Изҳори он чиро, ки калимаҳо ифода карда наметавонанд; эҳсоси гуногунии эҳсосот, ки дар тӯфони эҳсосот бо ҳам печидаанд; аз замин, осмон ва хатто худи Коинот чудо шудан, ба сафаре рафтан, ки дар он на харита, на рох ва на нишона мавчуд аст; як ҳикояеро ихтироъ кунед, нақл кунед ва таҷриба кунед, ки ҳамеша беназир ва беҳамто боқӣ мемонад. Хамаи инро мусикй ичро кардан мумкин аст — санъате, ки чандин хазор сол вучуд дорад ва гушу дили моро шод мегардонад.
Аммо мусиқӣ, дурусттараш асарҳои мусиқӣ на танҳо барои лаззати эстетикӣ, балки барои интиқоли иттилооте, ки дар онҳо рамзгузорӣ шудааст, барои ягон дастгоҳ пешбинӣ шуда ва ба шунаванда ноаён хизмат карда метавонад. Имрӯз мо бо як таҳқиқоти хеле ғайриоддӣ шинос мешавем, ки дар он аспирантҳои ETH Zurich тавонистанд, ки гӯши инсон ба асарҳои мусиқӣ маълумотҳои муайян ворид кунанд, ки ба туфайли онҳо мусиқӣ худ ба канали интиқоли маълумот табдил меёбад. Онҳо технологияи худро чӣ гуна маҳз татбиқ карданд, оё оҳангҳо бо маълумоти дохилшуда ва бидуни он хеле фарқ мекунанд ва санҷишҳои амалӣ чиро нишон доданд? Мо дар ин бора аз гузориши муҳаққиқон мефаҳмем. Бирав.
Асоси тадқиқот
Муҳаққиқон технологияи худро технологияи интиқоли додаҳои акустикӣ меноманд. Вақте ки нотиқ оҳанги таҳриршударо менавозад, шахс онро ҳамчун муқаррарӣ қабул мекунад, аммо, масалан, смартфон метавонад иттилооти рамзшударо дар байни сатрҳо, дурусттараш байни нотаҳо бихонад. Олимон (ҳанӯз аспирант будани ин бачаҳо барои олим буданашон халал намерасонад) суръат ва эътимоднокии интиқолро ҳангоми нигоҳ доштани сатҳи ин параметрҳо, сарфи назар аз файли аудиоии интихобшударо муҳимтарин ҷанбаи татбиқи ин техникаи интиқоли маълумот. Психоакустика, ки чихатхои психологию физиологии дарки одами овозхоро меомузад, барои халли ин вазифа кумак мерасонад.
Асоси интиқоли додаҳои акустикиро метавон OFDM (мултиплексинги ортогоналӣ тақсимкунии басомадҳо) номид, ки дар баробари мутобиқшавии зербарандаҳо ба мусиқии манбаъ бо мурури замон имкон дод, ки спектри басомадҳои интиқолшаванда барои интиқоли иттилоот ҳадди аксар истифода шавад. Ба шарофати ин имкон дод, ки суръати интиқоли 412 бит дар масофаи то 24 метр (дараҷаи хатогӣ < 10%) ба даст оварда шавад. Таҷрибаҳои амалӣ бо иштироки 40 ихтиёриён тасдиқ карданд, ки шунидани фарқияти байни оҳанги аслӣ ва оҳанге, ки дар он маълумот ҷойгир карда шудааст, қариб ғайриимкон аст.
Ин технологияро дар куҷо истифода бурдан мумкин аст? Муҳаққиқон посухи худро доранд: қариб ҳама смартфонҳо, ноутбукҳо ва дигар дастгоҳҳои дастӣ бо микрофонҳо муҷаҳҳаз буда, дар бисёр ҷойҳои ҷамъиятӣ (қаҳвахона, тарабхона, марказҳои савдо ва ғайра) баландгӯякҳои дорои мусиқии пасзамина мавҷуданд. Ин оҳанги пасзамина метавонад, масалан, маълумотро барои пайвастшавӣ ба шабакаи Wi-Fi бидуни зарурати амалҳои иловагӣ дар бар гирад.
Хусусиятҳои умумии интиқоли додаҳои акустикӣ барои мо равшан шуданд; ҳоло биёед ба омӯзиши муфассали сохтори ин система мегузарем.
Тавсифи система
Ворид кардани маълумот ба оҳанг аз сабаби ниқобкунии басомад ба амал меояд. Дар фосилаҳои вақт, басомадҳои ниқобкунӣ муайян карда мешаванд ва зеркашонҳои OFDM, ки ба ин унсурҳои ниқобсозӣ наздиканд, бо маълумот пур карда мешаванд.
