Звуковой визуализатор: 8 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Этот проект появился после просмотра этого видео пользователем YouTube, который описал способ визуализации звука с помощью лазера. Он работает, беря динамик, растягивая над ним воздушный шар и центрируя фрагмент зеркала на воздушном шаре. Звук воспроизводится через динамик, а на зеркало светится лазерная указка. Звук заставляет зеркало вибрировать, создавая лазерное шоу. Я спроектировал динамик выше, чтобы я мог смешивать частоты и играть с различными формами. Поскольку у меня нет динамика, я подумал, что это также будет хорошей возможностью узнать, как работают звуковые системы, при создании высококачественного динамика.

Шаг 1: Детали

• Оратор
• Усилитель мощностью 30 Вт
• Разъем USB
• Регулятор 5v
• Лазерный диод
• Модуль зарядного устройства
• Женский аудиоразъем
• Женский штекер 12 В (я спас свой от другого устройства, но это было самое близкое, что я смог найти)
• Магниты 6 мм x 3 мм x8
• Шестигранная гайка 1/4 дюйма
• Винт с шестигранной головкой 1/4 "x 1"

• 3D печать

  • Верхний корпус x1
  • Нижний корпус x1
  • База x1 Подставка x1
  • Крышка порта x1
  • Регулятор громкости x1
  • Ручка x1
  • Крышка ручки x1
  • Штифт x2
  • Лазерная рука x1
  • Лазерная головка x1

Шаг 2: Сборка (корпус)

1. Припаяйте провода к клемме динамика (желтый - положительный: зеленый - отрицательный). Прикрутите динамик к верхней половине динамика. Вставьте магниты на место. Магниты служат для соединения верхней и нижней половин вместе для возможности модернизации. Хотя он в настоящее время работает от розетки 12 В, я надеюсь обновить его встроенными батареями и Bluetooth.
2. Протолкните усилитель через переднее отверстие. Используйте гайку, поставляемую с усилителем, чтобы закрепить его на месте. Вставьте провода динамика в правый или левый выходной порт.
3. Вставьте шестигранную гайку 1/4 дюйма в прорезь на боковой стороне верхней половины корпуса.

Шаг 3: Электроника

1. Припаиваем четыре провода к выходу гнезда 12в (одна пара для питания усилителя, другая для выхода usb). Припаяйте положительную и отрицательную клеммы гнезда 12 В к регулятору 5 В. Земля для регулятора 5 В и розетки на 12 В является общей. Припаиваем выход от регулятора к выходу usb.
2. Припаяйте три провода к гнезду аудиоразъема. Синий - земля, желтый - левый, а зеленый - правый звук.

Шаг 4: Сборка (провода)

Следующий шаг немного сложен. Я использовал провод 20 AWG, но вы можете использовать более тонкий калибр. Убедитесь, что у вас есть плоскогубцы.

1. Возьмите один провод, обвяжите его веревкой и пропустите через основание динамика. С помощью плоскогубцев возьмитесь за провод и вытащите другой конец. Это может занять некоторое время, так что наберитесь терпения.
2. Когда веревка торчит с обоих концов, свяжите оставшиеся провода веревкой и протяните их через отверстие для петли.
3. Поместите входные гнезда на лицевую сторону крышки порта и закрепите горячим клеем. Вставьте в основание динамика и туго натяните провода.

Шаг 5: Сборка (завершение динамика)

1. Проденьте провода через штифт и защелкните в отверстии для петли сбоку основания динамика. Пропустите провода через боковую часть корпуса динамика.
2. Следующая часть немного тревожит, но терпите. Вставьте крышку в штифт. Наклоните его так, чтобы корпус лучше вошел в основание. Возможно, вам придется немного согнуть основание, чтобы динамик поместился.
3. Соберите ручку для фиксации корпуса динамика. Вставьте шестигранный винт в отпечаток ручки. Это необязательно, но благодаря этому ручка выглядит намного лучше. Нанесите горячий клей в оставшееся пространство ручки и поместите крышку на ручку, чтобы все спрятать.
4. Подключите все, как показано выше. Кабели 12В во вход для платы усилителя. Для аудио; желтый слева, синий - земля, зеленый - справа аудиовход.
5. Поместите магниты на нижнюю часть корпуса и соедините корпуса динамиков вместе!

