Shikoni Valët e Tingullit Duke Përdorur Dritën me Ngjyrë (RGB LED): 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Nga SteveMannEyeTap Inteligjenca Humaniste Ndiqni më shumë nga autori:

Rreth: Unë jam rritur në një kohë kur teknologjitë ishin transparente dhe të lehta për t'u kuptuar, por tani shoqëria po evoluon drejt marrëzisë dhe pakuptueshmërisë. Kështu që unë doja ta bëja teknologjinë njerëzore. Në moshën 12 vjeç, unë… Më shumë Rreth SteveMann »

Këtu mund të shihni valët e zërit dhe të vëzhgoni modelet e ndërhyrjes të bëra nga dy ose më shumë shndërrues, pasi distanca midis tyre është e ndryshme. (Në të majtë, modeli i ndërhyrjes me dy mikrofona në 40, 000 cikle në sekondë; lart djathtas, mikrofon i vetëm në 3520 cps; poshtë djathtas, mikrofon i vetëm në 7040 cps).

Valët e zërit drejtojnë një LED me ngjyra, dhe ngjyra është faza e valës, dhe shkëlqimi është amplituda.

Një komplotues X-Y përdoret për të vizatuar valët e zërit dhe për të kryer eksperimente mbi realitetin e shtuar fenomenologjik ("Realiteti i vërtetë" ™), me anë të një makinerie sekuenciale të valës sekuenciale (SWIM).

FALENDERIME:

Së pari do të doja të falënderoj shumë njerëz që kanë ndihmuar me këtë projekt që filloi si një hobi im i fëmijërisë, duke fotografuar valët e radios dhe valët e zërit (https://wearcam.org/par). Faleminderit shumë studentëve të mëparshëm dhe të tanishëm, përfshirë Ryan, Max, Alex, Arkin, Sen dhe Jackson dhe të tjerë në MannLab, përfshirë Kyle dhe Daniel. Faleminderit gjithashtu Stephanie (12 vjeç) për vëzhgimin se faza e dhënësve tejzanor është e rastësishme dhe për ndihmën në hartimin e një metode të renditjes së tyre sipas fazës në dy shtylla: "Stephative" (Stephanie pozitive) dhe "Stegative" '(Stephanie negative). Falë Arkin, Visionertech, Shenzhen Investment Holdings dhe Profesor Wang (SYSU).

Hapi 1: Parimi i përdorimit të ngjyrave për të përfaqësuar valët

Ideja themelore është përdorimi i ngjyrës për të përfaqësuar valët, siç janë valët e zërit.

Këtu shohim një shembull të thjeshtë në të cilin kam përdorur ngjyrën për të treguar valët elektrike.

Kjo na lejon të vizualizojmë, për shembull, transformimin e Furierit, ose ndonjë sinjal tjetër elektrik të bazuar në valë, vizualisht.

E përdor këtë si një kopertinë libri që kam projektuar [Përparimet në Vizionin e Makinerisë, 380p., Prill 1992], së bashku me disa kapituj të kontribuar në libër.

Hapi 2: Ndërtoni konvertuesin e zërit në ngjyrë

Për ta shndërruar tingullin në ngjyrë, duhet të ndërtojmë një konvertues të tingullit në ngjyrë.

Tingulli vjen nga dalja e një përforcuesi të kyçur që i referohet frekuencës së valëve të zërit, siç shpjegohet në disa nga udhëzimet e mia të mëparshme, si dhe disa nga letrat e mia të botuara.

Dalja e amplifikatorit të kyçjes është një dalje komplekse me vlerë, e cila shfaqet në dy terminale (shumë përforcues përdorin lidhës BNC për daljet e tyre), një për "X" (përbërësi në fazë që është pjesa e vërtetë) dhe një për "Y" (përbërësi i kuadraturës që është pjesa imagjinare). Së bashku tensionet e pranishme në X dhe Y tregojnë një numër kompleks, dhe vizatimi i mësipërm (majtas) përshkruan planin Argand mbi të cilin madhësitë komplekse të vlerësuara shfaqen si ngjyra. Ne përdorim një Arduino me dy hyrje analoge dhe tre dalje analoge për t'u kthyer nga XY (numri kompleks) në RGB (Ngjyra e kuqe, jeshile, blu), sipas kodit të furnizuar.

Ne i nxjerrim këto si sinjale ngjyrash RGB në një burim drite LED. Rezultati është të kalosh një rrotë me ngjyra me fazën si kënd, dhe me cilësinë e dritës është fuqia e sinjalit (niveli i zërit). Kjo është bërë me një numër kompleks në RGB-mapper color, si më poshtë:

Hartuesi kompleks i ngjyrave konvertohet nga një sasi me vlerë komplekse, që zakonisht del nga një marrës homodyne ose një përforcues i kyçur ose detektor koherent fazor në një burim drite me ngjyrë. Zakonisht prodhohet më shumë dritë kur madhësia e sinjalit është më e madhe. Faza ndikon në ngjyrën e ngjyrës.

