Տեսեք Ձայնային ալիքներ ՝ օգտագործելով գունավոր լույս (RGB LED). 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

SteveMannEyeTap Հումանիստական հետախուզությունՀետևեք հեղինակի ավելին.

Մասին. Ես մեծացել եմ մի ժամանակ, երբ տեխնոլոգիաները թափանցիկ էին և հեշտ ընկալելի, բայց այժմ հասարակությունը զարգանում է դեպի խելագարություն և անհասկանալիություն: Այսպիսով, ես ուզում էի տեխնոլոգիան մարդ դարձնել: 12 տարեկանում ես… Ավելին Սթիվմանի մասին »

Այստեղ դուք կարող եք տեսնել ձայնային ալիքներ և դիտել երկու կամ ավելի փոխարկիչների կողմից ստեղծված միջամտության նախշերը, քանի որ նրանց միջև տարածությունը բազմազան է: (Ամենաաղմուկը, միջամտության օրինակը երկու խոսափողով ՝ վայրկյանում 40, 000 ցիկլով, վերևի աջ, մեկ խոսափողը ՝ 3520 վրկ / վայրկյան, ներքևի աջ, մեկ խոսափողը ՝ 7040 վրկ արագությամբ):

Ձայնային ալիքները վարում են գունավոր LED, և գույնը ալիքի փուլն է, իսկ պայծառությունը ՝ ամպլիտուդը:

X-Y գծապատկերն օգտագործվում է ձայնային ալիքները գծագրելու և ֆենոմենոլոգիական ընդլայնված իրականության վրա փորձեր իրականացնելու համար («Իրական իրականություն» ™) ՝ հաջորդական ալիքի տպման մեքենայի (SWIM) միջոցով:

ՀԱKՈՈԹՅՈՆՆԵՐ.

Նախ ուզում եմ շնորհակալություն հայտնել այն բազմաթիվ մարդկանց, ովքեր օգնել են այս նախագծին, որը սկսվել է որպես իմ մանկության հոբբի ՝ լուսանկարելով ռադիոալիքներ և ձայնային ալիքներ (https://wearcam.org/par): Շնորհակալություն նախկին և ներկա շատ ուսանողների, այդ թվում ՝ Ռայանին, Մաքսին, Ալեքսին, Արկինին, Սենին և acksեքսոնին և MannLab- ի մյուսներին, ներառյալ Քայլին և Դանիելին: Շնորհակալ եմ նաև Ստեֆանիին (12 տարեկան) այն դիտարկման համար, որ ուլտրաձայնային փոխարկիչների փուլը պատահական է, և օգնությամբ ՝ դրանք փուլերով երկու կույտերի դասավորելու մեթոդ մշակելու համար. «Stephative» (Stephanie positive) և «Stegative» (Ստեֆանի բացասական): Շնորհակալություն Arkin- ին, Visionertech- ին, Shenzhen Investment Holdings- ին և պրոֆեսոր Վանգին (SYSU):

Քայլ 1. Գույների օգտագործման սկզբունքը ալիքները ներկայացնելու համար

Հիմնական գաղափարն այն է, որ գույնը օգտագործվի ալիքները ներկայացնելու համար, օրինակ ՝ ձայնային ալիքները:

Այստեղ մենք տեսնում ենք մի պարզ օրինակ, որում ես օգտագործել եմ գույնը ՝ էլեկտրական ալիքները ցույց տալու համար:

Սա թույլ է տալիս տեսողականորեն պատկերացնել, օրինակ, Ֆուրիեի փոխակերպումը կամ ալիքի վրա հիմնված ցանկացած այլ էլեկտրական ազդանշան:

Ես սա օգտագործեցի որպես գրքի կազմ, որը ես նախագծել էի [Advances in Machine Vision, 380pp, 1992 թ. Ապրիլ], ինչպես նաև գրքի որոշ ներդրված գլուխներ:

Քայլ 2. Կառուցեք ձայնի գույնի փոխարկիչ

Ձայնը գույնի փոխարկելու համար մենք պետք է ձայնի գույնի փոխարկիչ կառուցենք:

Ձայնը գալիս է կողպեքի ուժեղացուցիչի ելքից, որը վերաբերում է ձայնային ալիքների հաճախականությանը, ինչպես բացատրված է իմ նախորդ հրահանգներում, ինչպես նաև հրապարակված իմ որոշ թերթերում:

