Lásd Hanghullámok színes fény használatával (RGB LED): 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

SteveMannEyeTap Humanistic Intelligence Kövesse a szerző további információit:

Névjegy: Olyan időben nőttem fel, amikor a technológiák átláthatóak és könnyen érthetőek voltak, de most a társadalom az őrület és az érthetetlenség felé halad. Ezért akartam emberré tenni a technológiát. 12 éves koromban… Tovább SteveMann -ról »

Itt láthatja a hanghullámokat és megfigyelheti a két vagy több jelátalakító által létrehozott interferencia mintázatokat, mivel a köztük lévő távolság változik. (A bal szélső, interferencia minta két mikrofonnal, 40 000 ciklus / másodperc; jobb felső, egyetlen mikrofon 3520 cps; jobb alsó, egyetlen mikrofon 7040 cps).

A hanghullámok színes LED -et hajtanak, és a szín a hullám fázisa, a fényerő pedig az amplitúdó.

X-Y plottert használnak a hanghullámok ábrázolására és a fenomenológiai kiterjesztett valóság ("Real Reality" ™) kísérletezésére szekvenciális hullámlenyomat-gép (SWIM) segítségével.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS:

Először is szeretnék köszönetet mondani azoknak a sok embernek, akik segítettek ebben a projektben, amely gyerekkori hobbimként indult, rádióhullámokat és hanghullámokat fényképezett (https://wearcam.org/par). Köszönet sok korábbi és jelenlegi diáknak, köztük Ryannek, Maxnek, Alexnek, Arkinnak, Sennek és Jacksonnak, valamint a MannLab többi tagjának, köztük Kyle -nak és Danielnek. Köszönet továbbá Stephanie -nak (12 éves), hogy észrevette, hogy az ultrahangos jelátalakítók fázisa véletlenszerű, és segítséget nyújtott egy módszer kidolgozásához, hogy két fázisra oszthassák őket: „Stephative” (Stephanie pozitív) és „Stegative” '(Stephanie negatív). Köszönet Arkinnak, a Visionertech -nek, a Shenzhen Investment Holdings -nak és Wang professzornak (SYSU).

1. lépés: A színek használatának elve a hullámok ábrázolásához

Az alapötlet az, hogy a színeket használják a hullámok, például a hanghullámok ábrázolására.

Itt egy egyszerű példát látunk, amelyben színt használtam az elektromos hullámok megjelenítésére.

Ez lehetővé teszi számunkra, hogy vizuálisan megjelenítsük például a Fourier-transzformációt, vagy bármilyen más hullámalapú elektromos jelet.

Ezt az általam tervezett könyvborítónak használtam [Advances in Machine Vision, 380pp, 1992. ápr.], Valamint néhány, a könyvhöz kapcsolódó fejezetet.

2. lépés: Készítse el a Hang -szín átalakítót

Ahhoz, hogy a hangot színekké alakítsuk, létre kell hoznunk egy hang -szín átalakítót.

A hang egy zárható erősítő kimenetéből származik, amely a hanghullámok frekvenciájára vonatkozik, amint azt néhány korábbi utasításomban, valamint néhány publikációmban kifejtettem.

A zárható erősítő kimenete egy összetett értékű kimenet, amely két terminálon jelenik meg (sok erősítő BNC csatlakozókat használ a kimenetekhez), az egyik az "X" (a fázisban lévő komponens, amely az igazi rész) és a másik "Y" (a képzeletbeli rész kvadratúra komponense). Az X és Y feszültségek együttesen egy komplex számot jelölnek, a fenti ábra (balra) pedig azt az Argand síkot ábrázolja, amelyen az összetett értékek színesként jelennek meg. Egy két analóg bemenettel és három analóg kimenettel rendelkező Arduino -t használunk az XY -ből (komplex szám) RGB -re (piros, zöld, kék szín) konvertáláshoz, a mellékelt úszott.ino kód szerint.

Ezeket RGB színjelként hozzuk ki egy LED fényforrásba. Az eredmény az, hogy megkerüljük a színköröket, fázisszögként, és a fényminőség mellett a jelerősség (hangszint). Ez az RGB színleképező komplex számával történik, az alábbiak szerint:

A komplex színleképező komplex értékű mennyiségből, általában egy homodin vevőegységből vagy zár-erősítőből vagy fázis-koherens detektorból kimenő, színes fényforrássá alakul. Általában több fény termelődik, ha a jel nagysága nagyobb. A fázis befolyásolja a színárnyalatot.

