Een lichtgewicht, hoofdtelefoon-gebaseerd systeem voor het manipuleren van auditieve feedback in Zangvogels

Uitvoering van het hoofdtelefoon-systeem bestaat uit vier belangrijke stappen. Deel 1 geeft een gedetailleerd overzicht van de samenstelling van de hoofdtelefoon frame, dat de elektronica (luidsprekers en een geminiaturiseerde microfoon) herbergt. Sectie 2 het frame is bevestigd aan de vogel. Paragraaf 3 beschrijft de montage van de elektronica. Hoofdstuk 4 legt uit hoe de elektronica zijn aangesloten op geluid-verwerking en verzameling van gegevens hardware en details van een procedure voor het testen van het systeem goed functioneert. 1. Vervaardig Headphone Frame Snijd koolstofvezel onderdelen voor dwarsligger en oordopjes. Gebruik de snijwiel op een Dremel gereedschap om de volgende stukken voor te bereiden: 1 dwarsbalk (3 cm of 1 x 3 mm koolstofvezel strip) 2 verticale stijlen (1,5 cm of 1 x 3 mm koolstofvezel strip) 2 oordopjes (4 mm 4 mm ID / 6 mm OD koolstofvezel cilinder) Monteer dwarsbalk. Boor twee gaatjes 4,5 mm elkaar in het midden van de dwarsbalk ( <strong> Figuur 1a, boven) met behulp van een 1,4 mm diameter bit. Gaten moeten net groot genoeg om de schroef 0-80 tegemoet. Plaats twee 0-80 schroeven hoewel de gaten en bevestig zeskantmoeren. Snij twee 6 mm stroken naald (een kleine diameter naald zal werken) en plat met een tang (naald strips in rood aangegeven in figuur 1a). Draai de lat om zodat de zeskantmoeren liggen op de top. Om epoxy te voorkomen dat het lijmen van de punt van de schroeven aan de zeskantmoeren een druppel minerale olie (in het groen weergegeven in figuur 1a) op het uiteinde van elke schroef. Plaats de twee naald segmenten op de top van de zeskantmoeren. Epoxy zeskantmoeren elkaar en de naald segmenten, zowel (figuur 1a, onder). Na epoxy volledig is uitgehard (24 uur), verwijder de twee schroeven. De lat unit moet scheiden in vier componenten: twee schroeven, de 3 cm lengte van koolstofvezel, en een stuk bestaande uit 2 zeskantmoeren en 2 naald segmenten samen met epoxy verlijmd. Monteer dwarsbalk eenheid. </ Li> Vervaardig schuim ringen. Gebruik een 1/4 in (6,35 mm) perforator om een ​​schuimcilinder gesneden uit een foam oordopje. Knip met een schaar gesneden loodrecht op de lange as van de cilinder waardoor schuim een ​​2 mm (lengte) bij 6,35 mm (diameter) cilinder. Vervolgens een 1/8 in (3,175 mm) gaatjes te snijden het midden van de cilinder 2 mm schuim, die een schuim ring (oranje weergegeven in figuur 1b). Monteer oordopjes. Gebruik epoxy lijm verticale stijlen (1,5 cm lengte koolstofvezel strip) van 4mm lengte van koolstofvezel cilinder zoals getoond in figuur 1b, bodem. Als epoxy is uitgehard met een kleine hoeveelheid epoxy lijm de foamrand aan het einde van de cilinder (figuur 1b, onder). Het schuim ring zal rusten tegen het hoofd van de vogel. 2. Sluit een koptelefoon Frame naar Bird Bereid stereotax. Voor de ingreep, plaatst stereotax earbars door oordopjes met het schuim pads naar binnen gericht (figuur 1c </strong>, bovenaan). Bevestig dwarsbalk. Verdoof de vogel met behulp van isofluraan en / of ketamine plus midazolam. De verdoofde vogel moet gesloten ogen en zij niet reageren op teen knijpen. Plaats vogel in stereotax en maak een 5-10 mm incisie in de hoofdhuid. Het moet incisie over de middellijn en strekken anterior na 2 mm anterior van de bevestiging van de nekspieren aan de achterkant van de schedel. Wrijf de blootgestelde schedel met 70% ethanol tot op het bot oppervlak drogen. Gebruik een alligator clip houder lat zodanig plaatsen dat de epoxy-overdekte zeskantmoeren rusten op de bovenkant van de schedel (figuur 1c, d). Til de lat een beetje en lijm de zeskantmoeren (met epoxy of tandheelkundige acryl) aan de schedel, zorg dat de lijm ALLEEN de zeskantmoeren en