Eksprime sa mo pa ka transmèt; santi yon gran varyete emosyon mare nan yon siklòn nan santiman; pou kraze tè a, syèl la ak menm Linivè li menm, ale nan yon vwayaj kote pa gen kat, pa gen okenn wout, pa gen okenn siy; envante, rakonte ak eksperyans yon istwa antye ki ap toujou rete inik ak inimitabl. Tout bagay sa yo ka fè pa mizik - yon atizay ki egziste pou plizyè milye ane epi ki pran plezi zòrèy nou ak kè nou.
Sepandan, mizik, oswa pito travay mizik, ka sèvi pa sèlman pou plezi ayestetik, men tou pou transmisyon enfòmasyon ki kode nan yo, ki gen entansyon pou kèk aparèy ak envizib pou koute a. Jodi a nou pral fè konesans ak yon etid trè etranj nan ki elèv gradye nan ETH Zurich yo te kapab, inapèsi pa zòrèy imen an, prezante sèten done nan travay mizik, akòz ki mizik la tèt li vin tounen yon kanal transmisyon done. Ki jan egzakteman yo te aplike teknoloji yo, èske melodi yo avèk ak san done entegre yo trè diferan, e ki sa tès pratik yo te montre? Nou aprann sou sa nan rapò chèchè yo. Ale.
Rechèch baz
Chèchè yo rele teknoloji yo acoustic done transmisyon teknoloji. Lè yon oratè jwe yon melodi modifye, yon moun wè li kòm nòmal, men, pou egzanp, yon smartphone ka li enfòmasyon kode ant liy yo, oswa pito ant nòt yo, se konsa pale. Syantis yo (lefèt ke mesye sa yo toujou elèv gradye pa anpeche yo se syantis) rele vitès la ak fyab nan transmisyon pandan y ap kenbe nivo a nan paramèt sa yo, kèlkeswa dosye odyo a chwazi, kòm aspè ki pi enpòtan nan aplikasyon an nan. teknik transfè done sa a. Psychoacoustics, ki etidye aspè sikolojik ak fizyolojik nan pèsepsyon moun nan son, ede fè fas ak travay sa a.
Nwayo transmisyon done acoustic ka rele OFDM (orthogonal frekans divizyon multiplexage), ki, ansanm ak adaptasyon subcarriers nan mizik sous la sou tan, te fè li posib pou fè maksimòm itilizasyon spectre frekans transmèt pou transmisyon enfòmasyon. Mèsi a sa a, li te posib reyalize yon vitès transmisyon nan 412 bps sou yon distans ki rive jiska 24 mèt (tout erè <10%). Eksperyans pratik ki enplike 40 volontè konfime lefèt ke li se prèske enposib tande diferans ki genyen ant melodi orijinal la ak youn nan ki enfòmasyon an te entegre.
Ki kote teknoloji sa a ka aplike nan pratik? Chèchè yo gen pwòp repons yo: prèske tout smartphone modèn, laptops ak lòt aparèy pòtatif yo ekipe ak mikwofòn, ak anpil kote piblik (kafe, restoran, sant komèsyal, elatriye) gen oratè ak mizik background. Melodi background sa a ka, pou egzanp, gen ladan done pou konekte ak yon rezo Wi-Fi san yo pa bezwen pou aksyon adisyonèl.
Karakteristik jeneral transmisyon done acoustic yo te vin klè pou nou; kounye a, ann ale nan yon etid detaye sou estrikti sistèm sa a.
Sistèm Deskripsyon
Entwodiksyon done nan melodi a rive akòz maskin frekans. Nan plas tan yo, yo idantifye frekans maskin yo epi sousportè OFDM ki toupre eleman maskin sa yo plen ak done.
Imaj #1: Konvèti fichye orijinal la nan yon siyal konpoze (melodi + done) transmèt atravè moun ki pale yo.
Pou kòmanse, siyal odyo orijinal la divize an segman siksesif pou analiz. Chak segman sa yo (Hi) nan L = 8820 echantiyon, ki egal a 200 ms, miltipliye pa fenèt* pou minimize efè fwontyè.
Fenèt* se yon fonksyon pondération ki itilize pou kontwole efè akòz sidelobes nan estimasyon espèk.
Apre sa, yo te detekte frekans dominan yo nan siyal orijinal la nan ranje ki soti nan 500 Hz a 9.8 kHz, ki te fè li posib jwenn frekans maskin fM,l pou segman sa a. Anplis de sa, done yo te transmèt nan yon seri ti soti nan 9.8 a 10 kHz pou etabli kote subcarriers yo nan reseptè a. Limit anwo nan ranje frekans yo itilize yo te fikse a 10 kHz akòz sansiblite ki ba nan mikwofòn smartphone nan frekans segondè.
