Tazama Mawimbi ya Sauti Kutumia Mwanga wa Rangi (RGB LED): Hatua 10 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Na SteveMannEyeTap Akili ya Binadamu Fuata Zaidi na mwandishi:

Kuhusu: Nilikulia wakati teknolojia zilikuwa wazi na rahisi kueleweka, lakini sasa jamii inaendelea kuelekea uwendawazimu na kutokueleweka. Kwa hivyo nilitaka kutengeneza teknolojia kuwa ya kibinadamu. Katika umri wa miaka 12, mimi c… Zaidi Kuhusu SteveMann »

Hapa unaweza kuona mawimbi ya sauti na angalia mifumo ya kuingiliwa iliyofanywa na transducers mbili au zaidi kwani nafasi kati yao ni anuwai. (Kushoto kabisa, muundo wa kuingiliana na maikrofoni mbili kwa mizunguko 40,000 kwa sekunde; kulia kulia, kipaza sauti moja kwa 3520 cps; chini kulia, kipaza sauti moja kwa 7040cps).

Mawimbi ya sauti huendesha rangi ya LED, na rangi ni awamu ya wimbi, na mwangaza ni ukubwa.

Mpangaji X-Y hutumiwa kupanga mawimbi ya sauti na kufanya majaribio juu ya ukweli uliodhabitiwa wa kisaikolojia ("Ukweli wa Kweli" ™), kwa njia ya Mashine ya Uchapishaji wa Wimbi Mzunguko (SWIM).

SHUKRANI:

Kwanza ningependa kutambua watu wengi ambao wamesaidia na mradi huu ambao ulianza kama burudani ya utoto wangu, kupiga picha mawimbi ya redio na mawimbi ya sauti (https://wearcam.org/par). Asante kwa wanafunzi wengi wa zamani na wa sasa, pamoja na Ryan, Max, Alex, Arkin, Sen, na Jackson, na wengine huko MannLab, pamoja na Kyle na Daniel. Asante pia kwa Stephanie (umri wa miaka 12) kwa kuona kwamba awamu ya transducers ya ultrasonic ni ya nasibu, na kwa msaada wa kubuni njia ya kuzipanga kwa awamu kuwa marundo mawili: "Stephative" (Stephanie chanya) na "Stegative" (Stephanie hasi). Shukrani kwa Arkin, Visionertech, Uwekezaji wa Uwekezaji wa Shenzhen, na Profesa Wang (SYSU).

Hatua ya 1: Kanuni ya Kutumia Rangi kuwakilisha Mawimbi

Wazo la kimsingi ni kutumia rangi kuwakilisha mawimbi, kama vile mawimbi ya sauti.

Hapa tunaona mfano rahisi ambao nimetumia rangi kuonyesha mawimbi ya umeme.

Hii inatuwezesha kuibua, kwa mfano, mabadiliko ya Fourier, au ishara nyingine yoyote ya umeme inayotegemea mawimbi, kuibua.

Nilitumia hii kama kifuniko cha kitabu ambacho nilitengeneza [Maendeleo ya Mashine Vision, 380pp, Aprili 1992], pamoja na sura zingine zilizochangiwa kwenye kitabu hicho.

Hatua ya 2: Jenga Sauti kwa Kubadilisha rangi

Ili kubadilisha sauti kuwa rangi, tunahitaji kujenga sauti kwa kubadilisha rangi.

Sauti hutoka kwa pato la kipaza sauti cha kufuli kinachorejelewa kwa masafa ya mawimbi ya sauti, kama ilivyoelezewa katika Maagizo yangu ya awali, na vile vile karatasi zangu zilizochapishwa.

Pato la kipaza sauti cha kufuli ni pato lenye thamani tata, ambalo linaonekana kwenye vituo viwili (viboreshaji vingi hutumia viunganishi vya BNC kwa matokeo yao), moja kwa "X" (sehemu ya awamu ambayo ni sehemu halisi) na moja ya "Y" (sehemu ya quadrature ambayo ni sehemu ya kufikirika). Pamoja voltages iliyopo X na Y inaashiria idadi tata, na uchoraji hapo juu (kushoto) unaonyesha ndege ya Argand ambayo juu yake viwango vyenye thamani vinaonyeshwa kama rangi. Tunatumia Arduino na pembejeo mbili za analog na matokeo matatu ya analog kubadilisha kutoka XY (nambari tata) hadi RGB (Nyekundu, Kijani, Rangi ya Bluu), kulingana na nambari ya kuogelea iliyotolewa.

