Rangli yorug'lik yordamida tovush to'lqinlarini ko'ring (RGB LED): 10 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

SteveMannEyeTap tomonidan insonparvarlik intellekti Muallifning boshqa maqolalarini kuzatib boring:

Haqida: Men texnologiyalar shaffof va tushunish oson bo'lgan paytda o'sganman, lekin hozir jamiyat jinnilik va tushunarsizlik tomon rivojlanmoqda. Shuning uchun men texnologiyani insonga aylantirmoqchi edim. 12 yoshimda, men … Stivman haqida ko'proq ma'lumot »

Bu erda siz tovush to'lqinlarini ko'rishingiz va ular orasidagi masofa har xil bo'lgani uchun ikki yoki undan ortiq transduserlarning interferentsiya naqshlarini kuzatishingiz mumkin. (Eng chapda, ikkita mikrofon bilan sekundiga 40 000 tsiklli interferentsiya; yuqori o'ngda, bitta mikrofon 3520 kps; pastki o'ngda, bitta mikrofon 7040 kbit / s).

Ovoz to'lqinlari rangli LEDni boshqaradi va rang to'lqin fazasi, yorqinligi esa amplitudadir.

X-Y chizgichi to'lqinlarni ketma-ket bosish mashinasi (SWIM) yordamida tovush to'lqinlarini chizish va fenomenologik kengaytirilgan haqiqat ("Real Reality" ™) bo'yicha tajribalar o'tkazish uchun ishlatiladi.

TABRIKLAR:

Birinchidan, men bolalikdan sevimli mashg'ulotim bo'lgan, radio to'lqinlari va tovush to'lqinlarini suratga oladigan bu loyihada yordam bergan ko'p odamlarni tan olaman (https://wearcam.org/par). Rayan, Maks, Aleks, Arkin, Sen va Jekson singari ko'plab o'tmishdagi va hozirgi talabalarga rahmat, MannLabda Kayl va Doniyorni ham o'z ichiga olaman. Stefani (12 yosh), ultratovushli transduserlar fazasi tasodifiy ekanligini kuzatgani uchun va ularni bosqichma -bosqich ikkita qoziqqa ajratish usulini ishlab chiqishda yordam bergani uchun rahmat: "Stephative" (Stefani ijobiy) va "Stegativ" (Stefani salbiy). Arkin, Visionertech, Shenzhen Investment Holdings va Professor Vang (SYSU) tufayli.

1 -qadam: To'lqinlarni ifodalash uchun ranglardan foydalanish printsipi

Asosiy g'oya - tovush to'lqinlari kabi to'lqinlarni ifodalash uchun rangdan foydalanish.

Bu erda men elektr to'lqinlarini ko'rsatish uchun rang ishlatgan oddiy misolni ko'ramiz.

Bu bizga, masalan, Furye konvertatsiyasini yoki boshqa to'lqinlarga asoslangan elektr signalini ingl.

Men buni kitobning muqovasi sifatida ishlatganman [Mashinani ko'rishda yutuqlar, 380 p., 1992 yil aprel] va kitobning ba'zi bo'limlari.

2 -qadam: Ovozni rang konvertoriga yarating

Ovozni rangga aylantirish uchun biz tovushni rangga o'zgartirgichni yaratishimiz kerak.

Ovoz tovush to'lqinlarining chastotasiga mos keladigan qulflangan kuchaytirgichning chiqishidan kelib chiqadi, bu mening oldingi ko'rsatmalarimda va ba'zi nashr etilgan maqolalarimda tushuntirilgan.

Qulflangan kuchaytirgichning chiqishi-bu ikkita terminalda (ko'p kuchaytirgichlar chiqishlari uchun BNC ulagichlaridan foydalanadi) paydo bo'ladigan murakkab qiymatli chiqish, biri "X" (fazali komponent, bu haqiqiy qism) va biri uchun. "Y" (xayoliy qism bo'lgan to'rtburchak komponent). X va Y kuchlanishlari birgalikda murakkab sonni bildiradi va yuqoridagi rasmda (chapda) murakkab qiymatlar rang sifatida ko'rsatiladigan Argand tekisligi tasvirlangan. Biz taqdim etilgan swimled.ino kodiga muvofiq XY (murakkab raqam) dan RGB (Qizil, Yashil, Moviy rang) ga o'tish uchun ikkita analog kirish va uchta analogli Arduino -dan foydalanamiz.

Biz ularni RGB rangli signal sifatida LED yorug'lik manbasiga chiqaramiz. Natijada, rangli g'ildirakni aylantirib, fazasi burchakka, yorug'lik sifati esa signal kuchiga (tovush darajasi) to'g'ri keladi. Bu RGB rang xaritasiga murakkab raqam bilan amalga oshiriladi, quyidagicha:

Murakkab rang-xaritachi murakkab qiymatdan, odatda gomodin qabul qilgichdan yoki qulflangan kuchaytirgichdan yoki fazali kogerentli detektordan rangli yorug'lik manbaiga aylanadi. Odatda signal kattaligi kattaroq bo'lganda ko'proq yorug'lik paydo bo'ladi. Faza rang rangiga ta'sir qiladi.