Yo te detèmine frekans maskin pou chak segman analize endividyèlman. Sèvi ak metòd HPS (Harmonic Product Spectrum), yo te idantifye twa frekans dominan yo epi yo te awondi nan nòt ki pi pre yo sou echèl kromatik Harmony la. Men ki jan nòt prensipal yo fF,i = 1…3 yo te jwenn, kouche ant kle yo C0 (16.35 Hz) ak B0 (30.87 Hz). Baze sou lefèt ke nòt fondamantal yo twò ba pou itilize nan transmisyon done, pi wo oktav yo 500kfF,i te kalkile nan seri a 9.8 Hz ... 2 kHz. Anpil nan frekans sa yo (fO,l1) te pi pwononse akòz nati HPS la.
Imaj #2: Kalkile oktav fO,l1 pou nòt fondamantal yo ak amonik fH,l2 nan ton ki pi fò.
Yo te itilize seri oktav ak amonik ki te lakòz kòm frekans maskin, ki soti nan frekans subcarrier OFDM fSC,k yo te sòti. Yo te mete de subcarriers anba ak pi wo a chak frekans maskin.
Apre sa, yo te filtre spectre segman Hi odyo nan frekans subcarrier fSC,k. Apre sa, yo te kreye yon senbòl OFDM ki baze sou Bits enfòmasyon yo nan Bi, akòz ki segman konpoze Ci a ka transmèt atravè oratè a. Yo dwe chwazi grandè ak faz subcarriers yo pou reseptè a ka ekstrè done yo transmèt pandan y ap koute a pa remake chanjman nan melodi a.
Imaj nimewo 3: yon pati nan spectre ak frekans subcarrier nan segman Hi nan melodi orijinal la.
Lè yon siyal odyo ak enfòmasyon kode nan li jwe nan moun kap pale, mikwofòn aparèy k ap resevwa a anrejistre li. Pou jwenn pozisyon yo kòmanse nan senbòl OFDM entegre, dosye yo dwe premye filtre bandpass. Nan fason sa a, ranje frekans anwo a ekstrè, kote pa gen okenn siyal entèferans mizik ant subcarriers. Ou ka jwenn kòmansman senbòl OFDM lè l sèvi avèk yon prefiks siklik.
Apre detekte kòmansman senbòl OFDM, reseptè a jwenn enfòmasyon sou nòt ki pi dominan yo atravè dekodaj domèn frekans segondè. Anplis de sa, OFDM se byen rezistan nan sous entèferans bande etwat, paske yo sèlman afekte kèk nan subcarriers yo.
Tès pratik
Oratè KRK Rokit 8 la te aji kòm sous melodi modifye yo, ak smartphone Nexus 5X te jwe wòl pati k ap resevwa a.
Imaj #4: Diferans ant aktyèl OFDM ak pik korelasyon mezire andedan kay la nan 5m ant oratè ak mikwofòn.
Pifò pwen OFDM yo kouche nan ranje ki soti nan 0 a 25 ms, kidonk, ou ka jwenn yon kòmansman valab nan prefiks siklik 66.6 ms la. Chèchè yo note ke reseptè a (nan eksperyans sa a, yon smartphone) pran an kont ke senbòl OFDM yo jwe detanzantan, sa ki amelyore deteksyon yo.
Premye bagay yo tcheke se efè distans sou pousantaj erè ti jan (BER). Pou fè sa, twa tès yo te fèt nan diferan kalite chanm: yon koridò ak tapi, yon biwo ak Replasman sou planche a, ak yon oditoryòm ak yon etaj an bwa.
Chante a "And The Cradle Will Rock" pa Van Halen te chwazi kòm sijè egzamen an.
Volim son an te ajiste pou nivo son ki mezire pa smartphone la nan yon distans 2 m soti nan oratè a te 63 dB.
Imaj No 5: Endikatè BER depann sou distans ki genyen ant oratè a ak mikwofòn la (liy ble - odyans, vèt - koridò, zoranj - biwo).
Nan koulwa a, yon son 40 dB te ranmase pa yon smartphone nan yon distans ki rive jiska 24 mèt soti nan oratè a. Nan sal klas la nan yon distans 15 m son an te 55 dB, ak nan biwo a nan yon distans 8 mèt nivo a nan son pèrsu pa smartphone la te rive nan 57 dB.
Paske oditoryòm nan ak biwo yo plis reverberan, eko senbòl OFDM an reta depase longè prefiks siklik la epi ogmante BER la.
reverberasyon* - yon diminisyon gradyèl nan entansite son akòz refleksyon miltip li yo.