Tunaleta hizi kama ishara za rangi ya RGB kwenye chanzo cha mwangaza cha LED. Matokeo yake ni kuzunguka gurudumu la rangi na awamu kama pembe, na kwa usawa wa nuru ni nguvu ya ishara (kiwango cha sauti). Hii imefanywa na nambari tata kwa Rapa ya rangi, kama ifuatavyo:

Ramani ngumu ya rangi hubadilika kutoka kwa idadi yenye thamani ngumu, kawaida hutolewa kutoka kwa mpokeaji wa homodyne au kipaza sauti cha kufunga au kichungi kinachoshikamana na awamu kuwa chanzo cha nuru cha rangi. Nuru kawaida hutolewa wakati ukubwa wa ishara ni kubwa zaidi. Awamu hiyo huathiri hue ya rangi.

Fikiria mifano hii (kama ilivyoainishwa katika karatasi ya mkutano ya IEEE "Rattletale"):

1. Ishara halisi chanya (i.e. wakati X = + 10 volts) imesimbwa kama nyekundu nyekundu. Ishara halisi dhaifu, i.e.wakati X = + 5 volts, imewekwa kama nyekundu nyekundu.
2. Pato la Zero (X = 0 na Y = 0) linajionyesha kama nyeusi.
3. Ishara halisi hasi hasi (i.e. X = -10 volts) ni kijani, wakati hasi hasi hasi (X = -5 volts) ni kijani kibichi.
4. Ishara nzuri za kufikiria (Y = 10v) ni manjano mkali, na dhaifu-ya kufikiria (Y = 5v) ni manjano hafifu.
5. Ishara mbaya za kufikiria ni bluu (k.v. bluu mkali kwa Y = -10v na hudhurungi kwa Y = -5v).
6. Kwa jumla, idadi ya taa inayozalishwa ni takriban sawia na ukubwa, R_ {XY} = / sqrt {X ^ 2 + Y ^ 2}, na rangi kwa awamu, / Theta = / arctan (Y / X). Kwa hivyo ishara sawa sawa halisi na nzuri ya kufikirika (yaani / Theta = digrii 45) ni chungwa hafifu ikiwa dhaifu, rangi ya machungwa yenye nguvu (km 10v na Y = 10v, katika hali ambayo vifaa vya R (nyekundu) na G (kijani) vimejaa. Vivyo hivyo ishara ambayo ni sawa halisi na hasi ya kufikirika inajifanya kama zambarau au zambarau, i.e. na R (nyekundu) na B (hudhurungi) vifaa vya LED vyote vikiwa pamoja. Hii hutoa zambarau hafifu au zambarau angavu, kulingana na ukubwa wa ishara. [Kiungo]

Matokeo X = ukweli uliodhabitiwa, na Y = mawazo yaliyoongezwa, ya kipelelezi chochote kinachoshikamana na awamu, kipaza sauti cha kufunga, au mpokeaji wa homodyne kwa hivyo hutumiwa kufunika ukweli ulioongezwa juu ya uwanja wa maono au maoni, na hivyo kuonyesha kiwango cha majibu ya sauti kama kufunika kwa kuona.

Shukrani za pekee kwa mmoja wa wanafunzi wangu, Jackson, ambaye alisaidia kutekeleza utekelezaji wa kibadilishaji changu cha XY hadi RGB.

Hapo juu ni toleo rahisi, ambalo nilifanya iwe rahisi kufundisha na kuelezea. Utekelezaji wa asili nilioufanya miaka ya 1980 na mwanzoni mwa miaka ya 1990 hufanya kazi vizuri zaidi, kwa sababu inaweka gurudumu la rangi kwa njia sare inayotambulika. Tazama faili zilizoambatanishwa za Matlab ".m" ambazo niliandika nyuma mapema miaka ya 1990 kutekeleza XY iliyoboreshwa kuwa ubadilishaji wa RGB.

Hatua ya 3: Tengeneza RGB "kichwa cha kuchapisha"

"Kichwa cha kuchapisha" ni RGB LED, na waya 4 za kuiunganisha na pato la kibadilishaji cha XY hadi RGB.

Unganisha tu waya 4 kwa LED, moja kwa kawaida, na moja kwa kila vituo kwa rangi (Nyekundu, Kijani, na Bluu).

Asante kwa mwanafunzi wangu wa zamani, Alex, ambaye alisaidia kuweka kichwa cha kuchapisha.

Hatua ya 4: Pata au Unda Ploti ya XY au Mfumo mwingine wa Kuweka 3D (Kiungo cha Fusion360 Pamoja)

Tunahitaji aina fulani ya kifaa cha kuweka 3D. Ninapendelea kupata au kujenga kitu kinachotembea kwa urahisi katika ndege ya XY, lakini sihitaji harakati rahisi katika mhimili wa tatu (Z), kwa sababu hii ni nadra sana (kwani kawaida tunasoma raster). Kwa hivyo kile tunacho hapa kimsingi ni mpangaji wa XY lakini ina reli ndefu zinaziruhusu kuhamishwa kando ya mhimili wa tatu inapobidi.

