Katso Ääniaaltoja värillisellä valolla (RGB -LED): 10 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

SteveMannEyeTap Humanistic IntelligenceSeuraa lisää tekijältä:

Tietoja: Kasvoin aikana, jolloin tekniikat olivat läpinäkyviä ja helposti ymmärrettäviä, mutta nyt yhteiskunta kehittyy hulluuteen ja käsittämättömyyteen. Joten halusin tehdä tekniikasta ihmisen. 12 -vuotiaana i c… Lisätietoja SteveMannista »

Täällä voit nähdä ääniaaltoja ja tarkkailla kahden tai useamman anturin aiheuttamia häiriökuvioita, kun niiden välinen etäisyys vaihtelee. (Vasemmalla, häiriökuvio kahdella mikrofonilla nopeudella 40 000 sykliä sekunnissa; oikeassa yläkulmassa, yksi mikrofoni 3520 cps; alhaalla oikealla, yksi mikrofoni nopeudella 7040 cps).

Ääniaallot ohjaavat värillistä LEDiä, ja väri on aallon vaihe ja kirkkaus on amplitudi.

X-Y-plotteria käytetään piirtämään ääniaaltoja ja suorittamaan kokeita fenomenologiselle lisätylle todellisuudelle ("Real Reality" ™) Sequential Wave Imprinting Machine (SWIM) -laitteella.

KIITOKSET:

Ensiksi haluaisin kiittää monia ihmisiä, jotka ovat auttaneet tässä hankkeessa, joka alkoi lapsuuden harrastuksena, valokuvaamalla radioaaltoja ja ääniaaltoja (https://wearcam.org/par). Kiitos monille entisille ja nykyisille opiskelijoille, kuten Ryanille, Maxille, Alexille, Arkinille, Senille ja Jacksonille ja muille MannLabissa, mukaan lukien Kylelle ja Danielille. Kiitos myös Stephanielle (12 -vuotias) havainnosta, että ultraäänianturien vaihe on satunnainen, ja avusta menetelmässä, jolla ne voidaan lajitella vaiheittain kahteen paaluun: `` Stephative '' (Stephanie positiivinen) ja `` Stegative '' (Stephanie negatiivinen). Kiitos Arkinille, Visionertechille, Shenzhen Investment Holdingsille ja professori Wangille (SYSU).

Vaihe 1: Värien käytön periaate aaltojen esittämiseen

Perusajatuksena on käyttää väriä aaltojen, kuten ääniaaltojen, esittämiseen.

Tässä näemme yksinkertaisen esimerkin, jossa olen käyttänyt väriä sähköaaltojen näyttämiseen.

Tämän avulla voimme visualisoida esimerkiksi Fourier-muunnoksen tai minkä tahansa muun aaltopohjaisen sähköisen signaalin.

Käytin tätä suunnittelemani kirjan kansina [Advances in Machine Vision, 380pp, huhtikuu 1992] sekä joitakin kirjan lukuja.

Vaihe 2: Rakenna äänestä värimuunnin

Jos haluat muuttaa äänen väriksi, meidän on rakennettava ääni värinmuunnin.

Ääni tulee lukitusvahvistimen lähdöstä, joka viittaa ääniaaltojen taajuuteen, kuten on selitetty joissakin aikaisemmissa käyttöohjeissani sekä joissakin julkaistuissa papereissani.

Lukitusvahvistimen lähtö on monimutkainen arvolähtö, joka näkyy kahdessa liittimessä (monet vahvistimet käyttävät lähtöään BNC-liittimillä), yksi "X": lle (vaihekomponentti, joka on todellinen osa) ja toinen "Y" (kvadratuurikomponentti, joka on kuvitteellinen osa). Yhdessä X: n ja Y: n jännitteet osoittavat kompleksilukua, ja yllä oleva piirustus (vasemmalla) kuvaa Argandin tasoa, jolla monimutkaiset arvot näytetään värinä. Käytämme Arduinoa, jossa on kaksi analogista tuloa ja kolme analogista lähtöä muunnettavaksi XY: stä (kompleksiluku) RGB: ksi (punainen, vihreä, sininen väri), mukana toimitetun swimled.ino -koodin mukaisesti.

Tuomme ne RGB -värisignaaleina LED -valonlähteeseen. Tuloksena on kiertää väripyörä, jossa vaihe on kulma, ja valon tarkkuudella on signaalin voimakkuus (äänitaso). Tämä tehdään kompleksiluvulla RGB-värinkartoitukseen seuraavasti:

Monimutkainen värinkartoitin muuntuu kompleksiluvusta, joka yleensä lähetetään homodyne-vastaanottimesta tai lukitusvahvistimesta tai vaihekoherentista ilmaisimesta värilliseksi valonlähteeksi. Tyypillisesti enemmän valoa syntyy, kun signaalin suuruus on suurempi. Vaihe vaikuttaa värisävyyn.

