Mynegwch yr hyn na all geiriau ei gyfleu; teimlo amrywiaeth eang o emosiynau wedi'u cydblethu mewn corwynt o deimladau; i dorri i ffwrdd o'r ddaear, yr awyr a hyd yn oed y Bydysawd ei hun, gan fynd ar daith lle nad oes mapiau, dim ffyrdd, dim arwyddion; dyfeisio, adrodd a phrofi stori gyfan a fydd bob amser yn unigryw ac yn ddihafal. Gellir gwneud hyn i gyd trwy gerddoriaeth - celfyddyd sydd wedi bodoli ers miloedd o flynyddoedd ac sy'n swyno ein clustiau a'n calonnau.
Fodd bynnag, gall cerddoriaeth, neu yn hytrach gweithiau cerddorol, wasanaethu nid yn unig ar gyfer pleser esthetig, ond hefyd ar gyfer trosglwyddo gwybodaeth wedi'i hamgodio ynddynt, a fwriedir ar gyfer rhyw ddyfais ac sy'n anweledig i'r gwrandäwr. Heddiw, byddwn yn dod yn gyfarwydd ag astudiaeth anarferol iawn lle roedd myfyrwyr graddedig o ETH Zurich yn gallu, heb i'r glust ddynol sylwi, gyflwyno data penodol i weithiau cerddorol, y mae'r gerddoriaeth ei hun yn dod yn sianel trosglwyddo data oherwydd hynny. Sut yn union y gwnaethant roi eu technoleg ar waith, a yw'r alawon gyda'r data wedi'i fewnosod a hebddo yn wahanol iawn, a beth ddangosodd profion ymarferol? Rydym yn dysgu am hyn o adroddiad yr ymchwilwyr. Ewch.
Sail ymchwil
Mae'r ymchwilwyr yn galw eu technoleg technoleg trosglwyddo data acwstig. Pan fydd siaradwr yn chwarae alaw wedi'i haddasu, mae person yn ei gweld yn normal, ond, er enghraifft, gall ffôn clyfar ddarllen gwybodaeth wedi'i hamgodio rhwng y llinellau, neu yn hytrach rhwng y nodiadau, fel petai. Mae gwyddonwyr (nid yw'r ffaith bod y dynion hyn yn dal i fod yn fyfyrwyr graddedig yn eu hatal rhag bod yn wyddonwyr) yn galw cyflymder a dibynadwyedd trosglwyddo wrth gynnal lefel y paramedrau hyn, waeth beth fo'r ffeil sain a ddewiswyd, fel yr agwedd bwysicaf wrth weithredu y dechneg trosglwyddo data hon. Mae seicoacwsteg, sy'n astudio agweddau seicolegol a ffisiolegol ar ganfyddiad dynol o synau, yn helpu i ymdopi â'r dasg hon.
Gellir galw craidd trawsyrru data acwstig yn OFDM (amlblecsio adran amledd orthogonol), sydd, ynghyd ag addasu is-gludwyr i'r gerddoriaeth ffynhonnell dros amser, yn ei gwneud hi'n bosibl gwneud y defnydd mwyaf posibl o'r sbectrwm amledd a drosglwyddir ar gyfer trosglwyddo gwybodaeth. Diolch i hyn, roedd yn bosibl cyflawni cyflymder trosglwyddo o 412 bps dros bellter o hyd at 24 metr (cyfradd gwall < 10%). Cadarnhaodd arbrofion ymarferol yn cynnwys 40 o wirfoddolwyr y ffaith ei bod bron yn amhosibl clywed y gwahaniaeth rhwng yr alaw wreiddiol a'r un y cafodd y wybodaeth ei hymgorffori ynddi.
Ble gellir defnyddio'r dechnoleg hon yn ymarferol? Mae gan ymchwilwyr eu hateb eu hunain: mae gan bron bob ffôn smart modern, gliniaduron a dyfeisiau llaw eraill feicroffonau, ac mae gan lawer o fannau cyhoeddus (caffis, bwytai, canolfannau siopa, ac ati) siaradwyr â cherddoriaeth gefndir. Gall yr alaw gefndir hon, er enghraifft, gynnwys data ar gyfer cysylltu â rhwydwaith Wi-Fi heb yr angen am gamau gweithredu ychwanegol.
Mae nodweddion cyffredinol trosglwyddo data acwstig wedi dod yn amlwg i ni; nawr gadewch i ni symud ymlaen at astudiaeth fanwl o strwythur y system hon.
Disgrifiad o'r System
Mae cyflwyno data i'r alaw yn digwydd oherwydd cuddio amledd. Mewn slotiau amser, nodir amleddau masgio ac mae is-gludwyr OFDM sy'n agos at yr elfennau masgio hyn yn cael eu llenwi â data.
Delwedd #1: Trosi'r ffeil wreiddiol yn signal cyfansawdd (alaw + data) a drosglwyddir trwy'r seinyddion.
I ddechrau, mae'r signal sain gwreiddiol wedi'i rannu'n segmentau olynol i'w dadansoddi. Mae pob segment o'r fath (Hi) o samplau L = 8820, sy'n hafal i 200 ms, yn cael ei luosi â ffenestr * i leihau effeithiau ffiniau.
Ffenest* yn swyddogaeth bwysoli a ddefnyddir i reoli effeithiau oherwydd llabedau ochr mewn amcangyfrifon sbectrol.
Nesaf, canfuwyd amleddau dominyddol y signal gwreiddiol yn yr ystod o 500 Hz i 9.8 kHz, a oedd yn ei gwneud hi'n bosibl cael amleddau masgio fM,l ar gyfer y segment hwn. Yn ogystal, trosglwyddwyd data mewn ystod fach o 9.8 i 10 kHz i sefydlu lleoliad yr is-gludwyr yn y derbynnydd. Gosodwyd terfyn uchaf yr ystod amledd a ddefnyddiwyd i 10 kHz oherwydd sensitifrwydd isel meicroffonau ffôn clyfar ar amleddau uchel.
Penderfynwyd ar amleddau masgio ar gyfer pob segment a ddadansoddwyd yn unigol. Gan ddefnyddio'r dull HPS (Sbectrwm Cynnyrch Harmonig), nodwyd y tri amlder dominyddol ac yna eu talgrynnu i'r nodau agosaf ar y raddfa gromatig harmonig. Dyma sut y cafwyd y prif nodau fF,i = 1…3, yn gorwedd rhwng y bysellau C0 (16.35 Hz) a B0 (30.87 Hz). Yn seiliedig ar y ffaith bod y nodiadau sylfaenol yn rhy isel i'w defnyddio wrth drosglwyddo data, cyfrifwyd eu wythfedau uwch 500kfF, i yn yr ystod 9.8 Hz ... 2 kHz. Roedd llawer o'r amleddau hyn (fO,l1) yn fwy amlwg oherwydd natur yr HPS.
Delwedd #2: Wythfedau wedi'u cyfrifo fO,l1 ar gyfer y nodau sylfaenol a'r harmonig fH,l2 o'r naws gryfaf.
Defnyddiwyd y set o wythfedau a harmoneg a ddeilliodd o hyn fel amleddau cuddio, y deilliodd amleddau isgludwyr OFDM fSC,k ohonynt. Gosodwyd dau is-gludwr islaw ac uwchben pob amlder masgio.
Nesaf, cafodd sbectrwm y segment sain Hi ei hidlo ar amleddau is-gludwyr fSC,k. Ar ôl hynny, crëwyd symbol OFDM yn seiliedig ar y darnau gwybodaeth yn Bi, oherwydd gallai'r segment cyfansawdd Ci gael ei drosglwyddo trwy'r siaradwr. Rhaid dewis meintiau a chyfnodau'r isgludwyr fel y gall y derbynnydd echdynnu'r data a drosglwyddir tra nad yw'r gwrandäwr yn sylwi ar newidiadau yn yr alaw.
Delwedd Rhif 3: rhan o sbectrwm ac amleddau subcarrier segment Hi o'r alaw wreiddiol.
Pan fydd signal sain gyda gwybodaeth wedi'i hamgodio ynddo yn cael ei chwarae trwy seinyddion, mae meicroffon y ddyfais derbyn yn ei gofnodi. Er mwyn dod o hyd i leoliadau cychwyn symbolau OFDM sydd wedi'u mewnosod, mae angen hidlo bandpass yn gyntaf. Yn y modd hwn, mae'r ystod amledd uchaf yn cael ei dynnu, lle nad oes unrhyw signalau ymyrraeth cerddorol rhwng is-gludwyr. Gallwch ddod o hyd i ddechrau symbolau OFDM gan ddefnyddio rhagddodiad cylchol.