Mpangaji hutafuta nafasi, kwa kuhamisha transducer, pamoja na chanzo cha mwanga (RGB LED), kupitia nafasi, wakati shutter ya kamera iko wazi kwa muda sahihi wa kufichua kukamata kila fremu ya picha ya kuona (moja au zaidi muafaka, mfano picha ya utulivu au faili ya sinema).

XY-PLOTTER (faili Fusion 360). Mitambo ni rahisi; mpangaji yeyote wa XYZ au XY atafanya. Huyu hapa mpangaji tunayetumia, Kuogelea kwa pande mbili (Mashine ya Uchapishaji wa Wimbi): https://a360.co/2KkslB3 Mpangaji huenda kwa urahisi katika ndege ya XY, na huenda kwa njia ngumu zaidi katika Z, hivi kwamba tufagilie toa picha katika 2D na kisha usonge mbele kwenye mhimili wa Z polepole. Kiungo ni kwa faili ya Fusion 360. Tunatumia Fusion 360 kwa sababu ni msingi wa wingu na inatuwezesha kushirikiana kati ya MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto, na MannLab Shenzhen, katika maeneo matatu ya wakati. Solidworks haina maana kwa kufanya hivyo! (Hatutumii tena Solidworks kwa sababu tulikuwa na shida nyingi sana na toleo la uma katika maeneo ya saa kwani tulikuwa tunatumia muda mwingi kutafuta pamoja mabadiliko tofauti ya faili za Solidworks. Ni muhimu kuweka kila kitu mahali pamoja na Fusion 360 inafanya hivyo vizuri.)

Hatua ya 5: Unganisha kwenye Amplifier ya Kufuli

Vifaa hupima mawimbi ya sauti kwa kuzingatia masafa fulani ya kumbukumbu.

Mawimbi ya sauti hupimwa katika nafasi, kwa njia ya utaratibu unaohamisha kipaza sauti au spika katika nafasi nzima.

Tunaweza kuona muundo wa kuingiliwa kati ya spika mbili kwa kuhamisha kipaza sauti kupitia nafasi, pamoja na RGB LED, wakati unadhihirisha media ya picha kwenye chanzo cha taa kinachosonga.

Vinginevyo tunaweza kusonga spika kupitia nafasi ili kupiga picha uwezo wa safu ya vipaza sauti kusikiliza. Hii inaunda aina ya kufagia mdudu ambayo huhisi uwezo wa sensorer (maikrofoni) kuhisi.

Sensorer za kuhisi na kuhisi uwezo wao wa kuhisi huitwa metaveillance na inaelezewa kwa kina katika karatasi ifuatayo ya utafiti:

KUIUNGANISHA:

Picha zilizo kwenye Agizo hili zilichukuliwa kwa kuunganisha jenereta ya ishara kwa spika na vile vile kwa pembejeo ya kumbukumbu ya kipaza sauti cha kufunga, wakati wa kusonga RGB LED pamoja na spika. Arduino ilitumika kusawazisha kamera ya picha kwenye mwendo unaotembea wa LED.

Kiboreshaji maalum cha kufunga-ndani kinachotumiwa hapa ni SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™ ambayo imeundwa mahsusi kwa ukweli uliodhabitiwa, ingawa unaweza kujenga kipaza sauti chako cha kujifungia (hobby yangu ya utotoni ilikuwa kupiga picha mawimbi ya sauti na mawimbi ya redio, kwa hivyo mimi wameunda viboreshaji kadhaa vya kufuli kwa kusudi hili, kama ilivyoelezewa katika

wearcam.org/par).

Unaweza kubadilisha jukumu la spika (s) na maikrofoni. Kwa njia hii unaweza kupima mawimbi ya sauti, au meta mawimbi ya sauti.

Karibu katika ulimwengu wa ukweli wa kisaikolojia. Kwa habari zaidi, angalia pia

Hatua ya 6: Piga picha na Shiriki Matokeo Yako

Kwa mwongozo wa haraka juu ya jinsi ya kupiga picha mawimbi, angalia baadhi ya Maagizo yangu ya awali kama vile:

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

na

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

Furahiya, na ubofye "Nimeifanya" kushiriki picha zako, na nitafurahi kutoa msaada na vidokezo vya jinsi ya kujifurahisha na ukweli wa ukweli.

Hatua ya 7: Fanya Majaribio ya Sayansi

Hapa tunaweza kuona, kwa mfano, kulinganisha kati ya safu ya kipaza sauti ya vitu 6 na safu ya kipaza sauti ya vitu 5.

Tunaweza kuona kwamba wakati kuna idadi isiyo ya kawaida ya vitu, tunapata lobe kuu inayotokea mapema, na kwa hivyo wakati mwingine "kidogo ni zaidi" (k.maikrofoni 5 wakati mwingine ni bora kuliko sita, tunapojaribu kufanya beamforming).

Hatua ya 8: Jaribu chini ya maji

Mkimbiaji Juu kwenye Rangi za Mashindano ya Upinde wa mvua