ראה גלי קול באמצעות אור צבעוני (RGB LED): 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מאת SteveMannEye הקש על אינטליגנציה הומניסטית עקוב אחר מאת המחבר:

בערך: גדלתי בתקופה שהטכנולוגיות היו שקופות וקלות להבנה, אבל עכשיו החברה מתפתחת לקראת אי שפיות וחוסר הבנה. אז רציתי להפוך את הטכנולוגיה לאנושית. בגיל 12, אני… עוד על סטיבמן »

כאן תוכלו לראות גלי קול ולצפות בדפוסי ההפרעות שנעשו על ידי שני מתמרים או יותר מכיוון שהמרווח ביניהם משתנה. (דפוס הפרעות בצד שמאל ביותר עם שני מיקרופונים במהירות 40, 000 מחזורים בשנייה; ימין למעלה, מיקרופון בודד במהירות 3520 סמ"ק, מימין למטה, מיקרופון בודד במהירות 7040 סמ"ק).

גלי הקול מניעים LED צבעוני, והצבע הוא שלב הגל, והבהירות היא המשרעת.

מגרש X-Y משמש לשרטוט גלי הקול ולערוך ניסויים במציאות רבודה פנומנולוגית ("Reality" ™), באמצעות מכונת טביעת גלי רצף (SWIM).

הכרות:

ראשית ברצוני להכיר באנשים רבים שעזרו בפרויקט זה שהתחיל כתחביב ילדותי שלי, צילום גלי רדיו וגלי קול (https://wearcam.org/par). תודה לתלמידים רבים בעבר ובהווה, כולל ריאן, מקס, אלכס, ארקין, סן וג'קסון, ואחרים ב- MannLab, כולל קייל ודניאל. תודה גם לסטפני (גיל 12) על ההתבוננות כי השלב של מתמרים אולטראסוניים הוא אקראי, ועל העזרה במציאת שיטה למיוןם לפי שלב לשתי ערמות: "סטפטיבית" (סטפני חיובית) ו"סטגטיבית " '(סטפני שלילית). תודה לארקין, Visionertech, Shenzhen Investment Holdings ופרופסור וואנג (SYSU).

שלב 1: עקרון השימוש בצבעים לייצוג גלים

הרעיון הבסיסי הוא להשתמש בצבע לייצוג גלים, כגון גלי קול.

כאן אנו רואים דוגמה פשוטה בה השתמשתי בצבע כדי להראות גלי חשמל.

זה מאפשר לנו לדמיין, למשל, את הטרנספורמציה של פורייה, או כל אות חשמלי אחר המבוסס על גל, מבחינה ויזואלית.

השתמשתי בזה ככריכת ספר שעיצבתי [Advances in Machine Vision, 380pp, Apr 1992], יחד עם כמה פרקים שתרמו לספר.

שלב 2: בנה את ממיר הצליל לצבע

כדי להמיר צליל לצבע, עלינו לבנות ממיר צליל לצבע.

הצליל מגיע מפלט של מגבר נעילה המתייחס לתדירות גלי הקול, כפי שהוסבר בכמה מההוראות הקודמות שלי, כמו גם בכמה מהמאמרים שפרסמתי.

הפלט של מגבר הנעילה הוא פלט מוערך מורכב, שמופיע על שני מסופים (מגברים רבים משתמשים במחברי BNC ליציאות שלהם), אחד עבור "X" (הרכיב הפאזה שהוא החלק האמיתי) ואחד עבור "Y" (מרכיב הריבוע שהוא החלק הדמיוני). יחד המתחים הקיימים ב- X ו- Y מציינים מספר מורכב, והציור למעלה (משמאל) מתאר את מישור הארגנד שעליו מוצגים כמויות מורכבות כצבע. אנו משתמשים בארדואינו עם שתי כניסות אנלוגיות ושלוש יציאות אנלוגיות להמרה מ- XY (מספר מורכב) ל- RGB (צבע אדום, ירוק, כחול), בהתאם לקוד swimled.ino שסופק.

אנו מביאים אותם כאותות צבע RGB למקור אור LED. התוצאה היא להסתובב בגלגל צבעים עם פאזה כזווית, ועם איכות האור היא עוצמת האות (רמת הקול). זה נעשה עם מספר מורכב למיפוי צבעי RGB, כדלקמן:

מיפוי הצבעים המורכב הופך מכמות בעלת ערך מוערך, בדרך כלל פלט ממקלט הודי או מגבר נעילה או גלאי פאזה קוהרנטית למקור אור צבעוני. בדרך כלל יותר אור נוצר כאשר גודל האות גדול יותר. השלב משפיע על גוון הצבע.

