Тема: Анализ звуковых спектров

[barbucha]

Может у кого есть идея как анализировать звуковые спектры непонятного происхождения
и пробовать находить в них закономерности.

Например анализировать белый шум и тому подобное.
Основой анализа является быстрое преобразование Фурье
оно работает с комплексными числами
действительная часть = отсчетам амплитуды звукового сигнала
мнимая часть = 0
после БПФ получается 2 набора чисел
из них можно получить спектр фаз и спектр амплитуд.

вопрос что будет если
мнимая часть не = 0 , а заменена чем-то другим
например
действительная часть = отсчетам амплитуды звукового сигнала
мнимая часть =  отсчетам амплитуды звукового сигнала

если звуковой файл фрактальный или носит признаки акустической голограммы
как это проверить при помощи математики?

Например если удастся воспроизвести
Поляризационный лазерно - радиоволновой спектрограф.
и получить звуковые файлы которые якобы обладают свойством голограмм где любой участок спектра файла сохраняет все свойства голограммы.
Тоесть получить библиотеку звуков химических элементов.
Например есть библиотека wav файлов различных химических элементов
как сделать чтобы программа сравнивала и определяла какой спектр какому химическому элементу отвечает?

[Gall]

Звук-то тут при чем? Обычное колебание, не обязательно звуковое. Надо делать Фурье, но не одномерное, а 4-мерное, по пространству и времени. Мнимая часть отвечает за фазу. Читайте методы матфизики, там как раз про это. Имейте в виду, что БПФ не годится, а расчет придется делать, быть может, через функции Грина. Решение есть, я его знаю, но это тема для курса лекций на семестр, а не для форума. Очень сложно.

[barbucha]

чем Фурье для звука отличается от Фурье для картинки

Мнимая часть отвечает за фазу

вообще то фаза єто арктангенс (действительная часть / мнимая часть)

амплитуда это корень квадратный из суммы квадратов действительной и мномой части
вы Делфи знаете ?

Звук-то тут при чем?

если не вдаваясь в подробности и проверки взять установку Гаряева и по очереди туда положить различные химические элементы и сделать с них звуковые спектры в виде wav файлов они не сжимают информацию.
Можно ли потом при помощи такой библиотеки попробовать вычислить химический спектр на основании полученного спектра неизвестного элемента.

[Gall]

чем Фурье для звука отличается от Фурье для картинки

Размерностью. Звуковой сигнал с микрофона - одномерный. Картинка минимум двумерная.

Мнимая часть отвечает за фазу

вообще то фаза єто арктангенс (действительная часть / мнимая часть)

амплитуда это корень квадратный из суммы квадратов действительной и мномой части

Это обычно называется "модуль" и "аргумент" комплексного числа.

Когда мы делаем сигнал чисто действительным, мы просто приравниваем нашу фазу нулю. Мы можем это сделать, потому что "ноль" фазы неопределен, мы его можем выбрать произвольно. После преобразования аргументы комплексных чисел дадут нам отличие реальной фазы от выбранного нами "нуля".

Мы можем изначально взять комплексный сигнал - это будет значить, что мы выбираем "ноль" фазы в другом месте. Так делают, например, в квантовой механике. Это в электронике выбирают ноль из действительности чисел. В КМ волновая функция и так комплексная, и ноль там выбирают, например, в центре атома - так удобнее. В результате аргументы всех коэффициентов Фурье соответственно меняются.

Всегда можно делать Фурье над комплексными числами. Выбор именно действительных чисел как входа для БПФ связан просто с тем, что мы не любим комплексные числа и не хотим с ними работать лишний раз зазря.

вы Делфи знаете ?

Знаю, и именно поэтому не буду с ним работать даже под расстрелом. Математику писал бы на Питоне. Можно на R.

Звук-то тут при чем?

если не вдаваясь в подробности и проверки взять установку Гаряева и по очереди туда положить различные химические элементы и сделать с них звуковые спектры в виде wav файлов они не сжимают информацию.
Можно ли потом при помощи такой библиотеки попробовать вычислить химический спектр на основании полученного спектра неизвестного элемента.
[/quote]

Очевидно, что нет, причем сразу по многим причинам. Простейшая из них - теорема Котельникова, информационная плотность сигнала.

Вообще давайте будем говорить не об "установке Гаряева", а о спектрометре комбинационного рассеяния. Именно так называется установка, в которой луч света падает на вещество, возвращается в установку, интерферирует с исходным лучом и из этого извлекается информация. От установки Гаряева это отличается способом снятия информации и получающимся ее потоком - не какие-то жалкие "звуковые" колебания, а мега- и гигагерцы огромного потока данных.

Wikipedia: Рамановская спектроскопия

[barbucha]

теорема Котельникова

да частота дискретизации должна быть в 2 раза выше максимальной частоты сигнала.

Есть тема акустическая голография.
Если голограмма в звуке то можно взять любой кусок спектра и он будет иметь свойства всего спектра?

еще можно анализировать такое
http://www.technofresh.ru/technology/appearance/Psychokinetics.html
РАБОТЫ В МИФИ

 

В России, по следам работ Джана, опыты по психокинетике начались в 1995 году, в Центре студенческих инициатив технопарка Московского инженерно-физического института под руководством доктора технических наук профессора Ю.А. Попова.

