Lihat Gelombang Bunyi Menggunakan Lampu Berwarna (LED RGB): 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Oleh SteveMannEyeTap Kepintaran Humanistik Ikuti Lagi oleh pengarang:

Tentang: Saya dibesarkan pada masa teknologi transparan dan mudah difahami, tetapi sekarang masyarakat berkembang menjadi kegilaan dan tidak dapat difahami. Oleh itu, saya mahu menjadikan teknologi sebagai manusia. Pada usia 12 tahun, saya… Lebih Lanjut Mengenai SteveMann »

Di sini anda dapat melihat gelombang bunyi dan memerhatikan corak gangguan yang dibuat oleh dua atau lebih transduser kerana jarak di antara mereka berbeza-beza. (Paling kiri, corak gangguan dengan dua mikrofon pada 40, 000 kitaran sesaat; kanan atas, mikrofon tunggal pada 3520 cps; kanan bawah, mikrofon tunggal pada 7040cps).

Gelombang suara mendorong LED warna, dan warnanya adalah fasa gelombang, dan kecerahan adalah amplitud.

Plotter X-Y digunakan untuk memplot gelombang suara dan melakukan eksperimen pada realiti fenomenologi ("Realiti Nyata" ™), dengan menggunakan Mesin Pencetak Gelombang Berurutan (SWIM).

PENGHARGAAN:

Mula-mula saya ingin mengucapkan terima kasih kepada banyak orang yang telah membantu dengan projek ini yang bermula sebagai hobi masa kecil saya, memotret gelombang radio dan gelombang suara (https://wearcam.org/par). Terima kasih kepada banyak pelajar masa lalu dan sekarang, termasuk Ryan, Max, Alex, Arkin, Sen, dan Jackson, dan yang lain di MannLab, termasuk Kyle dan Daniel. Terima kasih juga kepada Stephanie (umur 12) untuk pemerhatian bahawa fasa transduser ultrasonik adalah rawak, dan atas bantuan dalam merancang kaedah menyusunnya mengikut fasa menjadi dua cerucuk: "Stephative" (Stephanie positif) dan "Stegatif" '(Stephanie negatif). Terima kasih kepada Arkin, Visionertech, Shenzhen Investment Holdings, dan Profesor Wang (SYSU).

Langkah 1: Prinsip Menggunakan Warna untuk Mewakili Gelombang

Idea asasnya adalah menggunakan warna untuk mewakili gelombang, seperti gelombang suara.

Di sini kita melihat contoh ringkas di mana saya telah menggunakan warna untuk menunjukkan gelombang elektrik.

Ini membolehkan kita memvisualisasikan, misalnya, transformasi Fourier, atau isyarat elektrik berasaskan gelombang lain secara visual.

Saya menggunakannya sebagai sampul buku yang saya reka [Advances in Machine Vision, 380pp, Apr 1992], bersama dengan beberapa bab yang disumbangkan ke dalam buku ini.

Langkah 2: Bina Penukar Bunyi ke Warna

Untuk menukar suara menjadi warna, kita perlu membina penukar suara ke warna.

Bunyi berasal dari output penguat kunci yang dirujuk pada frekuensi gelombang suara, seperti yang dijelaskan dalam beberapa Instruksional saya sebelumnya, dan juga beberapa makalah saya yang diterbitkan.

Keluaran penguat kunci adalah output bernilai kompleks, yang muncul di dua terminal (banyak penguat menggunakan penyambung BNC untuk outputnya), satu untuk "X" (komponen dalam fasa yang merupakan bahagian sebenarnya) dan satu untuk "Y" (komponen kuadratur yang merupakan bahagian khayalan). Bersama-sama voltan yang terdapat pada X dan Y menunjukkan nombor kompleks, dan gambar di atas (kiri) menggambarkan satah Argand di mana kuantiti bernilai kompleks ditunjukkan sebagai warna. Kami menggunakan Arduino dengan dua input analog dan tiga output analog untuk menukar dari XY (nombor kompleks) ke RGB (warna Merah, Hijau, Biru), seperti yang disertakan pada kod swimled.ino.

Kami mengeluarkannya sebagai isyarat warna RGB ke sumber cahaya LED. Hasilnya adalah mengelilingi roda warna dengan fasa sebagai sudut, dan dengan kualiti cahaya adalah kekuatan isyarat (tahap bunyi). Ini dilakukan dengan nombor kompleks untuk RGB color-mapper, seperti berikut:

Mapper warna kompleks berubah dari kuantiti bernilai kompleks, biasanya dihasilkan dari penerima homodyne atau pengunci kunci masuk atau pengesan koheren fasa menjadi sumber cahaya berwarna. Biasanya lebih banyak cahaya dihasilkan apabila magnitud isyarat lebih besar. Fasa mempengaruhi rona warna.