Կողպեքի ուժեղացուցիչի ելքը բարդ գնահատված ելք է, որը հայտնվում է երկու տերմինալների վրա (շատ ուժեղացուցիչներ իրենց ելքերի համար օգտագործում են BNC միակցիչներ), մեկը «X»-ի համար (ներկուլման բաղադրիչը, որն իրական մաս է) և մեկը «Y» (քառակուսի բաղադրիչը, որը երևակայական մասն է): Միասին X և Y- ում առկա լարումները նշանակում են բարդ թիվ, իսկ վերևում (ձախ) գծապատկերը պատկերում է Արգանդի հարթությունը, որի վրա բարդ արժեքներով մեծությունները ցուցադրվում են որպես գույն: Մենք օգտագործում ենք Arduino- ն `երկու անալոգային մուտքերով և երեք անալոգային ելքերով, XY- ից (բարդ համար) RGB- ի (կարմիր, կանաչ, կապույտ) գույնի փոխակերպման համար:

Մենք դրանք դուրս ենք բերում որպես RGB գունային ազդանշաններ LED լույսի աղբյուրին: Արդյունքն այն է, որ գունավոր անիվը պտտվի փուլով `անկյուն, իսկ լույսի որակի դեպքում ազդանշանի ուժն է (ձայնի մակարդակը): Դա արվում է RGB գույնի քարտեզագրման համարով ՝ հետևյալ կերպ.

Բարդ գունային քարտեզագրիչը փոխակերպվում է բարդ արժեք ունեցող մեծությունից, որը սովորաբար դուրս է գալիս հոմոդինային ընդունիչից կամ կողպեքի ուժեղացուցիչից կամ փուլային համահունչ դետեկտորից ՝ վերածվելով գունավոր լույսի աղբյուրի: Սովորաբար ավելի շատ լույս է արտադրվում, երբ ազդանշանի մեծությունն ավելի մեծ է: Ֆազը ազդում է գույնի երանգի վրա:

Մտածեք այս օրինակների մասին (ինչպես նշված է IEEE գիտաժողովի «Rattletale» հոդվածում).

1. Ուժեղ դրական իրական ազդանշանը (այսինքն ՝ երբ X =+10 վոլտ) կոդավորված է որպես վառ կարմիր: Թույլ դրական իրական ազդանշանը, այսինքն ՝ երբ X =+5 վոլտ, կոդավորված է որպես թույլ կարմիր:
2. Eroրոյական ելքը (X = 0 և Y = 0) իրեն ներկայացնում է որպես սև:
3. Ուժեղ բացասական իրական ազդանշանը (այսինքն ՝ X = -10 վոլտ) կանաչ է, մինչդեռ թույլ բացասական իրականը (X = -5 վոլտ) մուգ կանաչ է:
4. Խիստ երևակայական դրական ազդանշանները (Y = 10v) վառ դեղին են, իսկ թույլ դրական-երևակայական (Y = 5v) ՝ մուգ դեղին:
5. Բացասաբար երևակայական ազդանշանները կապույտ են (օրինակ ՝ պայծառ կապույտ Y = -10v- ի համար և մուգ կապույտ Y = -5v- ի համար):
6. Ավելի ընդհանրապես, արտադրվող լույսի քանակը մոտավորապես համաչափ է մեծությանը, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2}, իսկ գույնը ՝ փուլ, / Theta = / arctan (Y/X): Այսպիսով, հավասարապես դրական իրական և դրական երևակայական ազդանշանը (այսինքն / Theta = 45 աստիճան) թույլ նարնջագույն է, եթե թույլ է, ուժեղ նարնջագույնը (օրինակ ՝ X = 7,07 վոլտ, Y = 7,07 վոլտ) և ամենաուժեղ նարնջագույնը ՝ շատ ուժեղ, այսինքն ՝ X = 10v և Y = 10v, որի դեպքում R (կարմիր) և G (կանաչ) LED բաղադրիչները միացված են: Նմանապես ազդանշանը, որը հավասարապես դրական է իրական և բացասական երևակայական, իրեն դարձնում է մանուշակագույն կամ մանուշակագույն, այսինքն ՝ R (կարմիր) և B (կապույտ) LED բաղադրիչներով երկուսն էլ միասին: Սա առաջացնում է աղոտ մանուշակ կամ պայծառ մանուշակ ՝ ազդանշանի մեծությանը համապատասխան: [հղում]