Bu misollarni ko'rib chiqing ("Rattletale" IEEE konferentsiya maqolasida ko'rsatilgan):

1. Kuchli musbat real signal (ya'ni X =+10 voltsli) yorqin qizil rang bilan kodlangan. Kuchsiz musbat haqiqiy signal, ya'ni X =+5 voltsli, qizil rang sifatida kodlangan.
2. Nolinchi chiqish (X = 0 va Y = 0) o'zini qora rangda ko'rsatadi.
3. Kuchli manfiy real signal (ya'ni X = -10 volts) yashil, zaif manfiy real (X = -5 volts) esa yashil rangda.
4. Kuchli xayoliy ijobiy signallar (Y = 10v)-och sariq, kuchsiz-xayoliy (Y = 5v)-och sariq.
5. Salbiy xayoliy signallar ko'k (masalan, Y = -10v uchun yorqin ko'k va Y = -5v uchun xira ko'k).
6. Umuman olganda, ishlab chiqarilgan yorug'lik miqdori kattalikka, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2} va rangning fazaga / Teta = / arktan (Y/X) ga taxminan proportsionaldir. Shunday qilib, bir xil ijobiy haqiqiy va ijobiy xayoliy signal (ya'ni / Theta = 45 daraja) zaif to'q sariq, kuchli to'q sariq (masalan, X = 7.07 volt, Y = 7.07 volt) va eng kuchli to'q sariq, ya'ni X = 10v va Y = 10v, bu holda R (qizil) va G (yashil) LED komponentlari to'liq yonadi. Xuddi shunday, bir xil ijobiy real va salbiy xayoliy signal o'zini binafsha yoki binafsha rangga o'xshatadi, ya'ni R (qizil) va B (ko'k) LED komponentlari birgalikda yonadi. Bu signalning kattaligiga mos ravishda binafsha yoki och binafsha rangni chiqaradi. [Link]

Shunday qilib, har qanday fazali izchil detektor, qulflangan kuchaytirgich yoki gomodin qabul qilgichning X = kengaytirilgan haqiqat va Y = kengaytirilgan tasavvurning natijalari ko'rish yoki ko'rish maydonida fenomenologik kengaytirilgan haqiqatni qoplash uchun ishlatiladi. vizual qoplama sifatida akustik javob.

XY - RGB konvertorini amalga oshirishda yordam bergan shogirdlarimdan Jeksonga alohida rahmat.

Yuqoridagilar soddalashtirilgan versiya bo'lib, men buni o'qitish va tushuntirishni osonlashtirish uchun qildim. Men 1980 -yillar va 1990 -yillarning boshlarida qilgan dastlabki dastur yanada yaxshi ishlaydi, chunki u rang g'ildiragini pertseptual tarzda bir xil tarzda joylashtiradi. 1990 -yillarning boshlarida XGB -ni RGB -ga o'zgartirishni amalga oshirish uchun yozgan Matlab ".m" biriktirilgan fayllarini ko'ring.

3 -qadam: RGB "bosma bosh" ni yarating

"Chop etish boshi" - bu RGB LED, uni XY -RGB konvertorining chiqishiga ulash uchun 4 simli.

LEDga 4 ta simni ulang, bittasi umumiy va bittasi terminallar uchun (qizil, yashil va ko'k).

Bosma boshini yig'ishda yordam bergan sobiq talabam Aleksga alohida rahmat.

4 -qadam: XY Plotter yoki boshqa 3D joylashishni aniqlash tizimini oling yoki yarating (Fusion360 havolasi kiritilgan)

Bizga 3D joylashishni aniqlash moslamasi kerak. Men XY tekisligida osongina harakatlanadigan narsani olishni yoki qurishni afzal ko'raman, lekin men uchinchi o'qda (Z) oson harakatni talab qilmayman, chunki bu juda kam uchraydi (chunki biz odatda rasterda skaner qilamiz). Bu erda bizda birinchi navbatda XY chizgichi bor, lekin u uzun relslarga ega bo'lib, kerak bo'lganda uni uchinchi o'q bo'ylab harakatlantirishga imkon beradi.

Plotter yorug'lik manbai (RGB LED) bilan birga bo'shliqni aylantirib, bo'shliqni skanerlaydi, shu bilan birga vizual tasvirning har bir kadrini (bir yoki bir nechta) suratga olish uchun kameraning deklanşörü to'g'ri ta'sir qilish muddati uchun ochiq. ramkalar, masalan, harakatsiz rasm yoki kino fayli uchun).

