Түстүү жарыкты колдонуу менен үн толкундарын караңыз (RGB LED): 10 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

SteveMannEyeTap тарабынан гуманисттик интеллекттин жазуучусу тарабынан дагы караңыз:

Жөнүндө: Мен технологиялар ачык жана түшүнүүгө оңой болгон учурда чоңойдум, бирок азыр коом акылсыздыкка жана түшүнүксүздүккө карай өнүгүүдө. Ошентип, мен технологияны адам кылгым келди. 12 жашымда мен… СтивМанн жөнүндө кененирээк »

Бул жерде сиз үн толкундарын көрө аласыз жана эки же андан көп түрдөгүчтөрдүн интерференция моделдерин байкай аласыз, анткени алардын ортосундагы аралык ар түрдүү. (Эң сол, интерференциянын үлгүсү секундасына 40 000 циклдеги эки микрофон менен; жогорку оң, 3520 cps бир микрофон; астыңкы оң, 7040cps бир микрофон).

Үн толкундары түстүү LEDди айдайт, түс - толкундун фазасы, ал эми жарыктык - амплитуда.

X-Y плоттери үн толкундарын пландаштыруу жана феноменологиялык кеңейтилген реалдуулук боюнча эксперименттерди жүргүзүү үчүн колдонулат ("Real Reality" ™), Sequential Wave Imprinting Machine (SWIM) аркылуу.

ЫРААЗЫЧЫЛЫКТАР:

Биринчиден, мен радио толкундарын жана үн толкундарын (https://wearcam.org/par) сүрөткө тартып, менин бала кезимдеги хоббим катары башталган бул долбоорго жардам берген көптөгөн адамдарга ыраазычылык билдиргим келет. Көптөгөн өткөн жана азыркы студенттерге, анын ичинде Райан, Макс, Алекс, Аркин, Сен жана Джексонго жана башкаларга рахмат, MannLab ичинде Кайл менен Даниел. Ошондой эле Стефани (жашы 12) УЗИ өткөргүчтөрүнүн фазасы туш келди экенин байкоо үчүн жана аларды этап боюнча эки үймөгө бөлүү ыкмасын ойлоп табууга жардам берүү үчүн рахмат: "Stephative" (Stephanie оң) жана "Stegative" (Стефани терс). Аркинге, Visionertechке, Shenzhen Investment Holdingsке жана профессор Ванга (SYSU) рахмат.

1 -кадам: Толкундарды көрсөтүү үчүн түстөрдү колдонуу принциби

Негизги идея - үн толкундары сыяктуу толкундарды көрсөтүү үчүн түстү колдонуу.

Бул жерде мен электр толкундарын көрсөтүү үчүн түстү колдонгон жөнөкөй мисалды көрөбүз.

Бул бизге, мисалы, Фурье трансформациясын же башка толкунга негизделген электрдик сигналды визуалдуу түрдө элестетүүгө мүмкүндүк берет.

Мен муну өзүмдүн китептин мукабасы катары колдондум [Машина көрүнүшүндөгү жетишкендиктер, 380пп, 1992 -ж. Апрель] жана китепке кошулган кээ бир бөлүмдөр.

2 -кадам: Color Converter үчүн үн куруу

Үндү түскө айландыруу үчүн, биз үндү түскө айландыргычты курушубуз керек.

Бул үн мурунку Инструкцияларымда, ошондой эле менин жарыяланган кээ бир документтеримде түшүндүрүлгөндөй, үн толкундарынын жыштыгына таандык болгон кулпуланган күчөткүчтүн чыгышынан келип чыгат.

Бекитилүүчү күчөткүчтүн чыгышы эки терминалда пайда болгон татаал бааланган өндүрүш болуп саналат (көптөгөн күчөткүчтөр BNC туташтыргычтарын чыгуулары үчүн колдонушат), бири "X" (реалдуу бөлүгү болгон фазалык компонент) үчүн жана экинчиси "Y" (ойдон чыгарылган бөлүгү болгон квадратуралык компонент). X жана Y учурдагы чыңалуулар комплекстүү санды билдирет жана жогоруда (сол жакта) татаал бааланган чоңдуктар түс катары көрсөтүлүүчү Арганд тегиздиги сүрөттөлөт. Биз камсыз кылган swimled.ino кодуна ылайык, XYден (татаал сан) RGBге (Кызыл, Жашыл, Көк түс) айландыруу үчүн эки аналогдук кириши жана үч аналогдук чыгышы бар Arduino колдонобуз.

Биз муну RGB түстүү сигналдар катары LED жарык булагына алып чыгабыз. Натыйжада бурч катары фазасы бар түстүү дөңгөлөктү айланып чыгуу керек, ал эми жарыктын сапаты менен сигналдын күчү (үн деңгээли) болот. Бул төмөнкүдөй RGB түс картачысына комплекстүү сан менен жасалат:

Комплекстүү түстүү картачы түстүү жарык булагына, адатта, гомодин кабылдагычтан же кулпуланган күчөткүчтөн же фазалык-когеренттүү детектордон чыккан татаал баалуу сандан айланат. Адатта, сигналдын чоңдугу чоң болгондо көбүрөөк жарык чыгарылат. Фаза түстүн түсүнө таасир этет.