Тасвири №1: Табдил додани файли аслӣ ба сигнали таркибӣ (оҳанг + маълумот), ки тавассути баландгӯякҳо интиқол дода мешавад.
Барои оғоз, сигнали аудиоии аслӣ барои таҳлил ба сегментҳои пайдарпай тақсим карда мешавад. Ҳар як чунин сегменти (Hi) аз L = 8820 намуна, ки ба 200 мс баробар аст, бо зарб карда мешавад. тиреза* барои кам кардани таъсири сарҳадӣ.
Тиреза* функсияи вазнсозӣ барои назорат кардани эффектҳо аз сабаби паҳлӯҳо дар ҳисобҳои спектрӣ мебошад.
Минбаъд басомадҳои бартаридоштаи сигнали аслӣ дар диапазони аз 500 Гц то 9.8 кГц муайян карда шуданд, ки ин имкон дод, ки барои ин сегмент басомадҳои ниқобпӯшии fM,l гирифта шаванд. Илова бар ин, маълумот дар диапазони хурд аз 9.8 то 10 кГц барои муайян кардани ҷойгиршавии зербарандаҳо дар қабулкунанда интиқол дода шуд. Маҳдудияти болоии диапазони басомади истифодашуда аз сабаби ҳассосияти пасти микрофонҳои смартфон дар басомадҳои баланд ба 10 кГц муқаррар карда шуд.
Басомадҳои ниқобкунӣ барои ҳар як сегменти таҳлилшуда алоҳида муайян карда шуданд. Бо истифода аз усули HPS (Spectrum Harmonic Product Spectrum), се басомади бартаридошта муайян карда шуда, сипас то ба наздиктарин ёддоштҳо дар миқёси хроматикии гармоникӣ мудаввар карда шуданд. Ҳамин тавр нотаҳои асосии fF,i = 1…3 гирифта шуданд, ки дар байни калидҳои C0 (16.35 Гц) ва B0 (30.87 Гц) ҷойгиранд. Дар асоси он, ки нотаҳои фундаменталӣ барои истифода дар интиқоли маълумот хеле пастанд, октаваҳои баланди онҳо 500kfF,i дар диапазони 9.8 Гц ... 2 кГц ҳисоб карда шуданд. Бисёре аз ин басомадҳо (fO,l1) аз сабаби табиати НБС бештар зоҳир мешуданд.
Тасвири №2: Октаваҳои ҳисобшудаи fO,l1 барои нотаҳои фундаменталӣ ва гармоникаи fH,l2-и қавитарин оҳанг.
Маҷмӯи октаваҳо ва гармоникаҳои ҳосилшуда ҳамчун басомадҳои ниқобкунанда истифода мешуданд, ки аз онҳо басомадҳои зербарандаи OFDM fSC,k гирифта шудаанд. Ҳар як басомади ниқобкашӣ дар зер ва болотар ду зернаслкунанда ворид карда шуданд.
Баъдан, спектри сегменти аудиои Hi дар басомадҳои зеркашонии fSC,k филтр карда шуд. Пас аз он, рамзи OFDM дар асоси битҳои иттилоотӣ дар Bi сохта шуд, ки ба туфайли он сегменти таркибии Ci тавассути баландгӯяк интиқол дода мешавад. Андозаҳо ва марҳилаҳои зербарандаҳо бояд тавре интихоб карда шаванд, ки қабулкунанда маълумотҳои интиқолшударо гирифта тавонад, дар ҳоле ки шунаванда тағиротро дар оҳанг пайхас накунад.
Тасвири № 3: қисми спектр ва басомадҳои зербарандаи сегменти Hi-и оҳанги аслӣ.
Вақте ки сигнали аудиоӣ бо иттилооти дар он рамзшуда тавассути баландгӯякҳо садо медиҳад, микрофони дастгоҳи қабулкунанда онро сабт мекунад. Барои пайдо кардани мавқеъҳои ибтидоии рамзҳои дарунсохташудаи OFDM, аввал сабтҳо бояд филтр карда шаванд. Бо ин роҳ, диапазони басомади болоӣ истихроҷ карда мешавад, ки дар он ҷо байни зербарандаҳо сигналҳои интерференсияи мусиқӣ вуҷуд надоранд. Шумо метавонед оғози рамзҳои OFDM-ро бо истифода аз префикси даврӣ пайдо кунед.