Pertimbangkan contoh-contoh ini (seperti yang digariskan dalam makalah persidangan IEEE "Rattletale"):

1. Isyarat nyata positif yang kuat (iaitu apabila X = + 10 volt) dikodkan sebagai merah terang. Isyarat nyata lemah yang lemah, iaitu ketika X = + 5 volt, dikodkan sebagai merah malap.
2. Hasil sifar (X = 0 dan Y = 0) menunjukkan dirinya sebagai hitam.
3. Isyarat nyata negatif kuat (iaitu X = -10 volt) berwarna hijau, sedangkan nyata negatif lemah (X = -5 volt) berwarna hijau malap.
4. Isyarat positif yang sangat khayalan (Y = 10v) berwarna kuning terang, dan khayalan positif yang lemah (Y = 5v) berwarna kuning malap.
5. Isyarat khayalan negatif berwarna biru (mis. Biru terang untuk Y = -10v dan biru malap untuk Y = -5v).
6. Secara lebih umum, kuantiti cahaya yang dihasilkan berkadaran dengan magnitud, R_ {XY} = / sqrt {X ^ 2 + Y ^ 2}, dan warna ke fasa, / Theta = / arctan (Y / X). Jadi isyarat yang sama positif dan nyata khayalan positif (iaitu / Theta = 45 darjah) adalah samar samar jika lemah, oren terang kuat (mis. X = 7.07 volt, Y = 7.07 volt), dan jingga terang paling kuat, iaitu X = 10v dan Y = 10v, yang mana komponen LED R (merah) dan G (hijau) penuh. Begitu juga dengan isyarat khayalan positif dan negatif yang sama positif menjadikannya ungu atau ungu, iaitu dengan komponen LED R (merah) dan B (biru) keduanya bersatu. Ini menghasilkan ungu malap atau ungu terang, sesuai dengan besarnya isyarat. [Pautan]

Output X = augmented reality, dan Y = augmented imaginality, dari mana-mana pengesan koheren fasa, penguat kunci, atau penerima homodyne oleh itu digunakan untuk melapisi kenyataan yang ditambah secara fenomenologi pada bidang penglihatan atau pandangan, sehingga menunjukkan tahap tindak balas akustik sebagai paparan visual.

Terima kasih khas kepada salah seorang pelajar saya, Jackson, yang membantu melaksanakan penukaran XY ke RGB saya.

Di atas adalah versi ringkas, yang saya lakukan untuk memudahkan pengajaran dan penjelasan. Pelaksanaan awal yang saya lakukan pada tahun 1980-an dan awal 1990-an berjalan lebih baik, kerana ia meletakkan roda warna dengan cara yang seragam. Lihat fail Matlab ".m" yang dilampirkan yang saya tulis semula pada awal 1990-an untuk melaksanakan penukaran XY ke RGB yang ditingkatkan.

Langkah 3: Buat "kepala cetak" RGB

"Kepala cetak" adalah LED RGB, dengan 4 wayar untuk menghubungkannya ke output penukar XY ke RGB.

Cukup sambungkan 4 wayar ke LED, satu ke biasa, dan satu ke setiap terminal untuk warna (Merah, Hijau, dan Biru).

Terima kasih khas kepada bekas pelajar saya, Alex, yang membantu mengumpulkan kepala cetak.

Langkah 4: Dapatkan atau Bina Plotter XY atau Sistem Penentududukan 3D Lain (Termasuk Pautan Fusion360)

Kami memerlukan sejenis peranti penentu kedudukan 3D. Saya lebih suka mendapatkan atau membina sesuatu yang bergerak dengan mudah di satah XY, tetapi saya tidak memerlukan pergerakan yang mudah di paksi ketiga (Z), kerana ini agak jarang (kerana kita biasanya mengimbas di raster). Oleh itu, apa yang kita ada di sini adalah plotter XY tetapi mempunyai rel panjang yang membolehkannya bergerak sepanjang paksi ketiga apabila perlu.

Ploter mengimbas ruang, dengan menggerakkan transduser, bersama dengan sumber cahaya (LED RGB), melalui ruang, sementara rana kamera terbuka untuk jangka masa pendedahan yang betul untuk menangkap setiap bingkai gambar visual (satu atau lebih bingkai, misalnya untuk fail gambar atau filem).

