3D Printed Record

För att undersöka de nuvarande gränserna för 3D teknologi, har jag skapat en teknik för att konvertera digitala ljudfiler till 3D-utskrivbara, 33 rpm poster och tryckt några funktionella prototyper som spelar på vanliga skivspelare. Om ljudkvaliteten är lågt - posterna har en samplingsfrekvens 11kHz (en fjärdedel av typiska mp3-ljud) och 5-6 bitars upplösning (mindre än en tusendel av typiska 16 bitars upplösning) - låtarna är fortfarande lätt att känna igen, titta på videon ovan för att se processen och höra vad posterna ljud ut. Kolla också in min laserskurna records, gjort på trä, papper och akryl.

Det senaste året jag har varit utstationering en massa ljud projekt, specifikt, jag har experimenterat med att använda relativt enkla verktyg och tekniker och väldigt lite minne att approximera och återskapa digitala ljudsignaler. Ett bra exempel är min Arduino Vocal effekter låda, där jag använt en Arduino för att utföra realtime pitch-bending på en inkommande audio signal. Genom dessa projekt, har jag lärt mig att ljud är en mycket tålig medium, det kan ta en hel del missbruk (i form av distorsion och komprimering) samtidigt bibehålla de flesta av integriteten i det ursprungliga ljudet. Viktiga är så länge du löst ungefärliga den övergripande formen på en audio signal, produktionen kommer att låta rimligen igenkännligt. Vi har utveckling att tacka för detta: som vi hör ljud, vissa komplicerade bearbetning som pågår i våra hjärnor som gör oss väldigt bra på att ignorera buller och fokusera på viktiga bitar av information som kommer. Vi kan arbeta bort av relativt få ledtrådar (ibland dessa även omfatta sammanhangsbaserade eller visuella signaler) att pussla ihop sargade eller bullriga ljud och vettigt av det; Detta är hur vi ska kunna fokusera på en röst i trångt rum eller dechiffrera ett meddelande skickas över en billig walkie talkie.

Detta projekt var min första experiment att utvidga denna idé bortom elektronik. Jag ut dessa poster på en UV-härdande resin skrivaren kallade Objet Connex500. Som mest 3D-skrivare skapar Objet ett objekt genom att deponera material lager av lager tills den slutgiltiga formen uppnås. Den här skrivaren har otroligt hög upplösning: 600dpi i x och y-axlarna och 16 mikrometer i z-axeln, några av den högsta upplösningen som möjligt med 3D utskrift just nu. Trots alla dess precision, Objet är fortfarande minst en storleksordning eller två bort från upplösningen av en riktig vinylskiva. När jag började detta projekt, jag var inte säker på att upplösningen på Objet skulle vara tillräckligt för att återge ljud, men jag hoppas att jag kan producera något igenkännlig genom tillnärmning groove formen så exakt som möjligt med de verktyg jag hade.

I detta Instructable, ska jag visa hur jag utvecklat ett arbetsflöde som kan konvertera en ljudfil, för praktiskt taget alla format, till en 3D-modell av en post, och hur jag optimerat posterna för uppspelning på en riktig skivspelare. 3D modellering i detta projekt var alltför komplexa för traditionella utformningen stil CAD tekniker, så jag skrev ett program för att göra konverteringen automatiskt. Det fungerar genom att importera ljud rådata, utföra vissa beräkningar för att generera geometri som en post och så småningom exportera denna geometri direkt till ett 3D utskrivbar filformat. De flesta av grovjobbet görs genom bearbetning, en öppen källkod programmeringsmiljö som ofta används för 2D- och 3D-grafik och modellering program. Här är en grundläggande översikt över min bearbetning algoritm:

använda audio rådata för att ställa in räfflar djup- parse genom ljud rådata, detta är en uppsättning tal som definierar formen på ljudvågformen, och använda denna information för att ställa in höjden på botten av en spiral räfflar. Detta sätt, när en skivspelare penna rör sig längs spåret det kommer gå vertikalt i samma väg som den ursprungliga vågformen och återskapa ursprungliga ljudsignalen.
dra posten och groove geometri- en 3D-modell är i huvudsak en lista över trianglar ordnade i 3D-rymden att skapa en kontinuerlig mesh, använda data från det sista steget och vissa allmänt registrera parametrar (spela in diameter, tjocklek, groove bredd, etc) att generera listan över trekantiga ansikten som beskriver postens form och detaljerad spiral spåret inskriven på dess yta.
Exportera modellen i STL-format- formatet STL är förstås av alla 3D-skrivare, exportera geometri beräknas i det sista steget som en STL-fil. För att få behandling för att exportera direkt till STL, jag använde ModelBuilder bibliotek Skrivet av Marius Watz (om du är i Arduino/bearbetning och 3D utskrift jag rekommenderar starkt att kontrollera ut det här, det fungerar bra).

Jag har lagt upp några av mina komplett rekord modeller till 123D Galleri som Pirate Bay. Kolla steg 6 för en komplett lista över vad som finns där och vad jag planerar bokföring. Alternativt kan du gå till steg 7 Hämta min kod och lära sig hur man gör utskrivbara rekord modeller från dina egna audio.

Speciellt tack till Randy Sarafan, Steve Delaire, Arthur Harsuvanakit, Phil Seaton och Audrey Love för deras hjälp med detta projekt.

Här är en annan video som ger en bra överblick över utskriftsprocessen och visar skrivare på jobbet: