Sien klankgolwe met gekleurde lig (RGB LED): 10 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Deur SteveMannEye Tik Humanistiese intelligensie Volg meer deur die skrywer:

Oor: Ek het grootgeword in 'n tyd toe tegnologie deursigtig en maklik verstaanbaar was, maar nou ontwikkel die samelewing na waansin en onverstaanbaarheid. Ek wou dus tegnologie menslik maak. Op die ouderdom van 12 jaar kan ek … Meer oor SteveMann »

Hier kan u klankgolwe sien en die interferensiepatrone wat deur twee of meer transducers gemaak word, waarneem, aangesien die afstand tussen hulle wissel. (Interferensiepatroon links met twee mikrofone teen 40 000 siklusse per sekonde; regs bo, enkele mikrofoon met 3520 cps; regs onder, enkele mikrofoon met 7040 cps).

Die klankgolwe dryf 'n kleur -LED, en die kleur is die fase van die golf, en die helderheid is die amplitude.

'N XY-plotter word gebruik om die klankgolwe uit te teken en eksperimente uit te voer met fenomenologiese augmented reality ("Real Reality" ™), deur middel van 'n Sequential Wave Imprinting Machine (SWIM).

ERKENNINGE:

Eerstens wil ek erkenning gee aan die talle mense wat gehelp het met hierdie projek wat begin het as 'n kinderstokperdjie van my, om radiogolwe en klankgolwe te fotografeer (https://wearcam.org/par). Dankie aan baie vorige en huidige studente, waaronder Ryan, Max, Alex, Arkin, Sen en Jackson, en ander in MannLab, waaronder Kyle en Daniel. Dankie ook aan Stephanie (ouderdom 12) vir die opmerking dat die fase van ultrasoniese transducers willekeurig is, en vir hulp by die ontwerp van 'n metode om hulle volgens fase in twee stapels te sorteer: 'Stephative' (Stephanie positief) en 'Stegatief' '(Stephanie negatief). Dankie aan Arkin, Visionertech, Shenzhen Investment Holdings en professor Wang (SYSU).

Stap 1: Beginsel van die gebruik van kleure om golwe voor te stel

Die basiese idee is om kleur te gebruik om golwe, soos klankgolwe, voor te stel.

Hier sien ons 'n eenvoudige voorbeeld waarin ek kleur gebruik het om elektriese golwe te wys.

Dit stel ons in staat om byvoorbeeld die Fourier-transformasie of enige ander golfgebaseerde elektriese sein visueel te visualiseer.

Ek het dit gebruik as 'n boekomslag wat ek ontwerp het [Advances in Machine Vision, 380pp, Apr 1992], asook 'n paar hoofstukke in die boek.

Stap 2: Bou die Sound to Color Converter

Om klank na kleur om te skakel, moet ons 'n klank -na -kleur -omskakelaar bou.

Die klank kom uit die uitset van 'n inperkerversterker waarna verwys word na die frekwensie van die klankgolwe, soos uiteengesit in sommige van my vorige instruksies, sowel as in sommige van my gepubliseerde artikels.

Die uitset van die sluitversterker is 'n ingewikkelde waarde-uitset wat op twee terminale verskyn (baie versterkers gebruik BNC-aansluitings vir hul uitsette), een vir "X" (die in-fase komponent wat die werklike deel is) en een vir "Y" (die kwadratuurkomponent wat die denkbeeldige deel is). Saam dui die spannings by X en Y 'n komplekse getal aan, en die tekening hierbo (links) beeld die Argand -vlak uit waarop komplekse gewaardeerde hoeveelhede as kleur vertoon word. Ons gebruik 'n Arduino met twee analoog insette en drie analoog uitsette om van XY (komplekse getal) na RGB (rooi, groen, blou kleur) om te skakel, volgens die gegewe swimled.ino -kode.

Ons bring dit as RGB -kleurseine na 'n LED -ligbron. Die resultaat is om 'n kleurwiel met 'n fase as hoek te draai, en met die ligkwaliteit is die seinsterkte (klankvlak). Dit word gedoen met 'n komplekse getal tot RGB-kleurkaart, soos volg:

Die komplekse kleurkaart maak omskakeling van 'n komplekse waarde, gewoonlik afkomstig van 'n homodyne-ontvanger of sluitversterker of fasekoherente detektor in 'n gekleurde ligbron. Gewoonlik word meer lig geproduseer as die omvang van die sein groter is. Die fase beïnvloed die kleur van die kleur.

Beskou hierdie voorbeelde (soos uiteengesit in IEEE -konferensiepapier "Rattletale"):

1. 'N Sterk positiewe reële sein (dws wanneer X =+10 volt) word as helderrooi gekodeer. 'N Swak positiewe reële sein, dit wil sê wanneer X =+5 volt, word as 'n vaal rooi gekodeer.
2. Nuluitset (X = 0 en Y = 0) stel homself voor as swart.
3. 'N Sterk negatiewe reële sein (dws X = -10 volt) is groen, terwyl swak negatiewe reële (X = -5 volt) donkergroen is.
4. Sterk denkbeeldige positiewe seine (Y = 10v) is heldergeel, en swak positief-denkbeeldige (Y = 5v) is liggeel.
5. Negatief denkbeeldige seine is blou (bv. Helderblou vir Y = -10v en vaalblou vir Y = -5v).
6. Meer algemeen is die hoeveelheid geproduseer lig ongeveer eweredig aan 'n grootte, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2}, en die kleur na 'n fase, / Theta = / arctan (Y/X). 'N Sein wat ewe positief is, werklike en positiewe denkbeeldige (dws / Theta = 45 grade) is dus oranje as dit swak is, helder oranje van sterk (bv. X = 7,07 volt, Y = 7,07 volt) en helderste oranje van baie sterk, dit wil sê X = 10v en Y = 10v, in welke geval die R (rooi) en G (groen) LED -komponente vol is. Net so maak 'n sein wat ewe positief is werklike en negatiewe denkbeeldig sigbaar as pers of violet, dit wil sê met die R (rooi) en B (blou) LED -komponente saam. Dit produseer 'n dowwe violet of helder violet, in ooreenstemming met die grootte van die sein. [Skakel]

Die uitsette X = augmented reality en Y = augmented imaginality van enige fasekoherente detektor, lock-in-versterker of homodyne-ontvanger word dus gebruik om 'n fenomenologies toegevoegde realiteit op 'n gesigsveld of gesig te lê, en toon dus 'n mate van akoestiese reaksie as 'n visuele oorleg.

Spesiale dank aan een van my studente, Jackson, wat gehelp het met die implementering van my XY na RGB -omskakelaar.

Bogenoemde is 'n vereenvoudigde weergawe, wat ek gedoen het om dit makliker te maak om te leer en te verduidelik. Die oorspronklike implementering wat ek in die tagtigerjare en vroeë negentigerjare gedoen het, werk nog beter, omdat dit die kleurwiel op 'n perseptueel eenvormige manier spasieer. Sien aangehegte Matlab ".m" lêers wat ek in die vroeë 1990's geskryf het om die verbeterde XY na RGB -omskakeling te implementeer.

Stap 3: Maak 'n RGB "printkop"

Die 'printkop' is 'n RGB -LED met 4 drade om dit aan die uitvoer van die XY- na RGB -omskakelaar te koppel.

Koppel eenvoudig 4 drade aan die LED, een na die gewone, en een aan elk van die terminale vir die kleure (rooi, groen en blou).

Spesiale dank aan my voormalige student, Alex, wat gehelp het met die opstel van 'n drukkop.

Stap 4: Verkry of bou 'n XY -plotter of ander 3D -posisioneringstelsel (Fusion360 -skakel ingesluit)

Ons benodig 'n soort 3D -posisioneringstoestel. Ek verkies om iets te verkry of te bou wat maklik in die XY -vlak beweeg, maar ek het nie 'n maklike beweging in die derde (Z) as nodig nie, want dit is redelik selde (aangesien ons gewoonlik in 'n raster skandeer). Wat ons hier het, is dus hoofsaaklik 'n XY -plotter, maar dit het lang relings wat dit moontlik maak om langs die derde as te beweeg.