שקול את הדוגמאות הבאות (כפי שמתואר בעיתון הכנסים של IEEE "Rattletale"):

1. אות ממשי חיובי חזק (כלומר כאשר X =+10 וולט) מקודד כאדום בוהק. אות ממשי חיובי חלש, כלומר כאשר X =+5 וולט, מקודד כאדום עמום.
2. אפס פלט (X = 0 ו- Y = 0) מציג את עצמו כשחור.
3. אות ממשי שלילי חזק (כלומר X = -10 וולט) הוא ירוק, ואילו ריאלי שלילי חלש (X = -5 וולט) הוא ירוק עמום.
4. אותות חיוביים דמיוניים מאוד (Y = 10v) הם צהובים בהירים, וחיובי-דמיוני חלש (Y = 5v) הם צהובים עמומים.
5. אותות דמיוניים שליליים הם כחולים (למשל כחול בהיר עבור Y = -10v וכחול עמום עבור Y = -5v).
6. באופן כללי יותר, כמות האור שנוצרת היא יחסית פרופורציונלית לגודל, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2}, והצבע לשלב, / Theta = / arctan (Y/X). אז אות חיובי דמיוני אמיתי וחיובי (כלומר / תטא = 45 מעלות) הוא כתום עמום אם חלש, כתום עז של חזק (למשל X = 7.07 וולט, Y = 7.07 וולט), וכתום בהיר ביותר של חזק מאוד, קרי X = 10v ו- Y = 10v, ובמקרה זה רכיבי הלד R (אדום) ו- G (ירוק) דולקים במלואם. באופן דומה אות שהוא חיובי דמיוני אמיתי ושלילי הופך את עצמו לסגול או סגול, כלומר עם רכיבי ה- LED (אדום) ו- B (כחול) יחד. זה מייצר סגול עמום או סגול בהיר, בהתאם לגודל האות. [קישור]

התפוקות X = מציאות מוגברת ו- Y = דמיון מוגבר של כל גלאי פאזה קוהרנטי, מגבר נעילה או מקלט הומודיני משמשים אפוא למעטפת מציאות מוגברת פנומנולוגית על שדה ראייה או ראייה, ובכך להראות מידה של תגובה אקוסטית כשכבה ויזואלית.

תודה מיוחדת לאחד התלמידים שלי, ג'קסון, שעזר ביישום ממיר ה- XY ל- RGB שלי.

האמור לעיל הוא גרסה פשוטה יותר, שעשיתי על מנת שיהיה קל ללמד ולהסביר. היישום המקורי שעשיתי בשנות השמונים ותחילת שנות התשעים עובד אפילו טוב יותר, מכיוון שהוא מרווח את גלגל הצבעים באופן אחיד מבחינה תפיסתית. עיין בקבצי ".m" המצורפים של Matlab שכתבתי בתחילת שנות התשעים כדי ליישם את המרת XY ל- RGB המשופרת.

שלב 3: צור "ראש הדפסה" מסוג RGB

"ראש ההדפסה" הוא LED RGB, עם 4 חוטים לחיבורו לפלט של ממיר ה- XY ל- RGB.

כל שעליך לעשות הוא לחבר 4 חוטים למנורת LED, אחד משותף ואחד לכל אחד מהמסופים של הצבעים (אדום, ירוק וכחול).

תודה מיוחדת לתלמיד שלי לשעבר, אלכס, שעזר בהרכבת ראש הדפסה.

שלב 4: השג או בנה מגרש XY או מערכת מיקום תלת -ממדית אחרת (קישור Fusion360 כלול)

אנו דורשים מכשיר מיצוב תלת מימד כלשהו. אני מעדיף להשיג או לבנות משהו שזז בקלות במישור XY, אבל אני לא דורש תנועה קלה בציר השלישי (Z), כי זה די נדיר (מכיוון שבדרך כלל אנו סורקים ברסטר). לכן מה שיש לנו כאן הוא בעיקר קושר XY אבל יש לו מסילות ארוכות המאפשרות להעביר אותו לאורך הציר השלישי בעת הצורך.