Ar ôl canfod cychwyn symbolau OFDM, mae'r derbynnydd yn cael gwybodaeth am y nodiadau mwyaf blaenllaw trwy ddatgodio parth amledd uchel. Yn ogystal, mae OFDM yn eithaf gwrthsefyll ffynonellau ymyrraeth band cul, gan mai dim ond rhai o'r is-gludwyr y maent yn effeithio arnynt.
Profion ymarferol
Gweithredodd siaradwr KRK Rokit 8 fel ffynhonnell yr alawon wedi'u haddasu, a chwaraeodd ffôn clyfar Nexus 5X rôl y parti derbyn.
Delwedd #4: Y gwahaniaeth rhwng OFDM gwirioneddol a brigau cydberthynas wedi'i fesur dan do ar 5m rhwng siaradwr a meicroffon.
Mae'r rhan fwyaf o bwyntiau OFDM yn yr ystod o 0 i 25 ms, felly gallwch ddod o hyd i ddechrau dilys o fewn y rhagddodiad cylchol 66.6 ms. Mae'r ymchwilwyr yn nodi bod y derbynnydd (yn yr arbrawf hwn, ffôn clyfar) yn ystyried bod symbolau OFDM yn cael eu chwarae o bryd i'w gilydd, sy'n gwella eu canfod.
Y peth cyntaf i'w wirio oedd effaith pellter ar gyfradd gwallau didau (BER). I wneud hyn, cynhaliwyd tri phrawf mewn gwahanol fathau o ystafelloedd: coridor gyda charped, swyddfa gyda linoliwm ar y llawr, ac awditoriwm gyda llawr pren.
Dewiswyd y gân “And The Cradle Will Rock” gan Van Halen fel testun y prawf.
Addaswyd cyfaint y sain fel bod y lefel sain a fesurwyd gan y ffôn clyfar bellter o 2 m oddi wrth y siaradwr yn 63 dB.
Delwedd Rhif 5: dangosyddion BER yn dibynnu ar y pellter rhwng y siaradwr a'r meicroffon (llinell las - cynulleidfa, gwyrdd - coridor, oren - swyddfa).
Yn y cyntedd, codwyd sain o 40 dB gan ffôn clyfar hyd at 24 metr oddi wrth y siaradwr. Yn yr ystafell ddosbarth ar bellter o 15 m roedd y sain yn 55 dB, ac yn y swyddfa ar bellter o 8 metr roedd lefel y sain a ganfyddir gan y ffôn clyfar yn cyrraedd 57 dB.
Oherwydd bod yr awditoriwm a'r swyddfa yn fwy adleisiol, mae adleisiau hwyr o symbolau OFDM yn fwy na hyd y rhagddodiad cylchol ac yn cynyddu'r BER.
Atseiniad* - gostyngiad graddol mewn dwyster sain oherwydd ei adlewyrchiadau lluosog.
Dangosodd yr ymchwilwyr ymhellach amlbwrpasedd eu system trwy ei chymhwyso i 6 cân wahanol o dri genre (tabl isod).
Tabl Rhif 1: caneuon a ddefnyddir mewn profion.
Hefyd, trwy ddata'r tabl, gallwn weld y gyfradd didau a'r cyfraddau gwallau didau ar gyfer pob cân. Mae'r cyfraddau data yn wahanol oherwydd bod BPSK gwahaniaethol (allweddu shifft cam) yn gweithio'n well pan ddefnyddir yr un is-gludwyr. Ac mae hyn yn bosibl pan fydd segmentau cyfagos yn cynnwys yr un elfennau masgio. Mae caneuon uchel barhaus yn darparu sylfaen orau ar gyfer cuddio data oherwydd bod yr amleddau masgio yn fwy amlwg yn bresennol dros ystod amledd eang. Dim ond yn rhannol y gall cerddoriaeth gyflym guddio symbolau OFDM oherwydd hyd sefydlog y ffenestr ddadansoddi.
Nesaf, dechreuodd pobl brofi'r system, a oedd yn gorfod penderfynu pa alaw oedd yn wreiddiol ac a addaswyd gan y wybodaeth sydd wedi'i hymgorffori ynddi. At y diben hwn, postiwyd dyfyniadau 12 eiliad o ganeuon o dabl Rhif 1 ar wefan arbennig.
Yn yr arbrawf cyntaf (E1), rhoddwyd naill ai darn wedi'i addasu neu ddarn gwreiddiol i bob cyfranogwr wrando arno a bu'n rhaid iddo benderfynu a oedd y darn yn wreiddiol neu wedi'i addasu. Yn yr ail arbrawf (E2), gallai cyfranogwyr wrando ar y ddau fersiwn gymaint o weithiau ag y dymunent, ac yna penderfynu pa un oedd yn wreiddiol a pha un a addaswyd.