Harkitse näitä esimerkkejä (kuten IEEE: n konferenssipaperissa "Rattletale"):

1. Vahva positiivinen todellinen signaali (eli kun X =+10 volttia) on koodattu kirkkaan punaiseksi. Heikosti positiivinen todellinen signaali, eli kun X =+5 volttia, koodataan himmeäksi punaiseksi.
2. Nollalähtö (X = 0 ja Y = 0) on musta.
3. Vahva negatiivinen todellinen signaali (eli X = -10 volttia) on vihreä, kun taas heikosti negatiivinen todellinen (X = -5 volttia) on himmeä vihreä.
4. Vahvasti kuvitteelliset positiiviset signaalit (Y = 10v) ovat kirkkaan keltaisia ja heikosti positiiviset-imaginaariset (Y = 5v) ovat himmeitä keltaisia.
5. Negatiivisesti kuvitteelliset signaalit ovat sinisiä (esim. Kirkkaan sininen Y = -10v ja himmeä sininen Y = -5v).
6. Yleisemmin tuotetun valon määrä on suunnilleen verrannollinen suuruusluokkaan, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2} ja väri vaiheeseen / Theta = / arctan (Y/X). Joten yhtä positiivinen todellinen ja positiivinen kuvitteellinen signaali (eli / Theta = 45 astetta) on himmeä oranssi, jos heikko, kirkkaan oranssi voimakas (esim. X = 7,07 volttia, Y = 7,07 volttia) ja kirkkain oranssi erittäin vahva, eli X = 10v ja Y = 10v, jolloin R (punainen) ja G (vihreä) LED -komponentit ovat täynnä. Samoin signaali, joka on yhtä positiivinen todellinen ja negatiivinen kuvitteellinen, muuttuu violetiksi tai violetiksi, eli R (punainen) ja B (sininen) LED -komponentit molemmat yhdessä. Tämä tuottaa himmeän violetin tai kirkkaan violetin signaalin suuruuden mukaisesti. [Link]

Minkä tahansa vaihekoherentin ilmaisimen, lukitusvahvistimen tai homodyne-vastaanottimen ulostuloja X = lisätty todellisuus ja Y = lisätty mielikuvitus käytetään siksi fenomenologisesti lisätyn todellisuuden peittämiseen näkökentässä tai näkökentässä, mikä osoittaa siten jonkin verran akustinen vaste visuaalisena peittokuvana.

Erityinen kiitos yhdelle oppilaistani Jacksonille, joka auttoi XY -RGB -muuntimeni toteuttamisessa.

Yllä oleva on yksinkertaistettu versio, jonka tein helpottaakseni opettamista ja selittämistä. Alkuperäinen toteutus, jonka tein jo 1980 -luvulla ja 1990 -luvun alussa, toimii vielä paremmin, koska se sijoittaa väripyörän havainnollisesti yhtenäisellä tavalla. Katso liitteenä olevat Matlab ".m" -tiedostot, jotka kirjoitin jo 1990 -luvun alussa toteuttaakseni parannetun XY -RGB -muunnoksen.

Vaihe 3: Tee RGB -tulostuspää

"Tulostuspää" on RGB -LED, jossa on 4 johtoa sen liittämiseksi XY -RGB -muuntimen lähtöön.

Kytke vain 4 johtoa LED -valoon, yksi yhteiseen ja yksi värin (punainen, vihreä ja sininen) liittimiin.

Erityinen kiitos entiselle oppilaalleni Alexille, joka auttoi tulostuspään kokoamisessa.

Vaihe 4: Hanki tai rakenna XY -plotteri tai muu 3D -paikannusjärjestelmä (Fusion360 Link sisältyy)

Tarvitsemme jonkinlaista 3D -paikannuslaitetta. Haluan mieluummin hankkia tai rakentaa jotain, joka liikkuu helposti XY -tasossa, mutta en vaadi helppoa liikettä kolmannella (Z) akselilla, koska tämä on melko harvinaista (koska skannaamme yleensä rasterilla). Siten meillä on täällä pääasiassa XY -piirturi, mutta siinä on pitkät kiskot, joiden avulla sitä voidaan siirtää tarvittaessa kolmatta akselia pitkin.

