Lihat Gelombang Suara Menggunakan Cahaya Berwarna (LED RGB): 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Oleh SteveMannEyeTap Humanistic IntelligenceFollow More by the author:

Tentang: Saya tumbuh pada saat teknologi transparan dan mudah dimengerti, tetapi sekarang masyarakat berkembang menuju kegilaan dan ketidakpahaman. Jadi saya ingin menjadikan teknologi sebagai manusia. Pada usia 12 tahun, saya… Selengkapnya Tentang SteveMann »

Di sini Anda dapat melihat gelombang suara dan mengamati pola interferensi yang dibuat oleh dua atau lebih transduser karena jarak antara keduanya bervariasi. (Paling kiri, pola interferensi dengan dua mikrofon pada 40.000 siklus per detik; kanan atas, satu mikrofon pada 3520 cps; kanan bawah, satu mikrofon pada 7040cps).

Gelombang suara menggerakkan LED warna, dan warna adalah fase gelombang, dan kecerahan adalah amplitudo.

Plotter XY digunakan untuk merencanakan gelombang suara dan melakukan eksperimen pada augmented reality fenomenologis ("Realita Nyata"™), melalui Sequential Wave Imprinting Machine (SWIM).

UCAPAN TERIMA KASIH:

Pertama saya ingin mengucapkan terima kasih kepada banyak orang yang telah membantu proyek ini yang dimulai sebagai hobi masa kecil saya, memotret gelombang radio dan gelombang suara (https://wearcam.org/par). Terima kasih kepada banyak siswa dulu dan sekarang, termasuk Ryan, Max, Alex, Arkin, Sen, dan Jackson, dan lainnya di MannLab, termasuk Kyle dan Daniel. Terima kasih juga kepada Stephanie (usia 12) atas pengamatan bahwa fase transduser ultrasonik adalah acak, dan atas bantuannya dalam merancang metode pengurutan berdasarkan fase menjadi dua tumpukan: ``Stephative'' (Stephative'' (Stephanie positif) dan ``Stegative' ' (Stephanie negatif). Terima kasih kepada Arkin, Visionertech, Shenzhen Investment Holdings, dan Profesor Wang (SYSU).

Langkah 1: Prinsip Menggunakan Warna untuk Mewakili Gelombang

Ide dasarnya adalah menggunakan warna untuk mewakili gelombang, seperti gelombang suara.

Di sini kita melihat contoh sederhana di mana saya telah menggunakan warna untuk menunjukkan gelombang listrik.

Ini memungkinkan kita untuk memvisualisasikan, misalnya, transformasi Fourier, atau sinyal listrik berbasis gelombang lainnya, secara visual.

Saya menggunakan ini sebagai sampul buku yang saya rancang [Advances in Machine Vision, 380pp, Apr 1992], bersama dengan beberapa bab yang berkontribusi pada buku tersebut.

Langkah 2: Bangun Konverter Suara ke Warna

Untuk mengubah suara menjadi warna, kita perlu membangun konverter suara ke warna.

Suara berasal dari output penguat pengunci yang mengacu pada frekuensi gelombang suara, seperti yang dijelaskan dalam beberapa Instruksi saya sebelumnya, serta beberapa makalah saya yang diterbitkan.

Keluaran dari penguat pengunci adalah keluaran bernilai kompleks, yang muncul pada dua terminal (banyak penguat menggunakan konektor BNC untuk keluarannya), satu untuk "X" (komponen dalam fase yang merupakan bagian nyata) dan satu untuk "Y" (komponen kuadratur yang merupakan bagian imajiner). Bersama-sama tegangan yang ada pada X dan Y menunjukkan bilangan kompleks, dan gambar di atas (kiri) menggambarkan bidang Argand di mana kuantitas bernilai kompleks ditampilkan sebagai warna. Kami menggunakan Arduino dengan dua input analog dan tiga output analog untuk mengkonversi dari XY (bilangan kompleks) ke RGB (Warna Merah, Hijau, Biru), sesuai dengan kode swimled.ino yang disediakan.

Kami menghadirkan ini sebagai sinyal warna RGB ke sumber cahaya LED. Hasilnya adalah memutar roda warna dengan fase sebagai sudut, dan dengan kualitas cahaya adalah kekuatan sinyal (tingkat suara). Ini dilakukan dengan bilangan kompleks ke RGB color-mapper, sebagai berikut:

Pemetaan warna kompleks mengubah dari kuantitas bernilai kompleks, biasanya keluaran dari penerima homodyne atau penguat pengunci atau detektor koheren fase menjadi sumber cahaya berwarna. Biasanya lebih banyak cahaya yang dihasilkan ketika besarnya sinyal lebih besar. Fase mempengaruhi rona warna.