Phaseանկացած փուլային համահունչ դետեկտորի, կողպեքի ուժեղացուցիչի կամ հոմոդինային ընդունիչի X = ընդլայնված իրականություն և Y = ընդլայնված երևակայություն օգտագործվում են տեսադաշտի կամ տեսադաշտի վրա ֆենոմենոլոգիական ընդլայնված իրականության ծածկման համար, դրանով իսկ ցույց տալով աստիճանը ակուստիկ արձագանքը որպես տեսողական ծածկույթ:

Հատուկ շնորհակալություն իմ ուսանողներից մեկին ՝ acksեքսոնին, ով օգնեց իմ XY- ից RGB փոխարկիչի իրականացմանը:

Վերոնշյալը պարզեցված տարբերակ է, որը ես արել եմ, որպեսզի հեշտ լինի ուսուցանելն ու բացատրելը: Սկզբնական իրագործումը, որը ես արեցի 1980 -ականներին և 1990 -ականների սկզբին, նույնիսկ ավելի լավ է աշխատում, քանի որ այն գունավոր անիվը տեղավորում է ընկալելիորեն միատեսակ ձևով: Տես կից Matlab ".m" ֆայլերը, որոնք ես գրել եմ դեռ 1990 -ականների սկզբին `XY- ից RGB- ի բարելավված փոխակերպումն իրականացնելու համար:

Քայլ 3: Ստեղծեք RGB «տպման գլուխ»

«Տպման գլուխը» RGB LED է, 4 լարերով ՝ այն XY- ից RGB կերպափոխիչի ելքին միացնելու համար:

Պարզապես LED- ին միացրեք 4 լար, մեկը `ընդհանուր, և մեկը` տերմինալներից յուրաքանչյուրին `գույների համար (կարմիր, կանաչ և կապույտ):

Հատուկ շնորհակալություն իմ նախկին ուսանող Ալեքսին, ով օգնեց տպագիր գլուխ հավաքելիս:

Քայլ 4: Ձեռք բերեք կամ կառուցեք XY գծագիր կամ այլ 3D տեղադրման համակարգ (ներառված է Fusion360 հղումը)

Մենք պահանջում ենք 3D տեղադրման սարք: Ես նախընտրում եմ ձեռք բերել կամ կառուցել մի բան, որը հեշտությամբ շարժվում է XY հարթությունում, բայց ես չեմ պահանջում հեշտ տեղաշարժ երրորդ (Z) առանցքի վրա, քանի որ դա բավականին հազվադեպ է (քանի որ մենք սովորաբար սկանավորում ենք ռաստերում): Այսպիսով, այն, ինչ մենք այստեղ ունենք, հիմնականում XY գծապատկեր է, բայց այն ունի երկար ռելսեր, որոնք անհրաժեշտության դեպքում թույլ են տալիս այն տեղափոխել երրորդ առանցքով:

Պլոտերը սկանավորում է տարածությունը ՝ փոխարկիչը տեղափոխելով լույսի աղբյուրի հետ միասին (RGB LED) տարածության միջով, իսկ տեսախցիկի խցիկը բաց է ճառագայթման ճիշտ տևողության համար ՝ տեսողական պատկերի յուրաքանչյուր շրջանակ (մեկ կամ ավելի) շրջանակներ, օրինակ ՝ անշարժ նկարի կամ ֆիլմի ֆայլի համար):

XY-PLOTTER (Fusion 360 ֆայլ): Մեխանիկան պարզ է. ցանկացած XYZ կամ XY գծանկարիչ կանի: Ահա մեր կողմից օգտագործվող գծանկարիչը ՝ երկչափ SWIM (հաջորդական ալիքի տպագրման մեքենա). դուրս բերեք պատկերները 2D- ով, այնուհետև դանդաղ առաջ շարժվեք դեպի Z առանցքը: Հղումը դեպի Fusion 360 ֆայլ է: Մենք օգտագործում ենք Fusion 360- ը, քանի որ այն ամպի վրա հիմնված է և թույլ է տալիս համագործակցել MannLab Silicon Valley- ի, MannLab Toronto- ի և MannLab Shenzhen- ի միջև ՝ 3 ժամային գոտիներում: Solidworks- ն անիմաստ է դա անելու համար: (Մենք այլևս չենք օգտագործում Solidworks- ը, քանի որ ժամանակային գոտիներում տարբերակների կեղծման հետ կապված շատ խնդիրներ ունեինք, քանի որ մենք շատ ժամանակ էինք ծախսում Solidworks ֆայլերի տարբեր խմբագրումների հավաքման վրա: Կարևոր է ամեն ինչ պահել մեկ տեղում, և Fusion 360- ը դա անում է իսկապես լավ.)