הקושר סורק את החלל, על ידי הזזת מתמר, יחד עם מקור אור (RGB LED), דרך החלל, בעוד שתריס המצלמה פתוח למשך החשיפה הנכונה כדי ללכוד כל מסגרת של תמונה חזותית (אחת או יותר מסגרות, למשל עבור תמונת סטילס או קובץ סרט).

XY-PLOTTER (קובץ Fusion 360). המכניקה פשוטה; כל פלוטר XYZ או XY יעשה. להלן הקושר שבו אנו משתמשים, SWIM דו מימדי (Sequential Wave Imprinting Machine): https://a360.co/2KkslB3 הקושר נע בקלות במטוס XY, ונע בצורה מסורבלת יותר ב- Z, כך שאנו מטאטאים להוציא תמונות ב 2D ולאחר מכן להתקדם בציר Z לאט. הקישור הוא לקובץ Fusion 360. אנו משתמשים ב- Fusion 360 מכיוון שהוא מבוסס ענן ומאפשר לנו לשתף פעולה בין MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto ו- MannLab Shenzhen, על פני 3 אזורי זמן. Solidworks אינו מועיל בכך! (אנחנו כבר לא משתמשים ב- Solidworks כי היו לנו יותר מדי בעיות עם זיוף גרסאות על פני אזורי זמן, כיוון שהיינו מבלים הרבה זמן ביצירת עריכות שונות של קבצי Solidworks. חשוב לשמור הכל במקום אחד ו- Fusion 360 עושה את זה ממש טוב..)

שלב 5: התחבר למגבר נעילה

המכשיר מודד גלי קול ביחס לתדר ייחוס מסוים.

גלי הקול נמדדים בכל חלל, באמצעות מנגנון המניע מיקרופון או רמקול ברחבי החלל.

אנו יכולים לראות את דפוס ההפרעות בין שני רמקולים על ידי העברת מיקרופון בחלל, יחד עם נורית ה- RGB, תוך חשיפת אמצעי צילום למקור האור הנע.

לחלופין נוכל להעביר רמקול בחלל כדי לצלם את היכולת של מערך מיקרופונים להאזנה. זה יוצר צורה של מטאטא באגים שמרגיש את יכולתם של חיישנים (מיקרופונים) לחוש.

חישה של חיישנים וחישת יכולתם לחוש נקראת metaveillance ומתוארת בפירוט במאמר המחקר הבא:

חיבור זה:

התמונות במדריך זה צולמו על ידי חיבור מחולל אותות לרמקול וכן לכניסת ההתייחסות של מגבר נעילה, תוך הזזת LED RGB יחד עם הרמקול. ארדואינו שימש לסנכרן מצלמת צילום עם ה- LED הנע.

מגבר הנעילה הספציפי המשמש כאן הוא SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™ אשר תוכנן במיוחד עבור מציאות רבודה, אם כי אתה יכול לבנות מגבר נעילה משלך (תחביב ילדותי שלי היה צילום גלי קול וגלי רדיו, אז אני בנו מספר מגברי נעילה למטרה זו, כמתואר ב

wearcam.org/par).

אתה יכול להחליף את התפקיד של רמקולים ומיקרופונים. באופן זה ניתן למדוד גלי קול, או גלי קול מטא.

ברוכים הבאים לעולם המציאות הפנומנולוגית. למידע נוסף, ראה גם

שלב 6: צלם ושתף את התוצאות שלך

לקבלת מדריך מהיר כיצד לצלם גלים, עיין בכמה מההנחיות הקודמות שלי כגון:

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

ו

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

תהנה ולחץ על "הצלחתי" כדי לשתף את התוצאות שלך, ואשמח להציע עזרה בונה ורמזים כיצד ליהנות עם המציאות הפנומנולוגית.

שלב 7: ערוך ניסויים מדעיים

כאן אנו יכולים לראות, למשל, השוואה בין מערך מיקרופונים בעל 6 אלמנטים לבין מערך מיקרופונים בעל 5 אלמנטים.

אנו יכולים לראות שכאשר יש מספר אי -זוגי של אלמנטים, אנו מקבלים אונה מרכזית נחמדה יותר מוקדם יותר, ולכן לפעמים "פחות הוא יותר" (למשל 5 מיקרופונים הם לפעמים טובים יותר משישה, כאשר אנו מנסים ליצור קרן).

שלב 8: נסה את זה מתחת למים

סגנית אלופת צבעי תחרות הקשת