Laser Cut Record (2 / 7 steg)

Steg 2: Laser Cutter specifikationer

Innan jag började skära något, använde jag dessa siffror för att beräkna den resolution som jag skulle kunna uppnå. Först ville jag se till att jag skulle kunna få en bra samplingsfrekvens på mitt ljud. Samplingshastighet är antalet prover per sekund i en sång. Vanligtvis är samplingsfrekvens 44,1 kHz (eller 44.100 prov en sekund). När samplingsfrekvensen sjunker under omkring 40kHz de högre frekvenserna av en låt börjar förlora deras detalj, men beroende på låten kan du gå ner till 20 eller ens 10 kHz samplingsfrekvens utan alltför mycket av ett problem.

För att beräkna samplingsfrekvens, använde jag följande förhållande:

samplingsfrekvens = (upplösning per tum) *(inches per revolution) * (varv per sekund)
(för att maximera provtagningsfrekvensen, vi vill att alla dessa siffror (res/tum, tum/varv, varv per sekund) att vara så hög som möjligt)
också märka hur samplingsfrekvensen kommer att minska när nålen rör sig mot centrum av posten (mindre tum/varv)

Först ska jag börja med varv per sekund. Spelare spelar vanligtvis i två olika hastigheter: 33,3 och 45 rpm. (Vissa skivspelare har också en 78 rpm hastighet, men detta är mindre vanligt och endast används för mycket gamla poster). Om jag använder den högre, 45 rpm fart kan jag beräkna varv per sekund enligt följande:

varv per sekund = (varv per minut) / (sekunder per minut)
varv per sekund = 45/60 = 0,75

Nästa är inches per varv, detta nummer beror på disken där nålen slår det omkrets. De största storlek posterna är 12" i diameter (30cm). Enligt RIAA standarder, yttersta spåret av en 12" post faller på en radie av 5,75" och den innersta groove faller på ca 2,25". Jag ska använda dessa siffror för att fastställa samplingshastigheter jag kan uppnå på 33 och 45 rpm. Omkrets (avståndet i tum reste av nålen under ett varv av post) beräknas enligt följande:

inches per varv = 2 * pi * radius (nål)
max inches per varv = 2 * pi * 5,75 = ~ 36
min inches per varv = 2 * pi * 2,35 = ~ 15

Vi vet redan att upplösningen på laserskärare per tum är 1200 (1200 dpi i x och y axlar). Så kombinera allt detta får vi:

samplingsfrekvens = (upplösning per tum) *(inches per revolution) * (varv per sekund)
Max samplingsfrekvens vid 45 rpm = 1200 * 36 * 0,75 = ~ 32400 = 32,4 kHz
min samplingsfrekvens vid 45 rpm = 1200 * 15 * 0,75 = ~ 13500 = 13,5 kHz

Detta är en ganska bra utgångspunkt. Om jag skala detta till 33,3 rpm istället för 45 (detta kommer att tillåta mig att passa mer musik på skivan) samplingsfrekvens blir:

Max samplingsfrekvens på 33 rpm = 1200 * 36 * 0,5 = ~ 21600 = 21.6 kHz
min samplingsfrekvens på 33 rpm = 1200 * 15 * 0,5 = ~ 9000 = 9 kHz

Detta är fortfarande lätt nog att reproducera en igenkännliga sång.

Nästa sak som jag behövde tänka på var bitdjup. Bitdjup är upplösningen av ljuddata. Mest ljud dessa dagar i 16 bitar, vilket innebär att varje prov kan ha en av 65536 (2 ^ 16) möjliga värden. 8-bitars ljud har endast 256 (2 ^ 8) steg resolution och fortfarande låter ganska nära originalet. (Musik som är vanligen kallat "8-bit" som musiken i början Nintendospel är faktiskt 1 bit upplösning, detta låg upplösning är det som ger det dess unika och direkt igenkännbara ljud, men jag siktar på något som låter lite mer ekologiska).

Som jag sa i det sista steget, skärs sido spåren på dessa poster. Följande formel beräknar det horisontella avståndet att nålen kommer att flytta som spårar den en våg av en given bitdjup:

horisontell förskjutning av nål = (2 ^ bitdjup) * (precision av x/y-axlarna)
där x och y precision axlar är 1200dpi eller ca 21 mikrometer. Jag använde detta för att beräkna följande tabell:

lite djup horisontell förskjutning stegen i resolution

2 84um 4
3 168um 8
4 336um 16
5 672um 32
6 1.344 mm 64
7 2.688 mm 128
8 5.376 mm 256

Fetstilta raderna i tabellen är de nummer som jag ville skjuta med detta projekt. Även om en horisontell förskjutning av om är 0,5 mm ganska stora jämfört med normal post och jag tror att någonstans i detta sortiment kommer att fungera.