Tabl Rhif 2: canlyniadau arbrofion E1 ac E2.
Mae gan ganlyniadau'r arbrawf cyntaf ddau ddangosydd: p(O|O) - canran y cyfranogwyr a farciodd yr alaw wreiddiol yn gywir a p(O|M) - canran y cyfranogwyr a farciodd y fersiwn addasedig o'r alaw fel y gwreiddiol.
Yn ddiddorol, roedd rhai cyfranogwyr, yn ôl yr ymchwilwyr, o'r farn bod rhai alawon wedi'u newid yn fwy gwreiddiol na'r gwreiddiol ei hun. Mae cyfartaledd y ddau arbrawf yn awgrymu na fyddai'r gwrandäwr cyffredin yn sylwi ar wahaniaeth rhwng alaw reolaidd ac un lle'r oedd data wedi'i fewnosod.
Yn naturiol, bydd arbenigwyr cerdd a cherddorion yn gallu canfod rhai gwallau ac elfennau amheus yn yr alawon newydd, ond nid yw'r elfennau hyn mor arwyddocaol fel eu bod yn achosi anghysur.
A nawr gallwn ni ein hunain gymryd rhan yn yr arbrawf. Isod mae dwy fersiwn o'r un alaw - y gwreiddiol a'r un wedi'i haddasu. Allwch chi glywed y gwahaniaeth?
vs
I gael adnabyddiaeth fanylach o naws yr astudiaeth, rwy'n argymell edrych arno grŵp ymchwil.
Gallwch hefyd lawrlwytho archif ZIP o ffeiliau sain o'r alawon gwreiddiol ac addasedig a ddefnyddiwyd yn yr astudiaeth yn .
Epilogue
Yn y gwaith hwn, disgrifiodd myfyrwyr graddedig o ETH Zurich system drosglwyddo data anhygoel o fewn cerddoriaeth. I wneud hyn, fe wnaethant ddefnyddio masgio amledd, a oedd yn ei gwneud hi'n bosibl ymgorffori'r data yn yr alaw a chwaraewyd gan y siaradwr. Mae meicroffon y ddyfais yn gweld yr alaw hon, sy'n cydnabod y data cudd ac yn ei ddadgodio, tra na fydd y gwrandäwr cyffredin hyd yn oed yn sylwi ar y gwahaniaeth. Yn y dyfodol, mae'r dynion yn bwriadu datblygu eu system, gan ddewis dulliau mwy datblygedig ar gyfer cyflwyno data i sain.
Pan fydd rhywun yn meddwl am rywbeth anarferol, ac yn bwysicaf oll, rhywbeth sy'n gweithio, rydyn ni bob amser yn hapus. Ond hyd yn oed mwy o lawenydd yw bod y ddyfais hon wedi'i chreu gan bobl ifanc. Nid oes gan wyddoniaeth unrhyw gyfyngiadau oedran. Ac os yw gwyddoniaeth yn ddiflas i bobl ifanc, yna mae'n cael ei chyflwyno o'r ongl anghywir, fel petai. Wedi'r cyfan, fel y gwyddom, mae gwyddoniaeth yn fyd anhygoel nad yw byth yn peidio â rhyfeddu.
Dydd Gwener oddi ar y brig:
Gan ein bod ni'n sôn am gerddoriaeth, neu yn hytrach cerddoriaeth roc, dyma daith hyfryd trwy'r eangderau roc.
Frenhines, "Radio Ga Ga" (1984).
Diolch am ddarllen, arhoswch yn chwilfrydig, a chael penwythnos gwych bois! 🙂
Diolch am aros gyda ni. Ydych chi'n hoffi ein herthyglau? Eisiau gweld cynnwys mwy diddorol? Cefnogwch ni trwy osod archeb neu argymell i ffrindiau, Gostyngiad o 30% i ddefnyddwyr Habr ar analog unigryw o weinyddion lefel mynediad, a ddyfeisiwyd gennym ni ar eich cyfer chi: (ar gael gyda RAID1 a RAID10, hyd at 24 craidd a hyd at 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 gwaith yn rhatach? Dim ond yma yn yr Iseldiroedd! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - o $99! Darllenwch am
Ffynhonnell: hab.com