XY-PLOTTER (Fusion 360 fayli). Mexanika oddiy; har qanday XYZ yoki XY plotter qiladi. Mana biz foydalanadigan 2 o'lchovli SWIM (ketma-ket to'lqinlarni bosib chiqarish mashinasi): https://a360.co/2KkslB3 Plotter XY tekisligida osongina harakat qiladi va biz Z-da ancha og'irroq harakat qiladi, shunda biz supuramiz. tasvirlarni 2D formatida chiqaring, so'ngra Z o'qida sekin harakatlaning. Havola Fusion 360 fayliga. Biz Fusion 360-dan foydalanamiz, chunki u bulutga asoslangan va MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto va MannLab Shenzhen o'rtasida 3 vaqt zonasida hamkorlik qilishga imkon beradi. Solidworks buni qilish uchun foydasiz! (Biz endi Solidworks -dan foydalanmaymiz, chunki biz vaqt zonalarida vaqtni taqsimlashda juda ko'p muammolarga duch keldik, chunki biz ko'p vaqtni Solidworks fayllarini turli xil tahrirlarini birlashtirishga sarflaganmiz. Hammasini bir joyda saqlash juda muhim va Fusion 360 buni juda yaxshi bajaradi..)

5-qadam: Qulflangan kuchaytirgichga ulaning

Qurilma tovush to'lqinlarini ma'lum mos yozuvlar chastotasiga qarab o'lchaydi.

Ovoz to'lqinlari bo'shliq bo'ylab mikrofon yoki karnayni harakatlantiruvchi mexanizm yordamida o'lchanadi.

Fotosurat muhitini harakatlanuvchi yorug'lik manbaiga qo'yib, RGB LED bilan birga mikrofonni bo'sh joy bo'ylab harakatlantirish orqali biz ikkita dinamik o'rtasidagi shovqin modelini ko'rishimiz mumkin.

Shu bilan bir qatorda, biz tinglash uchun mikrofonlar hajmini suratga olish uchun karnayni bo'sh joy bo'ylab harakatlantira olamiz. Bu sensorlarning (mikrofonlarning) sezish qobiliyatini sezadigan xato tozalovchi shaklini yaratadi.

Sensor sensorlar va ularning sezish qobiliyatini sezish metaveillance deb ataladi va quyidagi tadqiqotda batafsil tasvirlangan:

ULANISH:

Bu yo'riqnomadagi rasmlar signal generatorini karnayga, shuningdek, qulflangan kuchaytirgichning mos yozuvlar kiritishiga, RGB LEDini karnay bilan birga ko'chirish orqali olingan. Fotosurat kamerasini harakatlanuvchi LEDga sinxronlashtirish uchun Arduino ishlatilgan.

Bu erda ishlatiladigan maxsus qulflash kuchaytirgichi SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™ bo'lib, u kengaytirilgan voqelik uchun maxsus ishlab chiqilgan, lekin siz o'z qulflash kuchaytirgichini qurishingiz mumkin (mening bolalikdagi sevimli mashg'ulotim-to'lqinlar va radio to'lqinlarni suratga olish edi. tasvirlanganidek, shu maqsadda bir qancha qulflash kuchaytirgichlarini qurdilar

wearcam.org/par).

Siz karnay (lar) va mikrofon (lar) ning rolini almashishingiz mumkin. Shu tarzda siz tovush to'lqinlarini yoki meta tovush to'lqinlarini o'lchashingiz mumkin.

Fenomenologik voqelik olamiga xush kelibsiz. Qo'shimcha ma'lumot olish uchun qarang:

6 -qadam: Suratga oling va natijalaringiz bilan o'rtoqlashing

Qanday qilib to'lqinlarni suratga olish bo'yicha ko'rsatma olish uchun oldingi ko'rsatmalarni ko'rib chiqing, masalan:

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

va

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

Xursand bo'ling va natijalaringiz bilan bo'lishish uchun "Men buni uddaladim" tugmasini bosing va men konstruktiv yordam va fenomenologik voqelikdan qanday zavqlanish haqida maslahatlar berishdan xursand bo'laman.

7 -qadam: Ilmiy tajribalar o'tkazish

Bu erda biz, masalan, 6 elementli mikrofon va 5 elementli mikrofon massivi o'rtasidagi taqqoslashni ko'rishimiz mumkin.

Ko'ramizki, agar elementlarning soni toq bo'lsa, biz tezroq markaziy lobga ega bo'lamiz va shuning uchun ba'zida "kamroq" ko'proq bo'ladi (masalan, biz 5 ta mikrofonni oltitadan ko'ra yaxshiroq, biz nurli shaklni yaratishga harakat qilyapmiz).

8 -qadam: Suv ostida sinab ko'ring

"Kamalak ranglari" tanlovida ikkinchi o'rin