Die plotter skandeer die ruimte deur 'n transducer saam met 'n ligbron (RGB LED) deur die ruimte te beweeg, terwyl die sluiter van 'n kamera oop is vir die korrekte beligtingstyd om elke raam van visuele beeld vas te lê (een of meer rame, bv. vir 'n stilstaande of filmlêer).

XY-PLOTTER (Fusion 360-lêer). Die meganika is eenvoudig; enige XYZ- of XY -plotter sal doen. Hier is die plotter wat ons gebruik, 2-dimensionele SWIM (Sequential Wave Imprinting Machine): https://a360.co/2KkslB3 Die plotter beweeg maklik in die XY-vliegtuig en beweeg op 'n meer omslagtige manier in Z, sodat ons vee beelde in 2D uit en vorder dan stadig in die Z -as. Die skakel is na 'n Fusion 360 -lêer. Ons gebruik Fusion 360 omdat dit wolkgebaseerd is en ons in staat stel om saam te werk tussen MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto en MannLab Shenzhen, oor drie tydsones. Solidworks is nutteloos om dit te doen! (Ons gebruik nie meer Solidworks nie, want ons het te veel probleme gehad met weergawevorking oor tydsones, aangesien ons baie tyd daaraan bestee het om verskillende bewerkings van Solidworks -lêers saam te voeg. Dit is noodsaaklik om alles op een plek te hou en Fusion 360 doen dit baie goed.)

Stap 5: Koppel aan 'n sluitversterker

Die apparaat meet klankgolwe met betrekking tot 'n spesifieke verwysingsfrekwensie.

Die klankgolwe word deur 'n ruimte gemeet deur middel van 'n meganisme wat 'n mikrofoon of luidspreker deur die ruimte beweeg.

Ons kan die interferensiepatroon tussen twee luidsprekers sien deur 'n mikrofoon saam met die RGB -LED deur die ruimte te beweeg terwyl fotografiese media blootgestel word aan die bewegende ligbron.

Alternatiewelik kan ons 'n luidspreker deur die ruimte beweeg om die kapasiteit van 'n verskeidenheid mikrofone te fotografeer om te luister. Dit skep 'n vorm van insekveër wat die kapasiteit van sensors (mikrofone) aanvoel.

Sensors waarneem en hul vermoë om te waarneem, word metaveillance genoem en word breedvoerig beskryf in die volgende navorsingsartikel:

Koppel dit aan:

Die foto's in hierdie instruksies is geneem deur 'n seingenerator aan te sluit op 'n luidspreker sowel as die verwysingsingang van 'n toesluitversterker, terwyl 'n RGB-LED saam met die luidspreker beweeg word. 'N Arduino is gebruik om 'n fotografiese kamera met die bewegende LED te sinchroniseer.

Die spesifieke lock-in versterker wat hier gebruik word, is die SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™ wat spesifiek ontwerp is vir augmented reality, alhoewel u u eie lock-in versterker kan bou ('n kinderstokperdjie van my was om klankgolwe en radiogolwe te fotografeer, so ek het 'n aantal sluitversterkers vir hierdie doel gebou, soos beskryf in

wearcam.org/par).

U kan die rol van spreker (s) en mikrofoon (s) uitruil. Op hierdie manier kan u klankgolwe, of meta -klankgolwe, meet.

Welkom in die wêreld van die fenomenologiese werklikheid. Vir meer inligting, sien ook

Stap 6: Foto en deel u resultate

Vir 'n vinnige gids oor hoe om golwe te fotografeer, sien 'n paar van my vorige instruksies, soos:

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

en

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

Om pret te hê, en klik op "Ek het dit gemaak" om u resultate te deel, en ek bied graag konstruktiewe hulp en wenke aan om pret te hê met die fenomenologiese werklikheid.

Stap 7: Doen wetenskaplike eksperimente

Hier kan ons byvoorbeeld 'n vergelyking sien tussen 'n 6-element mikrofoonreeks en 'n 5-element mikrofoonreeks.

Ons kan sien dat as daar 'n onewe aantal elemente is, ons 'n mooier sentrale lob kry wat vroeër gebeur, en soms is 'minder is meer' (bv. 5 mikrofone is soms beter as ses as ons probeer om straalvorming te doen).

Stap 8: Probeer dit onder water

Naaswenner in die kleure van die reënboogkompetisie