niet de lat zelf raakt. Dit zal u toelaten om de hoofdtelefoon (door het verwijderen van de schroeven) te verwijderen, zodat alleen de zeskantmoeren permanent aan het hoofd (Figuur 1d). Bevestig oordopjes. Schuif oordopjes along oor bars tot het schuim pads zijn tegen het hoofd van de vogel (figuur 1c, boven). Gebruik alligator clips aan het oor bars stevig drukken schuim tegen het hoofd van de vogel (figuur 1c, onder), dit is belangrijk om het verkrijgen van een goede akoestische afdichting. Draai oordopjes zodat de vertikale stijlen de achterkant van de lat raken, waardoor ruimte voor de connector strip aansluiting (figuur 2) voor de post. Lijm berichten dwarslat met behulp van epoxy of acryl. Recovery. Laat 24 uur voor epoxy / acrylaat om volledig te genezen en vogel om te herstellen. Na herstel, te onderzoeken frames om ervoor te zorgen foam pads vormen een goede afdichting rond gehoorgangen. Als afdichting los zit, kan schuim pads worden verwijderd en vervangen door grotere om akoestische afdichting te verbeteren. Verwijder schroeven met een 0,05 in (1,27 mm) inbussleutel en verwijder samengesteld hoofdtelefoon frame van de vogel. 3. Monteer Electronics Vervaardig speaker adapters. Maak speaker adaptersdoor het invoegen van een pipet tip (een 5,2 cm lange tip met een diameter die taps toeloopt van 5 mm tot 1 mm) in een lapje carbon cilinder (gebruik van dezelfde 4 mm ID / 6 mm OD cyinder voorraad als voor de oordopjes, de lengte van de cilinder schroot is niet belangrijk), snijd pipet 1 mm voorbij het ​​einde van de cilinder (figuur 2a). Verwijderen van de cilinder en gesneden zodat de totale lengte van de adapter is 3 mm. Sluit de luidsprekers. Soldeer 5 cm lengte van geïsoleerde 36 ga. draad met de positieve en negatieve klemmen van beide luidsprekers (groene en zwarte draden respectievelijk in figuur 2d, e). Gebruik een ohmmeter te controleren of beide terminal in elektrisch contact met de spreker metalen behuizing. Monteer luidspreker / microfoon component. Epoxy een strook tape (een elektrisch isolerende tape werken) aan een zijde van een luidspreker en de koptelefoon mic epoxy bovenop de band (figuur 2b). Soldeer de aardedraad van de microfoon aan op de negatieve terminal van de luidspreker (verbinding in zwart in figuur 2e). Epoxy zowel de luidspreker als de luidspreker / microfoon component in het bredere uiteinde van elke adapter (figuur 2c, rechts). Zowel de luidspreker en microfoon poort (net) passen in de pipet. Zorg ervoor dat epoxy niet beide poorten te dekken. Steek adapters in de oordopjes (figuur 2d, rechts). Lijm elke adapter zijn oordopjes met een kleine daling van epoxy. Vervaardig connector strip. Snijd een deel van connector strip socket bestaande uit vier terminals en plaats een referentiemarkering (witte stip in figuur 2d) op een hoek van het stopcontact. Plaats de connector zone in de buurt een van de verticale palen. Soldeer de luidspreker en microfoon draden met de pennen in de configuratie getoond in Figuur 2e. Gebruik een ohmmeter om te controleren op kortsluiting op de connector strip en indien nodig repareren. Epoxy de connector strip op de hoofdtelefoon fRame. Wikkel stroken van elektrische of plakband rond blootliggende draden om draden te beschermen en toe te voegen dunne laag epoxy op tape uiteinden om te voorkomen dat het ontrafelen. De afgewerkte gewicht van de koptelefoon (inclusief montuur en elektronica) moet 1,3-1,5 g. Bouw een flexibele leiding van solderen vier 15 cm lengte van de geïsoleerde 36 ga. draad aan een segment van connector strip header van vier terminals (figuur 3a). Plaats een referentieteken (witte stip in figuur 3) op een hoek van de kop om ervoor te zorgen dat de leiding is aangesloten op de aansluiting in de juiste richting. Braid draden en afwerking onder leiding van solderen draden aan een adapter die wordt aangesloten op de collector (figuur 3b). 