Бул мисалдарды карап көрөлү (IEEE конференциясында "Rattletale" конференциясында баяндалгандай):

1. Күчтүү оң реалдуу сигнал (б.а. X =+10 вольт болгондо) ачык кызыл деп коддолгон. Алсыз оң реалдуу сигнал, башкача айтканда, X =+5 вольт, күңүрт кызыл деп коддолгон.
2. Нөл чыгаруу (X = 0 жана Y = 0) өзүн кара кылып көрсөтөт.
3. Күчтүү терс реалдуу сигнал (б.а. X = -10 вольт) жашыл, ал эми начар терс реалдуу (X = -5 вольт) күңүрт жашыл.
4. Күчтүү элестетүүчү оң сигналдар (Y = 10v) ачык сары, ал эми начар позитивдүү-элестүү (Y = 5v) күңүрт сары.
5. Терс кыялдагы сигналдар көк түстө (мисалы, Y = -10v үчүн ачык көк жана Y = -5v үчүн күңүрт көк).
6. Жалпысынан алганда, өндүрүлгөн жарыктын өлчөмү чоңдукка пропорционалдуу, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2} жана түсү фазага, / Theta = / arctan (Y/X). Ошентип, бирдей позитивдүү реалдуу жана позитивдүү сигнал (б.а. / Тета = 45 градус) алсыз болсо кызгылт сары, күчтүү кызгылт сары (мис. X = 7.07 вольт, Y = 7.07 вольт) жана абдан күчтүү апельсин абдан күчтүү, б.а. X = 10v жана Y = 10v, бул учурда R (кызыл) жана G (жашыл) LED компоненттери толук күйүп турат. Ошо сыяктуу эле, бирдей оң реалдуу жана терс элестетилген сигнал өзүн кызгылт көк же кызгылт көк түстө көрсөтөт, б.а. R (кызыл) жана B (көк) LED компоненттери менен бирге. Бул сигналдын чоңдугуна ылайык, кызгылт көк же ачык кызгылт көк түстү пайда кылат. [Link]

Ошентип, кандайдыр бир фазалык-когеренттүү детектордун, кулпуланган күчөткүчтүн же гомодин алуучунун X = кеңейтилген реалдуулук жана Y = көбөйтүлгөн элестетүүлөрү феноменологиялык жактан кеңейтилген реалдуулукту көрүнүш же көз караштын үстүнө жабуу үчүн колдонулат, ошону менен бир даражаны көрсөтөт. акустикалык жооп визуалдык катмар катары.

Менин XYден RGB конвертеримди ишке ашырууга жардам берген студенттеримдин бири Джексонго өзгөчө рахмат.

Жогоруда жөнөкөйлөтүлгөн версия, мен аны үйрөтүү жана түшүндүрүү үчүн жеңил кылдым. Мен 1980 -жылдары жана 1990 -жылдардын башында жасаган баштапкы ишке ашыруу дагы жакшы иштейт, анткени ал түстүү дөңгөлөктү перцептивдүү түрдө бирдей жайгаштырат. Жакшыртылган XYден RGBке айландырууну ишке ашыруу үчүн 1990 -жылдардын башында жазган Matlab ".m" тиркелген файлдарын караңыз.

3 -кадам: RGB "басма башын" жасаңыз

"Басып чыгаруу башы" - бул RGB LED, аны XYден RGB конвертерине туташтыруу үчүн 4 зым бар.

Жөн гана 4 зымдарды LEDге, бири жалпыга, экинчиси түстөр үчүн терминалдарга туташтырыңыз (Кызыл, Жашыл жана Көк).

Басып чыгаруучу башты чогултууга жардам берген мурунку окуучум Алекске өзгөчө рахмат.

4 -кадам: XY плоттерин же башка 3D жайгашуу системасын алыңыз же куруңуз (Fusion360 Link камтылган)

Бизге 3D позициялоочу түзүлүш керек. Мен XY тегиздигинде оңой кыймылдаган нерсени алууну же курууну туура көрөм, бирок үчүнчү (Z) огунда жеңил кыймылды талап кылбайм, анткени бул сейрек кездешет (анткени биз адатта растрда сканерлейбиз). Ошентип, бизде бул жерде биринчи кезекте XY плоттери бар, бирок узун рельстери бар, керек болгондо үчүнчү огу боюнча жылдырууга мүмкүндүк берет.

Плоттер жарыктын булагы (RGB LED) менен бирге өткөргүчтү жылдырып, мейкиндикти сканерлейт, ал эми камеранын жапкычы визуалдык сүрөттүн ар бир кадрын тартуу үчүн туура экспозиция узактыгы үчүн ачык (бир же бир нече) кадрлар, мисалы, кыймылсыз сүрөт же кино файлы үчүн).

