Rəngli İşıqdan istifadə edərək səs dalğalarına baxın (RGB LED): 10 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

SteveMannEyeTap tərəfindən Humanist Zəka Müəllif tərəfindən daha çox izləyin:

Haqqında: Texnologiyaların şəffaf və başa düşülən olduğu bir zamanda böyümüşəm, amma indi cəmiyyət dəlilik və anlaşılmazlığa doğru inkişaf edir. Buna görə də texnologiyanı insan etmək istədim. 12 yaşımda, mən… SteveMann haqqında daha çox »

Burada səs dalğalarını görə bilərsiniz və aralarındakı boşluq fərqli olduğu üçün iki və ya daha çox çeviricinin müdaxilə nümunələrini müşahidə edə bilərsiniz. (Ən solda, saniyədə 40.000 döngədə iki mikrofonlu müdaxilə nümunəsi; sağ üst, 3520 cps -də tək mikrofon; sağ alt, 7040 cps -də tək mikrofon).

Səs dalğaları bir rəngli LED idarə edir və rəng dalğanın fazasıdır və parlaqlıq amplitudadır.

Ardıcıl Dalğa Çəkmə Maşını (SWIM) vasitəsi ilə səs dalğalarını təsvir etmək və fenomenoloji genişlənmiş reallıq ("Real Reallıq" ™) üzərində təcrübələr aparmaq üçün X-Y planlayıcı istifadə olunur.

TƏŞƏKKÜR:

Əvvəlcə uşaqlıq hobbim kimi başlayan, radio dalğaları və səs dalğalarının fotoşəkillərini çəkən bu layihəyə kömək edən bir çox insanı qəbul etmək istəyirəm (https://wearcam.org/par). Rayan, Max, Alex, Arkin, Sen və Jackson da daxil olmaqla keçmiş və indiki bir çox tələbəyə və MannLabda Kyle və Daniel də daxil olmaqla bir çoxlarına təşəkkür edirəm. Ultrasonik transduserlərin mərhələsinin təsadüfi olduğunu müşahidə etmək və onları mərhələlərlə iki yığına ayırmaq üsulu hazırlamaqda kömək etmək üçün Stephanie'ye (12 yaş) da təşəkkür edirik: "Stephative" (Stephanie müsbət) və "Stegative" (Stephanie mənfi). Arkin, Visionertech, Shenzhen Investment Holdings və Professor Wang (SYSU) sayəsində.

Addım 1: Dalğaları təmsil etmək üçün rənglərdən istifadə prinsipi

Əsas fikir, səs dalğaları kimi dalğaları təmsil etmək üçün rəngdən istifadə etməkdir.

Burada elektrik dalğalarını göstərmək üçün rəngdən istifadə etdiyim sadə bir nümunəni görürük.

Bu, məsələn, Fourier çevrilməsini və ya hər hansı digər dalğa əsaslı elektrik siqnalını vizual olaraq görselleştirmemize imkan verir.

Bunu [Maşın Görüşündə Avanslar, 380 s., Aprel 1992] hazırladığım bir kitab örtüyü kimi istifadə etdim və kitabın bəzi hissələrini təqdim etdim.

Addım 2: Səsi Rəng Dönüştürücüsünə Qurun

Səsi rəngə çevirmək üçün səsdən rəngə çeviricini qurmalıyıq.

Səs, əvvəlki Təlimatlarımda və bəzi nəşr olunmuş məqalələrimdə izah edildiyi kimi, səs dalğalarının tezliyinə istinad edilən kilidli gücləndiricinin çıxışından gəlir.

Kilidli gücləndiricinin çıxışı iki terminalda (bir çox gücləndiricilər çıxışları üçün BNC konnektorlarından istifadə edir), biri "X" (əsl hissəsi olan faza komponenti) və biri üçün görünən kompleks dəyərli bir çıxışdır. "Y" (xəyali hissə olan dördlük komponenti). X və Y -də mövcud olan gərginliklər birlikdə kompleks sayını ifadə edir və yuxarıdakı (solda) şəkil, kompleks dəyərlərin rəng olaraq göstərildiyi Argand təyyarəsini təsvir edir. Verilən swimled.ino koduna görə XY -dən (kompleks sayı) RGB -yə (Qırmızı, Yaşıl, Mavi rəng) çevirmək üçün iki analoq girişi və üç analoq çıxışı olan bir Arduino istifadə edirik.

Bunları LED işıq mənbəyinə RGB rəng siqnalları olaraq çıxarırıq. Nəticə, bucaq kimi fazalı bir rəng çarxının ətrafında keçməkdir və işığın keyfiyyəti ilə siqnal gücü (səs səviyyəsi). Bu, RGB rəng eşleyicisinə kompleks bir sıra ilə edilir:

Mürəkkəb rəng eşleyicisi, ümumiyyətlə bir homodin qəbuledicisindən və ya kilidli gücləndiricidən və ya faza uyğun gələn detektordan çıxan mürəkkəb dəyərli bir miqdardan rəngli bir işıq mənbəyinə çevrilir. Siqnalın böyüklüyü daha çox olduqda daha çox işıq yaranır. Mərhələ rəngin tonunu təsir edir.