Fontolja meg ezeket a példákat (amint azt az IEEE "Rattletale" konferenciacikke ismerteti):

1. Az erős pozitív valós jelet (azaz ha X =+10 volt) élénkvörös kódolású. A gyengén pozitív valós jelet, azaz amikor X =+5 volt, halványpiros kódolású.
2. A nulla kimenet (X = 0 és Y = 0) fekete színben jelenik meg.
3. Az erős negatív valós jel (azaz X = -10 volt) zöld, míg a gyengén negatív valós (X = -5 volt) halványzöld.
4. Az erősen képzelt pozitív jelek (Y = 10v) élénk sárgák, a gyengén pozitív-képzeletbeli (Y = 5v) halványsárgák.
5. A negatív képzeletbeli jelek kék színűek (pl. Világoskék Y = -10v esetén és halványkék Y = -5v esetén).
6. Általánosságban elmondható, hogy a megtermelt fény mennyisége nagyjából arányos a nagyságrenddel, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2}, és a szín egy fázissal, / Theta = / arctan (Y/X). Tehát az egyformán pozitív valós és pozitív jel (pl. / Téta = 45 fok) halvány narancssárga, ha gyenge, világos narancssárga erős (pl. X = 7,07 volt, Y = 7,07 volt), és a legfényesebb narancs nagyon erős, azaz X = 10v és Y = 10v, ebben az esetben az R (piros) és G (zöld) LED -elemek tele vannak. Hasonlóképpen egy olyan jel, amely egyformán pozitív, valós és negatív képzeletbeli, lila vagy ibolyaszínűvé válik, azaz az R (piros) és a B (kék) LED komponensekkel együtt. Ez a jel nagyságának megfelelően halvány ibolyát vagy világos ibolyát eredményez. [Link]

Ezért bármely fázis-koherens detektor, zárható erősítő vagy homodin vevő X = kiterjesztett valóság és Y = kiterjesztett fantázia kimeneteit arra használják, hogy egy látómezőre vagy látómezőre kiterjesszék a fenomenológiailag kibővített valóságot, és ezáltal bizonyos fokú akusztikus válasz vizuális fedvényként.

Külön köszönet az egyik tanítványomnak, Jacksonnak, aki segített az XY -RGB átalakítóm megvalósításában.

A fenti egyszerűsített változat, amit azért tettem, hogy megkönnyítsem a tanítást és a magyarázatot. Az eredeti megvalósítás, amelyet még az 1980 -as években és a kilencvenes évek elején csináltam, még jobban működik, mert érzékelési szempontból egységes módon helyezi el a színkört. Lásd a csatolt Matlab ".m" fájlokat, amelyeket még az 1990 -es évek elején írtam, hogy megvalósítsam a továbbfejlesztett XY -RGB átalakítást.

Lépés: Készítsen RGB „nyomtatófejet”

A "nyomtatófej" egy RGB LED, 4 vezetékkel az XY -RGB átalakító kimenetéhez csatlakoztatva.

Egyszerűen csatlakoztasson 4 vezetéket a LED -hez, egyet a közöshöz, egyet pedig a színek (piros, zöld és kék) csatlakozóihoz.

Külön köszönet egykori tanítványomnak, Alexnek, aki segített a nyomtatófej összeállításában.

4. lépés: Szerezzen be vagy készítsen XY plottert vagy más 3D -s pozicionáló rendszert (a Fusion360 Link mellékelve)

Szükségünk van valamilyen 3D helymeghatározó eszközre. Inkább beszerezek vagy megépítek valamit, ami könnyen mozog az XY síkban, de nem kérek könnyű mozgást a harmadik (Z) tengelyen, mert ez elég ritkán fordul elő (mivel általában raszterben szkennelünk). Így itt elsősorban XY plotter van, de hosszú sínekkel rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy szükség esetén a harmadik tengely mentén mozgassa.