Piirturi skannaa tilan siirtämällä kaikuanturia yhdessä valonlähteen (RGB -LED) kanssa tilan läpi, kun kameran suljin on auki oikealla valotusajalla kuvien ottamiseksi (yhden tai useamman kuvan) kehykset, esim. still- tai elokuvatiedosto).

XY-PLOTTER (Fusion 360-tiedosto). Mekaniikka on yksinkertainen; mikä tahansa XYZ- tai XY -piirturi tekee. Tässä on käyttämämme piirturi, 2-ulotteinen SWIM (Sequential Wave Imprinting Machine): https://a360.co/2KkslB3 Piirturi liikkuu helposti XY-tasossa ja liikkuu hankalammin Z: ssä niin, että pyyhkäisemme kuvaa 2D -muodossa ja siirry sitten hitaasti Z -akselille. Linkki on Fusion 360 -tiedostoon. Käytämme Fusion 360: tä, koska se on pilvipohjainen ja mahdollistaa yhteistyön MannLab Silicon Valleyn, MannLab Toronton ja MannLab Shenzhenin välillä kolmella aikavyöhykkeellä. Solidworks on turha tehdä niin! (Emme käytä enää Solidworksia, koska meillä oli liikaa ongelmia aikavyöhykkeiden haarukoinnissa, koska käytimme paljon aikaa erilaisten Solidworks -tiedostojen muokkaamiseen. On tärkeää pitää kaikki yhdessä paikassa ja Fusion 360 tekee sen todella hyvin.)

Vaihe 5: Yhdistä lukitusvahvistimeen

Laite mittaa ääniaaltoja tietyn referenssitaajuuden suhteen.

Ääniaaltoja mitataan koko tilassa mekanismin avulla, joka liikuttaa mikrofonia tai kaiutinta koko tilassa.

Voimme nähdä kahden kaiuttimen välisen häiriökuvion siirtämällä mikrofonin avaruuden läpi yhdessä RGB -LEDin kanssa samalla, kun altistamme valokuvamateriaalin liikkuvalle valonlähteelle.

Vaihtoehtoisesti voimme siirtää kaiuttimen avaruuden läpi kuunnellaksesi mikrofoniryhmän kapasiteettia. Tämä luo eräänlaisen vianlakaisukoneen, joka tunnistaa antureiden (mikrofonien) kapasiteetin.

Anturien tunnistamista ja niiden aistimiskyvyn tunnistamista kutsutaan metaveillanceksi, ja sitä kuvataan yksityiskohtaisesti seuraavassa tutkimuspaperissa:

KYTKENTÄ:

Tämän ohjeen kuvat on otettu kytkemällä signaaligeneraattori kaiuttimeen sekä lukitusvahvistimen referenssituloon samalla, kun siirretään RGB-LEDiä kaiuttimen kanssa. Arduinoa käytettiin synkronoimaan valokuvauskamera liikkuvaan LED -valoon.

Tässä käytettävä erityinen lukitusvahvistin on SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™, joka on suunniteltu erityisesti lisätylle todellisuudelle, vaikka voit rakentaa oman lukitusvahvistimen (lapsuuden harrastukseni oli ääniaaltojen ja radioaaltojen kuvaaminen, joten on rakentanut tähän tarkoitukseen useita lukitusvahvistimia, kuten kohdassa on kuvattu

wearcam.org/par).

Voit vaihtaa kaiuttimien ja mikrofonien roolia. Tällä tavalla voit mitata ääni- tai meta -aaltoja.

Tervetuloa fenomenologisen todellisuuden maailmaan. Lisätietoja on myös osoitteessa

Vaihe 6: Valokuva ja jaa tulokset

Jos haluat pikaoppaan aaltojen valokuvaamisesta, tutustu joihinkin aiemmista ohjeistani, kuten:

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

ja

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

Pidä hauskaa ja napsauta "Tein sen" jakaaksesi tulokset, ja tarjoan mielelläni rakentavaa apua ja vinkkejä hauskanpitoon fenomenologisen todellisuuden kanssa.

Vaihe 7: Tee tieteellisiä kokeita

Tässä nähdään esimerkiksi vertailu 6-elementtisen ja 5-elementtisen mikrofoniryhmän välillä.

Voimme nähdä, että kun on pariton määrä elementtejä, saamme mukavamman keskuslohkon tapahtumaan nopeammin ja siten joskus "vähemmän on enemmän" (esim. Viisi mikrofonia on joskus parempi kuin kuusi, kun yritämme tehdä säteenmuodostusta).

Vaihe 8: Kokeile veden alla

Toinen sija Rainbow -kilpailun väreissä