Bu nümunələri nəzərdən keçirin (IEEE konfrans məqaləsində "Rattletale" də qeyd edildiyi kimi):

1. Güclü müsbət real siqnal (yəni X =+10 volt olduqda) parlaq qırmızı kimi kodlanır. Zəif müsbət bir real siqnal, yəni X =+5 volt olduqda, solğun qırmızı olaraq kodlanır.
2. Sıfır çıxış (X = 0 və Y = 0) özünü qara kimi təqdim edir.
3. Güclü mənfi real siqnal (yəni X = -10 volt) yaşıldır, zəif mənfi real (X = -5 volt) isə tünd yaşıldır.
4. Güclü xəyali pozitiv siqnallar (Y = 10v) parlaq sarı, zəif pozitiv-xəyali (Y = 5v) isə solğun sarıdır.
5. Mənfi xəyali siqnallar mavidir (məsələn, Y = -10v üçün parlaq mavi və Y = -5v üçün solğun mavi).
6. Ümumiyyətlə, istehsal olunan işığın miqdarı böyüklüyə, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2} və rəngin bir faza / Theta = / arctan (Y/X) ilə təxminən mütənasibdir. Beləliklə, eyni dərəcədə pozitiv real və pozitiv xəyali bir siqnal (yəni / Theta = 45 dərəcə) zəif olduqda narıncı, narıncı güclüdür (məsələn, X = 7.07 volt, Y = 7.07 volt) və ən parlaq narıncı çox güclüdür, yəni X = 10v və Y = 10v, bu halda R (qırmızı) və G (yaşıl) LED komponentləri doludur. Eynilə eyni dərəcədə həqiqi və mənfi xəyali olan bir siqnal özünü bənövşəyi və ya bənövşəyi, yəni R (qırmızı) və B (mavi) LED komponentləri ilə birlikdə göstərir. Bu, siqnalın böyüklüyünə uyğun olaraq tünd bənövşəyi və ya parlaq bənövşəyi yaradır. [Link]

Hər hansı bir faza bağlı olan detektorun, kilidli gücləndiricinin və ya homodin alıcısının X = artırılmış reallıq və Y = artırılmış xəyal gücünün nəticələri, buna görə də fenomenoloji cəhətdən genişləndirilmiş bir reallığı görmə və ya baxış sahəsinə yaymaq üçün istifadə olunur və beləliklə bir dərəcə göstərilir. vizual örtük kimi akustik cavab.

XY -dən RGB çeviricimin həyata keçirilməsinə kömək edən tələbələrimdən biri olan Ceksona xüsusi təşəkkürlər.

Yuxarıda sadələşdirilmiş bir versiyadır, bunu öyrətməyi və izah etməyi asanlaşdırmaq üçün etdim. 1980 -ci illərdə və 1990 -cı illərin əvvəllərində etdiyim orijinal tətbiq daha da yaxşı işləyir, çünki rəng çarxını dərkedici şəkildə vahid şəkildə yerləşdirir. Təkmilləşdirilmiş XY -dən RGB çevrilməsini həyata keçirmək üçün 1990 -cı illərin əvvəllərində yazdığım əlavə edilmiş Matlab ".m" fayllarına baxın.

Addım 3: RGB "çap başlığı" yaradın

"Çap başı", XY -RGB çeviricisinin çıxışına qoşulmaq üçün 4 teli olan bir RGB LED -dir.

LED -ə 4 tel bağlayın, biri ümumi, biri də rənglər üçün terminalların hər birinə (Qırmızı, Yaşıl və Mavi).

Çap başlığını bir araya gətirməyə kömək edən keçmiş tələbəm Alexə xüsusi təşəkkürlər.

Addım 4: XY Plotter və ya Digər 3D Yerləşdirmə Sistemini əldə edin və ya qurun (Fusion360 Bağlantısı Daxildir)

Bir növ 3D yerləşdirmə cihazına ehtiyacımız var. XY müstəvisində asanlıqla hərəkət edən bir şey əldə etməyi və ya qurmağı üstün tuturam, amma üçüncü (Z) oxunda asan hərəkət tələb etmirəm, çünki bu olduqca nadirdir (çünki biz adətən bir rasterdə skan edirik). Beləliklə, burada əlimizdə ilk növbədə XY planlayıcısı var, lakin lazım olduqda üçüncü ox boyunca hərəkət etməsinə imkan verən uzun relslərə malikdir.

Plotter, bir işıq mənbəyi (RGB LED) ilə birlikdə bir çeviricini hərəkət etdirərək məkanı tarar, vizual görüntünün hər bir çərçivəsini (bir və ya daha çoxunu) çəkmək üçün kameranın deklanşörü düzgün məruz qalma müddəti üçün açıq olarkən. çərçivələr, məsələn, hərəkətsiz bir şəkil və ya film faylı üçün).