XY-PLOTTER (fail Fusion 360). Mekaniknya mudah; mana-mana plotter XYZ atau XY akan lakukan. Berikut adalah plotter yang kami gunakan, SWIM 2 dimensi (Mesin Pencetak Gelombang Berurutan): https://a360.co/2KkslB3 Ploter bergerak dengan mudah di satah XY, dan bergerak dengan cara yang lebih membebankan di Z, sehingga kita menyapu keluar gambar dalam 2D dan kemudian maju dalam paksi Z dengan perlahan. Pautan ke fail Fusion 360. Kami menggunakan Fusion 360 kerana berasaskan awan dan membolehkan kami bekerjasama antara MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto, dan MannLab Shenzhen, di 3 zon waktu. Solidworks tidak berguna untuk melakukan itu! (Kami tidak lagi menggunakan Solidworks kerana kami mempunyai terlalu banyak masalah dengan pemalsuan versi di zon waktu kerana kami sering menghabiskan banyak masa untuk mengumpulkan pengeditan fail Solidworks yang berbeza. Adalah mustahak untuk menyimpan semuanya di satu tempat dan Fusion 360 melakukannya dengan sangat baik.)

Langkah 5: Sambungkan ke Penguat Kunci

Alat mengukur gelombang bunyi berkenaan dengan frekuensi rujukan tertentu.

Gelombang suara diukur di seluruh ruang, dengan mekanisme yang menggerakkan mikrofon atau pembesar suara ke seluruh ruang.

Kita dapat melihat corak gangguan antara dua pembesar suara dengan menggerakkan mikrofon melalui ruang, bersama dengan LED RGB, sambil memperlihatkan media fotografi ke sumber cahaya yang bergerak.

Sebagai alternatif, kita dapat menggerakkan pembesar suara melalui ruang untuk memotret kapasiti pelbagai mikrofon untuk mendengar. Ini mewujudkan bentuk penyapu pepijat yang merasakan keupayaan sensor (mikrofon) untuk merasakan.

Sensor sensor dan merasakan keupayaannya untuk merasakan disebut metaveillance dan dijelaskan secara terperinci dalam makalah penyelidikan berikut:

MENGHUBUNGKANNYA:

Gambar-gambar dalam Instructable ini diambil dengan menghubungkan penjana isyarat ke pembesar suara dan juga input rujukan penguat kunci, sambil menggerakkan LED RGB bersama dengan pembesar suara. Arduino digunakan untuk menyegerakkan kamera fotografi dengan LED bergerak.

Penguat kunci masuk khusus yang digunakan di sini adalah SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™ yang direka khusus untuk augmented reality, walaupun anda boleh membina penguat kunci sendiri (hobi zaman kanak-kanak saya adalah memotret gelombang suara dan gelombang radio, jadi saya telah membina sejumlah penguat kunci untuk tujuan ini, seperti yang dijelaskan dalam

wearcam.org/par).

Anda boleh menukar peranan pembesar suara dan mikrofon. Dengan cara ini anda dapat mengukur gelombang bunyi, atau gelombang suara meta.

Selamat datang ke dunia realiti fenomenologi. Untuk maklumat lebih lanjut, lihat juga

Langkah 6: Gambar dan Kongsi Hasil Anda

Untuk panduan ringkas mengenai cara memotret gelombang, lihat beberapa Instruksional saya sebelumnya seperti:

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

dan

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

Bersenang-senang, dan klik "Saya berjaya" untuk berkongsi hasil anda, dan saya akan dengan senang hati menawarkan pertolongan dan petunjuk yang membina mengenai bagaimana bersenang-senang dengan kenyataan fenomenologi.

Langkah 7: Menjalankan Eksperimen Ilmiah

Di sini kita dapat melihat, misalnya, perbandingan antara susunan mikrofon 6 elemen dan susunan mikrofon 5 elemen.

Kita dapat melihat bahawa apabila terdapat banyak unsur yang ganjil, kita akan mendapat lobus pusat yang lebih baik lebih cepat, dan dengan demikian kadang-kadang "kurang lebih banyak" (mis. 5 mikrofon kadang-kadang lebih baik daripada enam, ketika kita berusaha melakukan beamforming).

Langkah 8: Cubalah Di Bawah Air

Naib Johan dalam Pertandingan Warna Pelangi