Пас аз ошкор кардани оғози рамзҳои OFDM, қабулкунанда тавассути рамзгузории домени басомади баланд дар бораи қайдҳои бартаридошта маълумот мегирад. Илова бар ин, OFDM ба манбаҳои дахолати танг тобовар аст, зеро онҳо танҳо ба баъзе зербарандаҳо таъсир мерасонанд.
Санҷишҳои амалӣ
Спикери KRK Rokit 8 ҳамчун манбаи оҳангҳои тағирёфта баромад ва смартфони Nexus 5X нақши ҷониби қабулкунандаро бозид.
Тасвир №4: Тафовут байни воқеии OFDM ва қуллаҳои коррелятсия, ки дар дохили бино дар масофаи 5 м байни баландгӯяк ва микрофон чен карда шудаанд.
Аксари нуқтаҳои OFDM дар диапазони аз 0 то 25 мс ҷойгиранд, бинобар ин шумо метавонед оғози дурустро дар доираи префикси сиклии 66.6 мс пайдо кунед. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки қабулкунанда (дар ин таҷриба смартфон) ба назар мегирад, ки рамзҳои OFDM давра ба давра навохта мешаванд, ки ошкоркунии онҳоро беҳтар мекунад.
Аввалин чизе, ки бояд тафтиш кард, таъсири масофа ба сатҳи хатогиҳои бит (BER) буд. Барои ин дар утоқҳои гуногун се озмоиш гузаронида шуд: долон бо гилем, кабинет бо линолеум дар фарш ва аудитория бо фарши чубин.
Таронаи "And The Cradle Will Rock"-и Ван Ҳален ҳамчун мавзӯи санҷиш интихоб карда шуд.
Ҳаҷми садо тавре танзим карда шуд, ки сатҳи садое, ки смартфон дар масофаи 2 м аз баландгӯяк чен кардааст, 63 дБ бошад.
Тасвири № 5: Нишондиҳандаҳои BER вобаста ба масофаи байни баландгӯяк ва микрофон (хати кабуд - аудитория, сабз - долон, норанҷӣ - офис).
Дар долон садои 40 дБ тавассути смартфон дар масофаи то 24 метр аз баландгӯяк баланд шуд. Дар синфхонаҳо дар масофаи 15 м садо 55 дБ ва дар офис дар масофаи 8 метр сатҳи садои дарки смартфон ба 57 дБ расид.
Азбаски толори аудитория ва офис боз ҳам баландтаранд, аксҳои дер аломати OFDM аз дарозии префикси даврӣ зиёданд ва BER-ро зиёд мекунанд.
Акси садо* - тадриҷан кам шудани шиддати садо аз сабаби инъикоси сершумори он.
Муҳаққиқон минбаъд гуногунҷанбаи системаи худро тавассути татбиқи он ба 6 сурудҳои гуногун аз се жанр нишон доданд (ҷадвали дар поён).
Ҷадвали №1: сурудҳое, ки дар санҷишҳо истифода мешаванд.
Инчунин, тавассути маълумоти ҷадвал, мо метавонем суръати бит ва сатҳи хатогиҳои битро барои ҳар як суруд бубинем. Суръати маълумот гуногун аст, зеро дифференсиалии BPSK (фазавии гузариш) ҳангоми истифода шудани ҳамон зербарандаҳо беҳтар кор мекунад. Ва ин имконпазир аст, вақте ки сегментҳои ҳамсоя як унсурҳои ниқобкунанда доранд. Сурудҳои доимии баланд заминаи оптималиро барои пинҳон кардани маълумот фароҳам меоранд, зеро басомадҳои ниқобкунӣ дар диапазони васеи басомадҳо бештар мавҷуданд. Мусиқии тезсуръат метавонад танҳо қисман рамзҳои OFDM-ро аз сабаби дарозии собит равзанаи таҳлил ниқоб кунад.
Баъдан, одамон озмоиши системаро оғоз карданд, ки онҳо бояд муайян кунанд, ки кадом оҳанг аслӣ аст ва кадомаш бо маълумоти дар он ҷойгиршуда тағир дода шудааст. Бо ин максад дар сайти махсус порчахои 12 сония сурудхо аз чадвали No1 чой дода шуданд.
Дар озмоиши аввал (E1), ба ҳар як иштирокчӣ ё порчаи таҳриршуда ё аслӣ дода шуд, то гӯш кунад ва бояд қарор кунад, ки порча аслӣ ё тағирёфта аст. Дар озмоиши дуюм (E2) иштирокчиён метавонистанд ҳарду версияро чанд маротиба гӯш кунанд ва сипас муайян кунанд, ки кадоме аз онҳо аслӣ ва кадоме аз онҳо тағир дода шудааст.
