu on kirjeldatud punktis

wearcam.org/par).

Saate vahetada kõneleja (te) ja mikrofoni (te) rolli. Sel viisil saate mõõta helilaineid või metahelilaineid.

Tere tulemast fenomenoloogilise reaalsuse maailma. Lisateavet vt ka

6. samm: pildistage ja jagage oma tulemusi

Lainete pildistamise lühijuhendi leiate mõnest mu eelmisest juhendist, näiteks:

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

ja

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

Lõbutsege ja klõpsake oma tulemuste jagamiseks valikul „Sain hakkama” ning pakun hea meelega konstruktiivset abi ja näpunäiteid, kuidas fenomenoloogilise reaalsusega lõbutseda.

Samm: viige läbi teaduslikke katseid

Siin näeme näiteks võrdlust 6-elemendilise mikrofonimassiivi ja 5-elemendilise mikrofonimassiivi vahel.

Näeme, et kui on paaritu arv elemente, juhtub varem ilusam keskosa, ja seega mõnikord "vähem on rohkem" (nt 5 mikrofoni on mõnikord parem kui kuus, kui proovime teha valgusvihu).

Samm: proovige seda vee all

Vikerkaarevõistluse värvide teine koht