Pertimbangkan contoh-contoh ini (sebagaimana diuraikan dalam makalah konferensi IEEE "Rattletale"):

1. Sinyal nyata positif yang kuat (yaitu ketika X=+10 volt) dikodekan sebagai merah terang. Sinyal real positif lemah, yaitu ketika X=+5 volt, dikodekan sebagai merah redup.
2. Output nol (X=0 dan Y=0) menampilkan dirinya sebagai hitam.
3. Sinyal real negatif yang kuat (yaitu X=-10 volt) berwarna hijau, sedangkan sinyal real negatif lemah (X=-5 volt) berwarna hijau redup.
4. Sinyal positif imajiner kuat (Y=10v) berwarna kuning cerah, dan imajiner positif lemah (Y=5v) berwarna kuning redup.
5. Sinyal imajiner negatif berwarna biru (misalnya biru terang untuk Y=-10v dan biru redup untuk Y=-5v).
6. Secara lebih umum, jumlah cahaya yang dihasilkan kira-kira sebanding dengan besaran, R_{XY}=\sqrt{X^2+Y^2}, dan warna fase, \Theta=\arctan(Y/X). Jadi sinyal yang sama positifnya real dan imajiner positif (yaitu \Theta=45 derajat) adalah jingga redup jika lemah, jingga terang untuk kuat (misalnya X=7.07 volt, Y=7.07 volt), dan jingga paling terang jika sangat kuat, yaitu X= 10v dan Y=10v, dalam hal ini komponen LED R (merah) dan G (hijau) menyala penuh. Demikian pula sinyal yang sama-sama positif nyata dan imajiner negatif menjadikan dirinya sebagai ungu atau ungu, yaitu dengan komponen LED R (merah) dan B (biru) keduanya menyala bersamaan. Ini menghasilkan violet redup atau violet terang, sesuai dengan besarnya sinyal.[link]

Keluaran X=augmented reality, dan Y=augmented imaginality, dari setiap detektor fase-koheren, penguat lock-in, atau penerima homodyne oleh karena itu digunakan untuk melapisi realitas yang ditambah secara fenomenologis pada bidang penglihatan atau pandangan, sehingga menunjukkan tingkat respon akustik sebagai overlay visual.

Terima kasih khusus kepada salah satu siswa saya, Jackson, yang membantu implementasi konverter XY ke RGB saya.

Di atas adalah versi yang disederhanakan, yang saya lakukan untuk memudahkan mengajar dan menjelaskan. Implementasi asli yang saya lakukan di tahun 1980-an dan awal 1990-an bekerja lebih baik lagi, karena memberi ruang pada roda warna dengan cara yang seragam secara persepsi. Lihat file Matlab ".m" terlampir yang saya tulis di awal 1990-an untuk mengimplementasikan konversi XY ke RGB yang ditingkatkan.

Langkah 3: Buat "kepala cetak" RGB

"Kepala cetak" adalah LED RGB, dengan 4 kabel untuk menghubungkannya ke output dari konverter XY ke RGB.

Cukup sambungkan 4 kabel ke LED, satu ke umum, dan satu ke masing-masing terminal untuk warna (Merah, Hijau, dan Biru).

Terima kasih khusus kepada mantan murid saya, Alex, yang membantu menyusun print head.

Langkah 4: Dapatkan atau Bangun Plotter XY atau Sistem Pemosisian 3D Lainnya (Termasuk Link Fusion360)

Kami membutuhkan semacam perangkat pemosisian 3D. Saya lebih suka mendapatkan atau membangun sesuatu yang mudah bergerak di bidang XY, tetapi saya tidak membutuhkan gerakan mudah di sumbu ketiga (Z), karena ini cukup jarang (karena kami biasanya memindai dalam raster). Jadi apa yang kita miliki di sini terutama adalah plotter XY tetapi memiliki rel panjang yang memungkinkannya untuk dipindahkan sepanjang sumbu ketiga bila diperlukan.

Plotter memindai ruang, dengan menggerakkan transduser, bersama dengan sumber cahaya (LED RGB), melalui ruang, sementara rana kamera terbuka untuk durasi pencahayaan yang tepat guna menangkap setiap bingkai gambar visual (satu atau lebih frame, misalnya untuk gambar diam atau file film).