A plotter úgy keresi ki a teret, hogy egy jelátalakítót egy fényforrással (RGB LED) együtt mozgat a térben, miközben a fényképezőgép zárja nyitva van a megfelelő expozíciós időtartamra, hogy rögzítse a vizuális kép minden képkockáját (egy vagy több képkocka, pl. állókép vagy filmfájl esetén).

XY-PLOTTER (Fusion 360 fájl). A mechanika egyszerű; bármelyik XYZ vagy XY plotter megteszi. Íme az általunk használt plotter, 2-dimenziós SWIM (szekvenciális hullámlenyomat-nyomtató): https://a360.co/2KkslB3 A plotter könnyen mozog az XY síkban, és körülményesebb módon mozog Z-ben, úgy, hogy 2D -s képeket készít, majd lassan halad a Z tengelyen. A link egy Fusion 360 fájlra mutat. Azért használjuk a Fusion 360-at, mert felhőalapú, és lehetővé teszi számunkra, hogy együttműködjünk a MannLab Silicon Valley, a MannLab Toronto és a MannLab Shenzhen között, három időzónában. A Solidworks haszontalan ehhez! (Már nem használjuk a Solidworks -t, mert túl sok problémánk volt a verzióváltással az időzónák között, mivel sok időt töltöttünk a Solidworks -fájlok különböző szerkesztéseinek összevonásával. Elengedhetetlen, hogy mindent egy helyen tartsunk, és a Fusion 360 ezt nagyon jól teszi.)

5. lépés: Csatlakozás egy zárható erősítőhöz

A készülék a hanghullámokat egy adott referenciafrekvenciához viszonyítva méri.

A hanghullámokat egy térben mérik egy mechanizmus segítségével, amely a mikrofont vagy a hangszórót mozgatja az egész térben.

Láthatjuk az interferencia mintát két hangszóró között, ha egy mikrofont mozgatunk a térben, az RGB LED -del együtt, miközben a fényképes médiát a mozgó fényforrásnak tesszük ki.

Alternatív megoldásként a hangszórót áthelyezhetjük a térben, hogy lefényképezzük egy sor mikrofon hallgatási kapacitását. Ez létrehoz egy hibakereső formát, amely érzékeli az érzékelők (mikrofonok) érzékelési kapacitását.

Az érzékelők érzékelését és érzékelőképességük érzékelését metavédelemnek nevezik, és ezt részletesen leírja a következő kutatási cikk:

CSATLAKOZTATÁS:

Az ebben az utasításban szereplő képek úgy készültek, hogy egy jelgenerátort csatlakoztattak egy hangszóróhoz, valamint egy zárható erősítő referencia bemenetéhez, miközben egy RGB LED-et mozgattak a hangszóróval együtt. Egy Arduino -t használtak a fényképezőgép és a mozgó LED szinkronizálására.

Az itt használt speciális zárható erősítő a SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™, amelyet kifejezetten a kibővített valósághoz terveztek, bár saját zárható erősítőt is készíthet (gyermekkori hobbim a hang- és rádióhullámok fényképezése volt, ezért fejezetben leírtak szerint számos zárható erősítőt épített erre a célra

wearcam.org/par).

Felcserélheti a hangszóró (k) és a mikrofon (ok) szerepét. Ily módon mérheti a hanghullámokat, vagy a meta hanghullámokat.

Üdvözöljük a fenomenológiai valóság világában. További információ:

6. lépés: Fényképezze le és ossza meg eredményeit

Ha gyors útmutatást szeretne kapni a hullámok fényképezéséről, nézze meg néhány korábbi utasításomat, például:

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

és

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

Jó szórakozást, és kattintson a "Megtettem" gombra, hogy megosszák eredményeit, és örömmel adok építő segítséget és tippeket a fenomenológiai valósággal való szórakozáshoz.

7. lépés: Végezzen tudományos kísérleteket

Itt láthatjuk például a 6 elemes és az 5 elemes mikrofon tömb összehasonlítását.

Láthatjuk, hogy amikor páratlan számú elem van, akkor egy szebb központi lebeny hamarabb megtörténik, és így néha "a kevesebb több" (pl. 5 mikrofon néha jobb, mint hat, amikor sugárformázást próbálunk végezni).

8. lépés: Próbálja ki a víz alatt

Második hely a szivárványverseny színeiben