Merrni parasysh këta shembuj (siç përshkruhet në punimin e konferencës IEEE "Rattletale"):

1. Një sinjal i fortë pozitiv i vërtetë (p.sh. kur X =+10 volt) është i koduar si i kuq i ndezur. Një sinjal i dobët pozitiv real, domethënë kur X =+5 volt, kodohet si një e kuqe e zbehtë.
2. Zero dalja (X = 0 dhe Y = 0) paraqitet si e zezë.
3. Një sinjal i fortë negativ i vërtetë (d.m.th. X = -10 volt) është jeshil, ndërsa reali dobët negativ (X = -5 volt) është jeshil i zbehtë.
4. Sinjalet pozitivisht imagjinare (Y = 10v) janë të verdha të ndritshme, dhe dobët-pozitive-imagjinare (Y = 5v) janë të verdha të zbehta.
5. Sinjalet negative imagjinare janë blu (p.sh. blu e ndritshme për Y = -10v dhe blu e zbehtë për Y = -5v).
6. Në përgjithësi, sasia e dritës së prodhuar është përafërsisht proporcionale me një madhësi, R_ {XY} = / sqrt {X^2+Y^2}, dhe ngjyra në një fazë, / Theta = / arctan (Y/X). Pra, një sinjal po aq pozitiv real dhe pozitiv imagjinar (p.sh. / Theta = 45 gradë) është portokalli e zbehtë nëse është e dobët, portokalli e ndritshme e fortë (p.sh. X = 7.07 volt, Y = 7.07 volt), dhe portokalli më e ndritshme e shumë e fortë, dmth X = 10v dhe Y = 10v, në këtë rast komponentët LED (të kuq) dhe G (jeshil) janë të plotë. Në mënyrë të ngjashme, një sinjal që është po aq pozitiv imagjinar real dhe negativ bëhet si ngjyrë vjollce ose vjollce, domethënë me përbërësit LED R (të kuq) dhe B (blu) të dy së bashku. Kjo prodhon një vjollcë të zbehtë ose vjollce të ndritshme, në përputhje me madhësinë e sinjalit. [Link]

Rezultatet X = realiteti i shtuar, dhe Y = imagjinaliteti i shtuar, i çdo detektori koherent fazor, përforcuesi i kyçjes ose marrësit homodyne përdoren për të mbuluar një realitet të shtuar fenomenologjikisht në një fushë të shikimit ose shikimit, duke treguar kështu një shkallë të përgjigje akustike si një mbivendosje vizuale.

Falënderime të veçanta për një nga studentët e mi, Jackson, i cili ndihmoi në zbatimin e konvertuesit tim XY në RGB.

Sa më sipër është një version i thjeshtuar, të cilin e bëra për ta bërë më të lehtë mësimin dhe shpjegimin. Zbatimi origjinal që bëra në vitet 1980 dhe në fillim të viteve 1990 funksionon edhe më mirë, sepse e vendos rrotën e ngjyrave në një mënyrë perceptuese uniforme. Shihni skedarët e bashkangjitur Matlab ".m" që kam shkruar në fillim të viteve 1990 për të zbatuar konvertimin e përmirësuar të XY në RGB.

Hapi 3: Bëni një "kokë printimi" RGB

"Koka e printimit" është një LED RGB, me 4 tela për ta lidhur atë me daljen e konvertuesit XY në RGB.

Thjesht lidhni 4 tela me LED, një në atë të zakonshëm dhe një në secilin nga terminalet për ngjyrat (e kuqe, jeshile dhe blu).

Falënderime të veçanta për ish -studentin tim, Alex, i cili ndihmoi në krijimin e një kokë të shtypur.

Hapi 4: Merrni ose Ndërtoni një Komplotues XY ose Sistem tjetër të Pozicionimit 3D (Përfshirë Lidhjen Fusion360)

Ne kërkojmë një lloj pajisje pozicionimi 3D. Unë preferoj të marr ose ndërtoj diçka që lëviz lehtë në planin XY, por nuk kërkoj lëvizje të lehtë në boshtin e tretë (Z), sepse kjo është mjaft e rrallë (pasi zakonisht skanojmë në raster). Kështu ajo që kemi këtu është kryesisht një komplotues XY, por ka shina të gjata që e lejojnë atë të lëvizet përgjatë boshtit të tretë kur është e nevojshme.