4. Sluit een koptelefoon Elektronica bij 'Power & Signal Processing Equipment Verzamelen, filteren, pitch shift, en versterken akoestische input. Hang een omnidirectionele condensator microfoon ("Cage mic," figuur 4) direct eenBove van de vogel kooi. Preamplify en low-pass filter dit signaal (cutoff bij 10 kHz voor finch song) en voer deze in de Harmonizer (of andere realtime geluid-verwerking hardware). Gebruik de pitch shifter module op de Harmonizer een verschoven akoestisch signaal te genereren. Amplify dit signaal en leid deze (via de collector en flexibele kabel) aan op de positieve kanaal op de luidspreker hoofdtelefoon (groen in figuur 2e). Stroom leveren aan telefoons mic. Bevestig een 9V batterij aan de wand van klankkast van de vogel. De pluspool van de accu naar de V + (rood in figuur 2e) via de collector en flexibele leiding, het aansluiten van de batterij negatieve pool van een gemeenschappelijke basis de signaalverwerkingsuitrusting. Sluit deze gemeenschappelijke basis voor de luidspreker en telefoons microfoon grond (zwart in figuur 2e). Kalibreer feedback te krijgen. Bevestig afgewerkte hoofdtelefoon aan op de zeskantmoeren op het hoofd van vogel met behulp van 0 tot 80 schroeven. Wanneer vogel begint te zingen, rECORD drie datakanalen (cage mic / onverschoven signaal verschoven signaal, en een telefoon mic) zoals getoond in figuur 4. Onderzoek het geluid opgenomen van de telefoons microfoon. Dit kanaal zal opnemen de superpositie van de virtuele feedback (gespeeld door de koptelefoon luidspreker) en de vogel eigenlijke lied "lekken" direct in de hoofdtelefoon frame. Pas amplitude-instelling van de luidspreker versterker (Figuur 4), zodat de virtuele auditieve feedback is 15-20 dB luider dan de directe / lekken signaal. Merk op dat de amplitude boven deze drempel kan in de virtuele signaal bloeding leiden door de koptelefoon en worden opgepikt door de kooi mic, waardoor feedback vervorming. Een voorbeeld van een goed gekalibreerd (waarbij het ​​signaal dat door de microfoon hoofdtelefoon wordt gedomineerd door de pitch-verschoven signaal dan de direct / lekkende signaal) wordt getoond in Figuur 5. Hier, het signaal dat via de hoofdtelefoon microfoon (figuur 5a , Rechts) wordt gedomineerd door de pitch-verschoven signaal (in plaats van de vogel natuurlijke vocalisatie), zoals in het voorbeeld vermogensspectrum in figuur 5b. Bewaak de systeemprestaties. Controleer hoofdtelefoon tweemaal daags om te verzekeren dat beide luidsprekers en de microfoon naar behoren functioneren. Merk op dat de koptelefoon mic slechts een van de luidsprekers controleert. Om de andere luidspreker te testen, tikt u op de kooi microfoon terwijl de niet-bewaakte luidspreker naast je oor – u een klikkend geluid horen als de niet-bewaakte luidspreker werkt. Een andere aanbeveling toets is dat de stroombron en signaal los te koppelen van de telefoon microfoon en een ohmmeter gebruiken om de weerstand te meten aan de overkant van de luidsprekers (zwart en groen in figuur 2e). Wanneer beide zijn aangesloten, zal dit de helft van de weerstand over een speaker omdat zijn aangesloten in parallel. 5. Een opmerking over de kosten van materialen nt "> Met twee opmerkelijke uitzonderingen, worden alle items die in de tabel van de materialen zijn relatief goedkoop (minder dan een paar honderd dollar). De duurste onderdelen zijn de collector en de Harmonizer die in de tabel, die elk kosten 2.000 dollar of meer. We merken op dat minder dure versies van beide posten zijn verkrijgbaar bij verschillende fabrikanten dan de opgegeven talen (hoewel we niet hebben laten testen) en staat zou kunnen stellen onderzoekers van dit protocol te implementeren tegen een lagere kostprijs.