XY-PLOTTER (Fusion 360 файл). Механика жөнөкөй; кандайдыр бир XYZ же XY плоттер кылат. Мына, биз колдонгон плоттер, 2 өлчөмдүү SWIM (Sequential Wave Imprinting Machine): https://a360.co/2KkslB3 Плоттер XY тегиздигинде оңой кыймылдайт жана Z-де бир топ оорлошот, биз шыпырабыз. сүрөттөрдү 2D кылып чыгарып, анан Z огунда акырындык менен жылдырыңыз. Шилтеме Fusion 360 файлына. Биз Fusion 360ты колдонобуз, анткени ал булутка негизделген жана MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto жана MannLab Shenzhen ортосунда 3 убакыт алкагы боюнча кызматташууга мүмкүндүк берет. Solidworks бул үчүн эч нерсеге жарабайт! (Биз Solidworksту мындан ары колдонбойбуз, анткени бизде убакыт тилкелери боюнча өтө көп көйгөйлөр болгон, анткени биз Solidworks файлдарынын ар кандай түзөтүүлөрүн бириктирүү үчүн көп убакыт өткөргөнбүз. Баарын бир жерде сактоо абдан маанилүү жана Fusion 360 чындыгында эле жакшы аткарат.)

5-кадам: Кулпуланган күчөткүчкө туташыңыз

Аппарат белгилүү толкун жыштыгына карата үн толкундарын өлчөйт.

Үн толкундары мейкиндик боюнча микрофонду же динамикти кыймылга келтирүүчү механизм аркылуу өлчөнөт.

Биз эки спикердин ортосундагы интерференция моделин RGB LED менен бирге мейкиндикте микрофонду жылдырып, фотографиялык каражаттарды кыймылдуу жарык булагына көрсөтө алабыз.

Же болбосо, угуучу микрофондордун кубаттуулугун сүрөткө тартуу үчүн спикерди космос аркылуу жылдыра алабыз. Бул сенсорлордун (микрофондордун) сезүү жөндөмүн сезүүчү ката тазалагычтын түрүн түзөт.

Сезгич сенсорлор жана алардын сезүү жөндөмдүүлүгүн сезүү метеобайланыш деп аталат жана төмөнкү изилдөө кагазында кеңири сүрөттөлөт:

БАЙЛАНЫШ:

Бул Нускамада сүрөттөр сигнал генераторун динамикке, ошондой эле кулпуланган күчөткүчтүн маалымдама киришине, RGB LEDди динамик менен бирге жылдыруу аркылуу тартылган. Arduino фотокамераны жылып бараткан LEDга шайкештештирүү үчүн колдонулган.

Бул жерде колдонулуучу конкретүү күчөткүч-бул SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™, ал атайын күчөтүлгөн реалдуулук үчүн иштелип чыккан, бирок сиз өзүңүздүн кулпулоочу күчөткүчтү кура аласыз (менин бала кезимдеги хоббим үн толкундарын жана радио толкундарын сүрөткө тартуу болчу, ошондуктан мен сүрөттөлгөндөй, бул үчүн бир катар кулпулоочу күчөткүчтөрдү курушкан

wearcam.org/par).

Сиз спикердин (лордун) жана микрофондун (лордун) ролун алмаштыра аласыз. Ушундай жол менен үн толкундарын же мета үн толкундарын өлчөй аласыз.

Феноменологиялык реалдуулук дүйнөсүнө кош келиңиз. Көбүрөөк маалымат алуу үчүн, ошондой эле караңыз

6 -кадам: Сүрөткө тартыңыз жана жыйынтыктарыңыз менен бөлүшүңүз

Толкундарды кантип сүрөткө тартуу боюнча тез көрсөтмө алуу үчүн, менин мурунку Инструкцияларымды караңыз, мисалы:

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

жана

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

Көңүл ачыңыз жана жыйынтыктарыңыз менен бөлүшүү үчүн "Мен жасадым" дегенди басыңыз, ошондо мен феноменологиялык чындык менен кантип көңүл ачуу боюнча конструктивдүү жардам жана кеңештерди берүүгө кубанычтамын.

7 -кадам: Илимий эксперименттерди жүргүзүү

Бул жерде, мисалы, 6 элементтен турган микрофон массиви менен 5 элементтен турган микрофон массивинин ортосундагы салыштырууну көрө алабыз.

Так сандагы элементтер болгондо, биз эртерээк жакшы борбордук лобго ээ болоорубузду көрө алабыз, ошондуктан кээде "азыраак көп" (мис., Биз 550 микрофон кээде алтыга караганда жакшыраак болот, эгерде биз нур түзүүгө аракет кылабыз).

8 -кадам: Суу астында сынап көрүңүз

"Радуга" түсү боюнча экинчи орун