Քայլ 5: Միացեք կողպեքի ուժեղացուցիչին

Սարքը չափում է ձայնային ալիքները որոշակի հղման հաճախականության նկատմամբ:

Ձայնային ալիքները չափվում են տարածության վրա ՝ մեխանիզմով, որը միկրոֆոնը կամ բարձրախոսը տեղափոխում է ամբողջ տարածությունը:

Մենք կարող ենք տեսնել երկու բարձրախոսների միջև միջամտության օրինակը ՝ խոսափողը տեղաշարժելով տարածության միջով ՝ RGB LED- ի հետ միասին, միաժամանակ լուսանկարչական մեդիան ցուցադրելով շարժվող լույսի աղբյուրին:

Այլապես, մենք կարող ենք բարձրախոսին տիեզերք տեղափոխել ՝ լուսանկարելու միկրոֆոնների զանգվածը լսելու ունակությունը: Սա ստեղծում է սխալի մաքրման մի ձև, որը զգում է սենսորների (խոսափողների) զգայունակությունը:

Սենսորների զգայունությունը և զգալու ունակության զգացումը կոչվում է մետավիլանս և մանրամասն նկարագրված է հետևյալ հետազոտական հոդվածում ՝

ՄԻԱՈՄ

Այս հրահանգի նկարներն արվել են ազդանշանի գեներատորը բարձրախոսին միացնելով, ինչպես նաև կողպեքի ուժեղացուցիչի տեղեկանքային մուտքին, իսկ RGB LED- ն բարձրախոսի հետ միասին տեղափոխելիս: Արդուինոն օգտագործվել է լուսանկարչական տեսախցիկը շարժական LED- ի հետ համաժամեցնելու համար:

Այստեղ օգտագործվող կողպեքի ուժեղացուցիչը SYSU x Mannlab Scientific Outstrument-ն է, որը հատուկ նախատեսված է ընդլայնված իրականության համար, չնայած դուք կարող եք կառուցել ձեր սեփական կողպեքի ուժեղացուցիչը (իմ մանկության հոբբին ձայնային ալիքների և ռադիոալիքների լուսանկարումն էր, այնպես որ ես այդ նպատակով կառուցել են մի շարք կողպեքի ուժեղացուցիչներ, ինչպես նկարագրված է

wearcam.org/par):

Դուք կարող եք փոխանակել խոսնակի (խոսողների) և խոսափողի (դերի) դերը: Այս կերպ կարող եք չափել ձայնային ալիքները կամ մետա ձայնային ալիքները:

Բարի գալուստ ֆենոմենոլոգիական իրականության աշխարհ: Լրացուցիչ տեղեկությունների համար տե՛ս նաև

Քայլ 6. Լուսանկարեք և կիսվեք ձեր արդյունքներով:

Ալիքները լուսանկարելու արագ ուղեցույցի համար տե՛ս իմ նախորդ հրահանգները, ինչպիսիք են.

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

եւ

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

Haveվարճացեք և կտտացրեք «Ես հասցրեցի» ՝ ձեր արդյունքները կիսելու համար, և ես ուրախ կլինեմ կառուցողական օգնություն և ակնարկներ առաջարկել, թե ինչպես կարելի է զվարճանալ ֆենոմենոլոգիական իրականության հետ:

Քայլ 7: Գիտական փորձերի անցկացում

Այստեղ մենք կարող ենք տեսնել, օրինակ, համեմատություն 6 տարրից միկրոֆոնի զանգվածի և 5 տարրից միկրոֆոնի զանգվածի միջև:

Մենք կարող ենք տեսնել, որ երբ կա տարօրինակ թվով տարրեր, մենք ստանում ենք ավելի գեղեցիկ կենտրոնական բլիթ, որն ավելի շուտ է առաջանում, և այդպիսով երբեմն «ավելի քիչ է ավելի» (օրինակ ՝ 5 խոսափողը երբեմն ավելի լավ է, քան վեցը, երբ փորձում ենք ճառագայթների ձևավորում կատարել):

Քայլ 8: Փորձիր ստորջրյա

Երկրորդ տեղը զբաղեցրած «theիածանի գույներով» մրցույթում