Komploti skanon hapësirën, duke lëvizur një dhënës, së bashku me një burim drite (RGB LED), në hapësirë, ndërsa qepenja e kamerës është e hapur për kohëzgjatjen e saktë të ekspozimit për të kapur çdo kuadër të imazhit vizual (një ose më shumë korniza, p.sh. për një fotografi fotografike ose skedar filmi).

XY-PLOTTER (skedari Fusion 360). Mekanika është e thjeshtë; çdo komplotues XYZ ose XY do të bëjë. Këtu është komploti që ne përdorim, SWIM 2-dimensional (Makina për Shtypjen e Valave Sekuenciale): https://a360.co/2KkslB3 Komploti lëviz lehtë në planin XY, dhe lëviz në një mënyrë më të rëndë në Z, në mënyrë që të fshijmë nxirrni imazhe në 2D dhe pastaj përparoni në boshtin Z ngadalë. Lidhja është me një skedar Fusion 360. Ne përdorim Fusion 360 sepse është i bazuar në re dhe na lejon të bashkëpunojmë midis MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto dhe MannLab Shenzhen, në 3 zona kohore. Solidworks është e padobishme për ta bërë këtë! (Ne nuk përdorim më Solidworks sepse kishim shumë probleme me pirunimin e versionit përgjatë zonave kohore pasi shpenzonim shumë kohë duke bashkuar redaktime të ndryshme të skedarëve të Solidworks. Essentialshtë thelbësore të mbash gjithçka në një vend dhe Fusion 360 e bën atë shumë mirë.)

Hapi 5: Lidhuni me një Përforcues Lock-in

Aparati mat valët e zërit në lidhje me një frekuencë të veçantë referimi.

Valët e zërit maten në të gjithë hapësirën, me anë të një mekanizmi që lëviz një mikrofon ose altoparlant në të gjithë hapësirën.

Ne mund të shohim modelin e ndërhyrjes midis dy altoparlantëve duke lëvizur një mikrofon nëpër hapësirë, së bashku me LED RGB, ndërsa ekspozojmë media fotografike në burimin e dritës në lëvizje.

Përndryshe, ne mund të lëvizim një altoparlant në hapësirë për të fotografuar kapacitetin e një sërë mikrofonësh për të dëgjuar. Kjo krijon një formë të pastrimit të defekteve që ndjen kapacitetin e sensorëve (mikrofonëve) për të ndjerë.

Ndjenja e sensorëve dhe ndjenja e aftësisë së tyre për të ndjerë quhet metaveillance dhe përshkruhet në detaje në punimin kërkimor në vijim:

LIDHJA ME T::

Fotografitë në këtë Udhëzues janë marrë duke lidhur një gjenerator sinjali në një altoparlant, si dhe hyrjen referuese të një amplifikatori të kyçur, ndërsa lëvizni një LED RGB së bashku me altoparlantin. Një Arduino u përdor për të sinkronizuar një aparat fotografik me LED në lëvizje.

Përforcuesi specifik i kyçjes i përdorur këtu është SYSU x Mannlab Scientific Outstrument ™ i cili është krijuar posaçërisht për realitetin e shtuar, megjithëse mund të krijoni amplifikatorin tuaj të kyçjes (një hobi im i fëmijërisë ishte fotografimi i valëve të zërit dhe valëve të radios, kështu që unë kanë ndërtuar një numër përforcuesish të kyçur për këtë qëllim, siç përshkruhet në

wearcam.org/par).

Mund të shkëmbeni rolin e folësit (eve) dhe mikrofonit (ve). Në këtë mënyrë ju mund të matni valët e zërit, ose valët meta të zërit.

Mirësevini në botën e realitetit fenomenologjik. Për më shumë informacion, shihni gjithashtu

Hapi 6: Fotografoni dhe Ndani Rezultatet tuaja

Për një udhëzues të shpejtë se si të fotografoni valët, shihni disa nga udhëzimet e mia të mëparshme, të tilla si:

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

dhe

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

Argëtohuni, dhe klikoni "I made it" për të ndarë rezultatet tuaja, dhe do të jem i lumtur t'ju ofroj ndihmë dhe sugjerime konstruktive se si të argëtoheni me realitetin fenomenologjik.

Hapi 7: Kryeni Eksperimente Shkencore

Këtu mund të shohim, për shembull, një krahasim midis një grupi mikrofoni 6 elementësh dhe një grup mikrofoni 5 elementësh.

Ne mund të shohim se kur ekziston një numër tek i elementeve, ne kemi një lob më të bukur qendror që ndodh më shpejt, dhe kështu ndonjëherë "më pak është më shumë" (p.sh. 5 mikrofona janë ndonjëherë më të mirë se gjashtë, kur po përpiqemi të bëjmë formimin e rrezeve).

Hapi 8: Provojeni nën ujë

Konkursi për ngjyrat e ylberit