Шаг 6: Сборка (лазер)

1. Перед тем, как что-то собирать, припаяйте к лазерному диоду более длинные провода. Пропустите провода от лазерной головки, напечатанной на 3D-принтере, к руке и вниз. Продев провода, соедините детали вместе.
2. Припаяйте провода к литий-ионному зарядному устройству. Я решил припаять их ко входной половине модуля зарядного устройства, а не к выходу. Причина в том, что на выходе модуля импульсный ток. Это заставляет лазер делать пунктирные линии, когда направляет его на стену. Я рекомендую людям попробовать это в любом случае, так как довольно интересно визуально видеть, как мощность выводится из зарядного устройства.
3. В итоге я приклеил модуль зарядного устройства к боковой стороне подставки. Подключите кабель micro-USB к зарядному устройству и USB-порту.
4. Надуйте воздушный шар, чтобы предварительно его растянуть. Отрежьте шейку, чтобы ее было легче обернуть вокруг динамика. Используйте двусторонний скотч, чтобы приклеить зеркало к воздушному шару. При включении он должен выглядеть так, как показано выше.

Шаг 7: Результаты: лазерные формы

Как вы, возможно, видели в видео выше, я пробовал использовать множество чистых тонов для создания различных форм. Я провел кучу экспериментов и узнал массу интересных вещей о волнах и математических свойствах.

Используя приложение-генератор частот на своем телефоне, я начал с общего колебания частот от низких до высоких, пока не стал видеть какие-либо формы. Вырез был около 800 Гц (конечно, это зависит от объема и от того, насколько растянут воздушный шар). Затем я попытался сыграть два чистых тона вместе; 381 Гц и 326 Гц для первого. Для этого сгенерируйте чистый тон с этого сайта (около 10 секунд). Перетащите аудиофайлы в программу обработки звука (я рекомендую Audacity) и играйте вместе.

Я попробовал еще две разные комбинации, и тут кое-что заметил. Когда воспроизводимые тоны были кратны 10, они были статичными. Под этим я подразумеваю, что лазер проходил один и тот же путь снова и снова, создавая неподвижное изображение. Тогда я попробовал комбинацию 101 + 200 + 300 Гц, при этом 101 Гц создавал помехи. Я предполагал, что 101 Гц создаст движущийся рисунок по сравнению с комбинацией 100 + 200 + 300 Гц (которая все еще была). Я был прав! Это был мой любимый узор.

Это заставило меня попробовать самые простые комбинации, когда меня беспокоили только 1 Гц. Три звука с включенной частотой 1 Гц создавали колеблющееся движение единой формы, идущее вперед и назад.

Последней была фортепианная музыка, которую я нашел в Интернете. Я подумал, что будет интересно попробовать с обычной музыкой. Я пробовал джаз, музыку для скрипки, поп, дабстеп и другие виды музыки. Безусловно, самые «чистые» узоры создавало пианино. Вероятно, это связано с тем, что каждая клавиша имеет относительно чистый звук при игре. Временами фортепианная музыка создавала паттерны, которые, как я находил, были похожи на кривую Лиссажу. Очень приятно находить подобные математические связи в моих проектах, поскольку найти эти связи вне классов довольно сложно.

Шаг 8: Заключение

До сих пор я никогда не был звукорежиссером, но у меня есть новое чувство признательности за все, что нужно для того, чтобы колонки работали. Все началось с проекта в моем классе машинного обучения, где я решил создать динамик с нуля и попробовать анализ звука. Это был рабочий динамик, не особо чистое звучание. Я использовал усилитель LM386 и запчасти валялись. Хотя я не использую свой усилитель, сделанный на заказ, я буду использовать его для проекта, связанного с созданием радиоприемника для другого курса в колледже.

Я уверен, что на горизонте появятся и другие аудиопроекты, поскольку я сейчас на крючке. Было бы здорово сделать его портативным, с подключением по bluetooth и добавить второй динамик для стереоверсии. Но для всего этого мне нужны деньги и время. Хотя зимние каникулы дадут мне время для работы над проектами, мне понадобится поддержка сообщества, чтобы мои проекты продолжались. Если вы думаете, что то, что я делаю, является информационным, вдохновляющим или просто классным, поддержите меня, используя мою партнерскую ссылку на Amazon. Делайте покупки как обычно, но за каждый купленный товар я получаю небольшой откат без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Финалист конкурса оптики