Љадвали № 2: натиљањои таҷрибањои E1 ва E2.
Натиљаи таљрибаи аввал ду нишондињанда дорад: p(O|O) - фоизи иштирокчиёне, ки оњанги аслиро дуруст ќайд кардаанд ва p(O|M) - фоизи иштирокчиёне, ки варианти таѓйирёфтаи оњангро аслї нишон додаанд.
Ҷолиб он аст, ки бархе аз ширкаткунандагон, ба гуфтаи муҳаққиқон, баъзе оҳангҳои тағйирёфтаро аз асли аслӣ бештар медонанд. Миёнаи ҳарду таҷрибаҳо нишон медиҳад, ки шунавандаи миёна фарқияти байни оҳанги муқаррарӣ ва оҳанге, ки дар он маълумот ворид карда шудааст, аҳамият намедиҳад.
Табиист, ки мутахассисон ва навозандагон дар охангхои тагйирёфта баъзе носаххихо ва унсурхои шубханокро ошкор карда метавонанд, аммо ин унсурхо он кадар ахамият надоранд, ки нороҳатиро ба вуҷуд оваранд.
Ва акнун худи мо метавонем дар озмоиш иштирок кунем. Дар зер ду варианти як оханг — асли ва тагйирёфта оварда шудааст. Оё шумо фарқиятро мешунавед?
vs
Барои шиносоӣ бо нозукиҳои омӯзиш, ман тавсия медиҳам, ки ба он нигаред гурӯҳи тадқиқотӣ.
Шумо инчунин метавонед бойгонии ZIP-и файлҳои аудиоии оҳангҳои аслӣ ва таҳриркардаи дар омӯзиш истифодашударо зеркашӣ кунед .
Эпилогонӣ
Дар ин кор аспирантҳои ETH Zurich системаи аҷиби интиқоли маълумотро дар дохили мусиқӣ тавсиф карданд. Барои ин, онҳо ниқобкунии басомадро истифода бурданд, ки имкон дод, ки маълумот ба оҳанги навохташудаи баландгӯяк ворид карда шавад. Ин оҳанг тавассути микрофони дастгоҳ, ки маълумоти пинҳоншударо эътироф мекунад ва рамзкушоӣ мекунад, дарк карда мешавад, дар ҳоле ки шунавандаи оддӣ ҳатто фарқиятро пайхас намекунад. Дар оянда, бачаҳо нақша доранд, ки системаи худро таҳия намуда, усулҳои пешрафтаи ворид кардани маълумотро ба аудио интихоб кунанд.
Вақте ки касе чизи ғайриоддӣ ва муҳимтар аз ҳама, чизеро пешниҳод мекунад, мо ҳамеша хурсанд мешавем. Аммо хурсандии бештар он аст, ки ин ихтироъро ҷавонон офаридаанд. Илм маҳдудияти синну сол надорад. Ва агар барои ҷавонон илм дилгиркунанда бошад, пас онро аз як паҳлӯи нодуруст пешниҳод мекунанд, ба истилоҳ. Охир, чунон ки маълум аст, илм як олами аҷибест, ки ҳеҷ гоҳ дар ҳайрат мемонад.
Ҷумъа аз боло:
Азбаски мо дар бораи мусиқӣ, ё дурусттараш, рок-мусиқӣ гап мезанем, ин ҷо як саёҳати олиҷаноб тавассути фарохҳои рок аст.
Малика, "Радио Га Га" (1984).
Ташаккур барои хондан, кунҷков бошед ва рӯзҳои истироҳати хуб дошта бошед, бачаҳо! 🙂
Ташаккур ба шумо барои бо мо мондан. Мақолаҳои мо ба шумо маъқуланд? Мехоҳед мундариҷаи ҷолибтарро бубинед? Бо фармоиш додан ё тавсия додан ба дӯстон моро дастгирӣ кунед, 30% тахфиф барои корбарони Habr дар аналоги беназири серверҳои сатҳи ибтидоӣ, ки аз ҷониби мо барои шумо ихтироъ шудааст: (бо RAID1 ва RAID10, то 24 ядро ва то 40 ГБ DDR4 дастрас аст).
Dell R730xd 2 маротиба арзонтар? Танҳо дар ин ҷо дар Нидерландия! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - аз $99! Дар бораи хондан
Манбаъ: will.com