XY-PLOTTER (Fusion 360 file). Mekanismenya sederhana; setiap plotter XYZ atau XY akan melakukannya. Berikut adalah plotter yang kami gunakan, 2-dimensi SWIM (Sequential Wave Imprinting Machine): https://a360.co/2KkslB3 Plotter bergerak dengan mudah di bidang XY, dan bergerak dengan cara yang lebih rumit di Z, sehingga kami menyapu keluar gambar dalam 2D dan kemudian maju dalam sumbu Z perlahan. Tautannya adalah ke file Fusion 360. Kami menggunakan Fusion 360 karena berbasis cloud dan memungkinkan kami berkolaborasi antara MannLab Silicon Valley, MannLab Toronto, dan MannLab Shenzhen, di 3 zona waktu. Solidworks tidak berguna untuk melakukan itu! (Kami tidak lagi menggunakan Solidworks karena kami memiliki terlalu banyak masalah dengan percabangan versi melintasi zona waktu karena kami dulu menghabiskan banyak waktu untuk menyatukan berbagai pengeditan file Solidworks. Sangat penting untuk menyimpan semuanya di satu tempat dan Fusion 360 melakukannya dengan sangat baik.)

Langkah 5: Hubungkan ke Penguat Pengunci

Peralatan mengukur gelombang suara sehubungan dengan frekuensi referensi tertentu.

Gelombang suara diukur di seluruh ruang, melalui mekanisme yang menggerakkan mikrofon atau speaker ke seluruh ruang.

Kita dapat melihat pola interferensi antara dua speaker dengan menggerakkan mikrofon melalui ruang, bersama dengan LED RGB, sambil memaparkan media fotografi ke sumber cahaya yang bergerak.

Atau kita dapat memindahkan speaker melalui ruang untuk memotret kapasitas array mikrofon untuk mendengarkan. Ini menciptakan bentuk penyapu bug yang merasakan kapasitas sensor (mikrofon) untuk merasakan.

Penginderaan sensor dan penginderaan kapasitas mereka untuk merasakan disebut metaveillance dan dijelaskan secara rinci dalam makalah penelitian berikut:

MENGHUBUNGKANNYA:

Gambar-gambar dalam Instruksi ini diambil dengan menghubungkan generator sinyal ke speaker serta ke input referensi dari lock-in amplifier, sambil menggerakkan LED RGB bersama-sama dengan speaker. Arduino digunakan untuk menyinkronkan kamera fotografi ke LED yang bergerak.

Penguat pengunci khusus yang digunakan di sini adalah SYSU x Mannlab Scientific Outstrument™ yang dirancang khusus untuk augmented reality, meskipun Anda dapat membuat penguat pengunci sendiri (hobi masa kecil saya adalah memotret gelombang suara dan gelombang radio, jadi saya telah membangun sejumlah amplifier pengunci untuk tujuan ini, seperti yang dijelaskan dalam

wearcam.org/par).

Anda dapat bertukar peran sebagai pembicara dan mikrofon. Dengan cara ini Anda dapat mengukur gelombang suara, atau gelombang suara meta.

Selamat datang di dunia realitas fenomenologis. Untuk informasi lebih lanjut, lihat juga

Langkah 6: Foto dan Bagikan Hasil Anda

Untuk panduan singkat tentang cara memotret ombak, lihat beberapa Instruksi saya sebelumnya seperti:

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

dan

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

Bersenang-senanglah, dan klik "Saya berhasil" untuk membagikan hasil Anda, dan saya akan dengan senang hati menawarkan bantuan dan petunjuk konstruktif tentang cara bersenang-senang dengan realitas fenomenologis.

Langkah 7: Lakukan Eksperimen Ilmiah

Di sini kita dapat melihat, misalnya, perbandingan antara susunan mikrofon 6 elemen dan susunan mikrofon 5 elemen.

Kita dapat melihat bahwa ketika ada jumlah elemen yang ganjil, kita mendapatkan lobus pusat yang lebih baik terjadi lebih cepat, dan dengan demikian terkadang "kurang lebih" (misalnya 5 mikrofon terkadang lebih baik daripada enam, ketika kita mencoba melakukan beamforming).

Langkah 8: Cobalah Di Bawah Air

Runner Up Lomba Warna Pelangi