用光绘画以测量时间

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最近，我在家工作时面临两难的境地。我需要验证一阶的实现 ∑-Δ调制 用于调整乐橙云app的亮度。 （我已经在 软件工程师的调制选择。）但是，我没有示波器。

然后我想起了一种叫做 “light painting”：基本上是长时间曝光的照片，快门打开时光源在其中移动。一世’d首先在杂志文章中看到了一些不寻常的照片，其中包括 埃里克·斯托勒‘s 1979 work, 内窥镜。 （我希望我能记得该杂志！这篇文章可能出自《游戏》杂志或《国家地理》，大约1983-1986年。）

内窥镜, ©1979年：埃里克·史泰勒（Eric Staller）。经许可转载。

斯托勒（Saller）晚上在走廊上走过，并以圆形和菱形形状安装了两串圣诞灯泡，在他身后留下了发光的痕迹，从而创造了它。因此，画家也在画中，但又如此朦胧又模糊，以致于他被有效地隐藏了。

从技术上讲 所有 照片是轻绘画；光线落在感光板，胶片或传感器上，随着光能在图像的不同部分累积而引起化学或电气变化。

它在相当早的时候就已经用作定量测量的方法：例如，参见Eadweard Muybridge’s 1878年的十二张精心拍打的小跑照片系列 或者 的生理研究ÉTienne-Jules Marey和Georges Demeny始于1880年代.

击剑运动员，动作学习，乔治·德梅尼（Georges Demeny），1906年

阳光下没有新事物。

阴极射线管 在20世纪数十年来一直使用光绘技术，在1930年代风靡一时，并在2003-2005年左右被LCD平板显示器取代之前主导了显示器市场。 CRT的原理是向覆盖荧光粉的屏幕发射电子束，并用电磁体控制电子束，使其可以扫描整个CRT屏幕。当然，它们被电视和计算机显示器使用— 和 oscilloscopes (也在1930年代），其中输入电压信号控制电子束的水平和垂直位置。使用线性扫描的水平输入，将感兴趣的信号用作垂直输入，则可以直接可视化波形。

正如我所说，我不’家里没有示波器。但是我 做 有一台数码相机，我想我可以对我的sigma-delta调制的乐橙云app拍照，使相机足够平滑地移动，以便乐橙云app点在图像上扫描。

结果如下所示。它’在按下快门释放器的同时同步移动相机非常困难，但是如果我尝试了一下，我发现至少可以得到一到两张好照片。

这是一个p = 2048，q = 4096，曝光时间为1/10秒，滴答频率为（aka“chip rate”）频率为500Hz，因此名义上照片中应该有50位样本。如果仔细观察绿色闪烁的乐橙云app，您会发现24个点之间有23个间隙，显示出47到49位样本之间的某处。 （我们不’不知道照片是在绿色乐橙云app亮起还是熄灭的情况下开始和结束的。）还不错，至少’s consistent.

由于我有一个带机械快门的相机和一个带有石英晶体的电路板，因此’m倾向于相信乐橙云app时序更精确，并且曝光时间更可能在96毫秒左右，而不是标称的100毫秒。

红色乐橙云app是我无法控制的通信乐橙云app，但很可能是’s也以500Hz左右的频率闪烁。

绿色乐橙云app亮得多；太亮了，事实上，我认为’导致相机出现非线性’的图像响应。绿色的“blobs” aren’散焦工件。

无论如何，接下来是p = 2176，q = 4096（p / q = 17/32），曝光时间为1/10秒。

这里的绿色乐橙云app显示以下位序列（1 =亮，0 =灭）：

1010101101010101010101101010101010101011010101

这个对吗？

observed_sequence = '1010101101010101010101101010101010101011010101'

def sigmadelta(p,q,accum_init=0):
    accum = accum_init
    while True:
        accum += p
        if accum >= q:
            out = 1
            accum -= q
        else:
            out = 0
        yield out
    
def sdsequence(p,q,accum_init,n=46,off='0',on='1'):
    sequence = ''
    for k,out in enumerate(sigmadelta(p,q,accum_init)):
        if k >= n:
            break
        sequence += '1' if out == 1 else '0'
    return sequence

print repr(observed_sequence)
sdsequence(2176,4096,3270)

'1010101101010101010101101010101010101011010101'

'1010101101010101010101101010101010101011010101'

它是！首先让我感到惊讶的是，双1脉冲之间的单1脉冲数是不同的，在6到7个单1脉冲之间交替，但是’这就是数学计算的方式。

这里’s用p = 1920，q = 4096、1 / 10秒曝光的第三张照片：

这里 the observed bit sequence is

1010101001010101010101010010101010101010010101

observed_sequence = '1010101001010101010101010010101010101010010101'
print repr(observed_sequence)
sdsequence(1920,4096,3100)

'1010101001010101010101010010101010101010010101'

'1010101001010101010101010010101010101010010101'

Works for me! I just wanted to make sure the 芯片率 looked correct 和 the overall sequence was 做 ing what I expected.

I’d much rather use a “real”测试设备，但在紧要关头，相机表现不错。起初，我在一个昏暗的房间里拍照，除了板上的乐橙云app以外，什么都没打开，这很痛苦… then I 真实ized, oh, I just need to keep the F-stop high enough that the ambient light in the room is low, 和 the only thing that will show up in the image is the light trail of the 乐橙云apps.

祝您节日快乐，新年快乐！

©2020 Jason M. Sachs，保留所有权利。