Paso 2: Especificaciones de la impresora
Antes de comenzar la impresión nada, usé estos números para calcular la resolución sería capaz de alcanzar - así podría decidir si este proyecto fue incluso vale la pena perseguir cualquier aún más. Primero quería asegurarse de que yo sería capaz de conseguir una buen muestreo en mi audio. Velocidad de muestreo es la cantidad de muestras por segundo en una canción. Es generalmente la frecuencia de muestreo 44.1kHz (o 44.100 muestras por segundo). Cuando la frecuencia de muestreo cae por debajo de 40kHz las frecuencias más altas de un comienzo de la canción perder su detalle, pero dependiendo de la canción puede ir hasta 10 kHz velocidad sin demasiado de un problema de muestreo.
Para calcular que la tasa de muestreo de la 3D impreso registro he utilizado la siguiente relación:
frecuencia de muestreo = (resolución por pulgada) *(inches per revolution) * (revoluciones por segundo)
para maximizar la frecuencia de muestreo, quiero que todos estos números (res/pulgada, pulgadas/rev, rev/seg) para ser tan alto como sea posible
Primero voy a empezar con las revoluciones por segundo. Los jugadores de registro suelen jugar a dos velocidades diferentes: 33.3 y 45 rpm. (Algunos jugadores de registro también tienen una velocidad de 78 rpm, pero esto es menos común y sólo usado para registros muy antiguos). Quise usar la velocidad más baja de 33,3 RPM para hacer esto más como un disco real de 12"(45 RPM es utilizado para 7" los registros y 33 RPM para tamaño máximo 12") y de modo que podía ajustar audio más a cada lado del disco.
revoluciones por segundo = (revoluciones por minuto) / (segundos por minuto)
revoluciones por segundo en 33 rpm = 33.3/60 = 0.55
A continuación es pulgadas por la revolución, este número depende de la circunferencia del disco donde la aguja golpea. Los registros de tamaño más grande son de 12" de diámetro (30cm). Según las normas de la RIAA , la ranura exterior de un registro de 12" cae en un radio de 5,75" y el surco más profundo cae a aproximadamente 2.25". Usaré estos números para determinar el rango de frecuencias de muestreo que puedo alcanzar a 33 RPM. La circunferencia (la distancia en pulgadas que viajó por la aguja durante una revolución del disco) se calcula como sigue:
pulgadas por revolución = 2 * pi * (radio de la aguja)
máximo pulgadas por revolución = 2 * pi * 5,75 = ~ 36
min pulgadas por revolución = 2 * pi * 2,35 = ~ 15
Ya sé que la resolución por pulgada de la impresora 3D es 600 (600 dpi en la x y y hachas). Así que combinando todo esto me sale:
frecuencia de muestreo = (resolución por pulgada) *(inches per revolution) * (revoluciones por segundo)
máxima frecuencia de muestreo en 33 rpm = 600 * 36 * 0. 55 = ~ 12000 = 12 kHz
frecuencia de muestreo mínima en 33 rpm = 600 * 15 * 0. 55 = ~ 4900 = 4,9 kHz
Este es un muy buen punto de partida. Si esta escala a 45 rpm en lugar de 33 el muestreo se convierte en:
muestreo máxima frecuencia en 45 rpm = 600 * 36 * 0,75 = ~ 16000 = 16 kHz
frecuencia de muestreo mínima en 45 rpm = 600 * 15 * 0,75 = ~ 6700 = 6,7 kHz
Te guardo esta opción en mente en el caso de muestreo se convierte en un problema. La otra pieza de información que necesitaba era la profundidad de bits que sería capaz de lograr con la impresora de Objet. Profundidad de bits es la resolución de los datos de audio. Más audio en 16 bits, estos días lo que significa cada muestra puede tener uno de 65536 (2 ^ 16) valores posibles. audio de 8 bits tiene sólo 256 (2 ^ 8) pasos de la resolución y todavía suena bastante cerca de la original. Incluso yendo hasta 3 y 4 sonidos reconocible. (Debo señalar aquí que la música comúnmente conocido como "8 bits" como la música en los primeros juegos de Nintendo es realmente de 1 bit de resolución, se denomina de 8 bits porque primero se hizo con los ordenadores de 8 bits, no con resolución de 8 bits).
Desde el eje z es el eje más exacto de la impresora de Objet, quise imprimir mi registro para que la aguja vibra verticalmente en el surco al trazar la onda de audio a maximizar mi profundidad de bits. La siguiente ecuación calcula la distancia vertical que la aguja se mueve, mientras traza la una ola de una profundidad de bits determinado:
desplazamiento vertical de la aguja = (2 ^ profundidad de bits) * (precisión del eje de z)
donde la precisión del eje z es 16 micras. Usé esto para calcular la siguiente tabla:
pasos de desplazamiento vertical de profundidad de la resolución de bits
2 64um 4
3 128um 8
4 256um 16
5 512um 32
6 1.024mm 64
7 2.048mm 128
8 4.096mm 256
Las líneas en negrita en la tabla son los números que quería disparar con este proyecto. Una amplitud vertical de 64-512um es un orden de magnitud (~ 10 x) más grande que la amplitud de una ranura de discos de vinilo, pero me sentí como yo probablemente podría salirse con él y todavía mantiene una profundidad de bits razonable.