XY-PLOTTER (Fusion 360 faylı). Mexanika sadədir; hər hansı bir XYZ və ya XY plotter edəcək. İşdə istifadə etdiyimiz 2 ölçülü SWIM (Ardıcıl Dalğa Çəkmə Maşını): https://a360.co/2KkslB3 Plotter, XY müstəvisində asanlıqla hərəkət edir və Z-də daha çətin bir şəkildə hərəkət edir. şəkilləri 2D olaraq çıxarın və sonra yavaşca Z oxunda irəliləyin. Bağlantı bir Fusion 360 faylına aiddir. Fusion 360-dan istifadə edirik, çünki bulud əsaslıdır və MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto və MannLab Shenzhen arasında 3 vaxt zonasında əməkdaşlıq etməyə imkan verir. Solidworks bunu etmək üçün faydasızdır! (Solidworks -dan artıq istifadə etmirik, çünki əvvəllər Solidworks fayllarının müxtəlif redaktələrini birləşdirmək üçün çox vaxt sərf etdiyimiz üçün vaxt qurşağında versiya ilə bağlı çox problem yaşadıq. Hər şeyi bir yerdə saxlamaq vacibdir və Fusion 360 bunu həqiqətən yaxşı edir.)

Addım 5: Kilidlənən Gücləndiriciyə qoşulun

Cihaz səs dalğalarını müəyyən bir istinad tezliyinə görə ölçür.

Səs dalğaları, məkanda mikrofonu və ya dinamikin hərəkət etdiyi bir mexanizm vasitəsi ilə ölçülür.

Fotoşəkilləri daşıyan işıq mənbəyinə məruz qoyarkən, mikrofonu RGB LED ilə birlikdə məkanda hərəkət etdirərək iki dinamik arasındakı müdaxilə modelini görə bilərik.

Alternativ olaraq, bir mikrofonun qulaq asmaq qabiliyyətini fotoşəkil çəkmək üçün spikeri kosmosda hərəkət etdirə bilərik. Bu, sensorların (mikrofonların) hiss etmə qabiliyyətini hiss edən bir səhv təmizləyici forması yaradır.

Sensorları hiss etmək və hiss etmə qabiliyyətlərini hiss etmək metaveillance adlanır və aşağıdakı tədqiqat işində ətraflı təsvir edilmişdir:

BAĞLANMA:

Bu Təlimatdakı şəkillər, bir RGB LEDini dinamiklə birlikdə hərəkət etdirərkən bir siqnal generatorunu dinamikə və kilidlənən gücləndiricinin istinad girişinə bağlayaraq çəkilmişdir. Fotoşəkil kamerasını hərəkət edən LED -ə sinxronizasiya etmək üçün bir Arduino istifadə edildi.

Burada istifadə olunan xüsusi kilidləmə gücləndiricisi, xüsusi olaraq gücləndirilmiş reallıq üçün hazırlanmış SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™ -dir, baxmayaraq ki, öz kilidli gücləndiricinizi qura bilərsiniz (uşaqlıqda hobbim səs dalğaları və radio dalğaları çəkmək idi, buna görə də təsvir edildiyi kimi, bu məqsədlə bir çox kilidləmə gücləndiricisi qurdular

wearcam.org/par).

Dinamik (lər) və mikrofon (lar) ın rolunu dəyişə bilərsiniz. Bu şəkildə səs dalğalarını və ya meta səs dalğalarını ölçə bilərsiniz.

Fenomenoloji reallıq dünyasına xoş gəldiniz. Daha çox məlumat üçün https://arxiv.org/pdf/1804.08386.pdf səhifəsinə də baxın.

Addım 6: Fotoşəkil çəkin və nəticələrinizi paylaşın

Dalğaların necə fotoşəkil çəkiləcəyinə dair qısa bir bələdçi üçün əvvəlki təlimatlarımdan bir neçəsinə baxın:

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

və

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

Əylən və nəticələrinizi bölüşmək üçün "Mən bacardım" düyməsini basın və fenomenoloji reallıqla necə əylənəcəyinizə dair konstruktiv kömək və göstərişlər verməkdən məmnun olarıq.

Addım 7: Elmi Təcrübələr aparın

Burada, məsələn, 6 elementli bir mikrofon və 5 elementli bir mikrofon dəsti arasındakı müqayisəni görə bilərik.

Görə bilərik ki, tək sayda element olduqda, daha tez baş verən daha gözəl bir mərkəzi lob əldə edirik və buna görə də bəzən "daha azdır" (məsələn, şüa düzəltməyə çalışarkən 5 mikrofon bəzən altıdan daha yaxşıdır).

Addım 8: Sualtı Sınaqdan keçirin

Gökkuşağının Rəngləri Yarışında İkincisi