Chèchè yo te demontre plis adaptabilite nan sistèm yo lè yo aplike li nan 6 chante diferan ki soti nan twa estil (tablo anba a).
Tablo No 1: chante yo itilize nan tès yo.
Epitou, atravè done tab yo, nou ka wè pousantaj ti jan ak to erè ti jan pou chak chante. Pousantaj done yo diferan paske diferans BPSK (fase shift keying) travay pi byen lè yo itilize menm subcarriers yo. Lè sa a se posib lè segman adjasan yo gen menm eleman maskin. Chante kontinyèlman byen fò bay yon baz optimal pou kache done paske frekans maskin yo pi fò toujou prezan sou yon pakèt frekans. Mizik rapid-ritm ka sèlman pasyèlman mask senbòl OFDM akòz longè fiks fenèt analiz la.
Apre sa, moun yo te kòmanse teste sistèm nan, ki moun ki te oblije detèmine ki melodi te orijinal ak ki te modifye pa enfòmasyon ki entegre nan li. Pou rezon sa a, yo te afiche 12 segonn ekstrè chante nan tablo No 1 sou yon sit entènèt espesyal.
Nan premye eksperyans lan (E1), yo te bay chak patisipan swa yon fragman modifye oswa orijinal pou koute epi yo te oblije deside si fragman an te orijinal oswa modifye. Nan dezyèm eksperyans lan (E2), patisipan yo te kapab koute tou de vèsyon yo otan fwa yo vle, epi answit deside kilès ki te orijinal ak kilès ki te modifye.
Tablo No 2: rezilta eksperyans E1 ak E2.
Rezilta premye eksperyans la gen de endikatè: p(O|O) - pousantaj patisipan ki te make kòrèkteman melodi orijinal la ak p(O|M) - pousantaj patisipan ki te make vèsyon modifye melodi a kòm orijinal.
Enteresan, kèk patisipan, dapre chèchè yo, konsidere sèten melodi chanje yo dwe pi orijinal pase orijinal la tèt li. Mwayèn nan tou de eksperyans sijere ke koute an mwayèn pa ta remake yon diferans ant yon melodi regilye ak youn nan ki done yo te entegre.
Natirèlman, ekspè mizik ak mizisyen yo pral kapab detekte kèk erè ak eleman sispèk nan melodi yo chanje, men eleman sa yo pa tèlman enpòtan pou lakòz malèz.
Epi kounye a nou menm nou ka patisipe nan eksperyans la. Anba a gen de vèsyon nan menm melodi a - orijinal la ak yon sèl modifye. Èske ou ka tande diferans lan?
vs
Pou yon konesans pi detaye ak nuans etid la, mwen rekòmande gade gwoup rechèch.
Ou ka telechaje tou yon achiv ZIP nan dosye odyo melodi orijinal ak modifye yo itilize nan etid la nan .
Épilogue
Nan travay sa a, etidyan gradye nan ETH Zurich te dekri yon sistèm transmisyon done etonan nan mizik. Pou fè sa, yo te itilize maskin frekans, ki te fè li posib yo entegre done yo nan melodi a jwe pa oratè a. Melodi sa a pèrsu pa mikwofòn aparèy la, ki rekonèt done yo kache ak dekode li, pandan y ap koute an mwayèn pa pral menm remake diferans lan. Nan lavni an, mesye yo planifye yo devlope sistèm yo, chwazi metòd pi avanse pou entwodwi done nan odyo.
Lè yon moun vini ak yon bagay etranj, ak sa ki pi enpòtan, yon bagay ki travay, nou toujou kontan. Men, menm plis kè kontan se ke envansyon sa a te kreye pa jèn moun. Syans pa gen okenn restriksyon sou laj. Men, si jèn moun yo jwenn syans raz, Lè sa a, li se ke yo te prezante nan yon ang ki mal, se konsa pale. Apre yo tout, jan nou konnen, syans se yon mond etonan ki pa janm sispann etone.
Vandredi sou tèt:
Piske n ap pale de mizik, oswa pito mizik wòch, men yon bèl vwayaj atravè vast wòch yo.
Rèn, "Radyo Ga Ga" (1984).
Mèsi pou lekti, rete kirye, epi pase yon bon wikenn mesye! 🙂
Mèsi paske w rete avèk nou. Ou renmen atik nou yo? Vle wè plis kontni enteresan? Sipòte nou pa mete yon lòd oswa rekòmande pou zanmi, 30% rabè pou itilizatè Habr sou yon analòg inik nan sèvè nivo antre, ki te envante pa nou pou ou: (disponib ak RAID1 ak RAID10, jiska 24 nwayo ak jiska 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 fwa pi bon mache? Sèlman isit la nan Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - soti nan $ 99! Li sou
Sous: www.habr.com