 

Human EnergyОдной из последних разработок стал комплекс мониторинга психоэмоционального фона. Он состоял из подключенного к обычной звуковой плате компьютера генератора шума, помещенного в экранирующий от внешнего электромагнитного воздействия кожух, и специализированного программного обеспечения. Сначала компьютер составлял первичный «спектральный портрет» генератора шума. Затем фиксировались отличия, вызываемые присутствием оператора. Была поставлена задача определения психоэмоционального состояния оператора по его индивидуальному «спектральному портрету». По результатам экспериментов оказалось возможным различить не только состояния сна и бодрствования, но и примерный тип интеллектуальной деятельности, которой занимался оператор. Более того, результаты, как и в работах Джана, сохраняли повторяемость при удалении оператора от комплекса до нескольких десятков километров.

 

На этом оборудовании был также поставлен ряд экспериментов по мониторингу общего психоэмоционального фона, для чего комплекс установили в одной из квартир московского района Марьинский парк. Получение и обработка данных велись в непрерывном режиме.

 

Анализ результатов работы показал уверенное отличие ночного и дневного времени суток, рабочих и выходных дней. Явный всплеск активности проявлялся в период окончания рабочего дня.

 

К 2000 году удалось получить ряд статистически достоверных результатов, которые были представлены на 4-й и 5-й Московских международных телекоммуникационных конференциях студентов и молодых ученых. В дополнение к работам Джана, было показано, что в различных эмоциональных состояниях наблюдаются разные «спектральные портреты», а также было выявлено остаточное влияние воздействия оператора на установку в течение некоторого времени после его ухода.

[Gall]

теорема Котельникова

да частота дискретизации должна быть в 2 раза выше максимальной частоты сигнала.

Не только и не столько это.

В преобразовании Фурье изначально вообще никакой дискретизации нету. И поэтому на выходе Фурье мы имеем ровно столько информации, сколько было на входе. Если на входе был терабайт, на выходе тоже будет терабайт. Если мы где-нибудь эту информацию продискретизируем, неважно как, то мы соответствующее количество информации и потеряем.

В случае одномерного сигнала и равномерной дискретизации теорема Котельникова дает хорошо известный в электронике результат - частоты выше половины частоты дискретизации не пишутся. Но есть и другие результаты. Например, если сигнал был двумерным, из него не сделать одномерный. И тем более если он был трехмерным.

Интересное следствие получается, если писать оптическую голограмму. Среда записи голограммы - фотоэмульсия - трехмерна. Изображение - четырехмерно: три пространственных измерения и спектр частот. Поэтому мы можем записать либо объемное изображение, но черно-белое (или RGB-цветное, то есть по сути три черно-белых), что обычно называется "голограмма", либо полноцветное (с точным воспроизведением спектра), но плоское (это называется фотография Липпмана). Потому что 4 измерения в 3-мерную эмульсию не лезут никак, и одним придется жертвовать. А если пожертвовать точными знаниями длины волны и некоторых фаз изображения, то можно получить изображение "объемное", но влезающее в 2 измерения, и тем самым записать голограмму по методу Лейта-Упатниекса, на тонкой эмульсии.

Есть тема акустическая голография.

Есть. В принципе ничем от оптической не отличается, только вместо световых волн звуковые волны. Волнами на поверхности воды тоже "голограмму" можно сделать - например, торчащих из воды камней. Были бы волны...

Если голограмма в звуке то можно взять любой кусок спектра и он будет иметь свойства всего спектра?

Нет.

Грубо говоря, Голограмма = Фурье. Голограмма - разновидность преобразования Фурье в пространстве, только делается оно не вычислительно, а за счет сложения волн. (Математика под всем этим. Действительно, согласно принципу Гюйгенса-Френеля, волна в каждой точке пространства складывается из волн, приходящих из всех остальных точек. Ее можно записать как интеграл по всему пространству от таких волн, то есть интеграл от a(r)e^ikr по dr. Легко видеть, что этот интеграл с точностью до нормировки совпадает с интегралом Фурье. Точные формулы имеются в большинстве учебников оптики; см. также английскую версию статьи на Википедии.)

Акустическая голограмма - это запись интенсивностей звука во многих точках сразу. Обратное преобразование Фурье (по чудесному капризу математики совпадающее с прямым с точностью до переворота фазы!) позволит по этим точкам восстановить исходную картину волн в пространстве. Теорема Котельникова тут выглядит так: надо, чтобы микрофоны в пространстве были хотя бы вдвое чаще, чем самая короткая волна звука. (В оптической голографии то же самое, и это значит, что разрешение фотопластинки должно быть несколько тысяч линий на миллиметр; обычная фотопленка так не умеет, нужны специальные материалы и проявители). Для звука практически это реализуют, например, так. Берем большой плоский лист, посыпаем песком. Каждая песчинка - "микрофон". Включаем звук. Песчинки встряхиваются и смещаются. Там, где звук был громче, там смещение больше. Если песок белый, а фон черный, становятся видны темные и светлые полосы. Остается сфотографировать и обсчитать.

еще можно анализировать такое

Публикаций, в которых бы действительно подтверждалась повторяемость психокинетики, не существует. А вот фальсификаций - полно. Не стоит лезть в этот гадюшник, не обладая большим опытом отделения истинных публикаций от подделок. Если сравнивать науку с карточными играми, то наука - это спортивный бридж или хотя бы казиношный "блэк джек", а лженаука - тюремное "очко". Как известно, в карты с шулерами играть не стоит.

Характерными отличительными чертами псевдонаучной теории являются:

    - Игнорирование или искажение фактов, известных автору теории, но противоречащих его построениям.
    - Нефальсифицируемость, то есть принципиальная невозможность поставить эксперимент (хотя бы мысленный), результат которого мог бы опровергнуть данную теорию.
    - Отказ от попыток сверить теоретические выкладки с результатами наблюдений при наличии такой возможности, замена проверок апелляциями к «интуиции», «здравому смыслу» или «авторитетному мнению».
    - Использование в основе теории недостоверных данных (т. е. не подтверждённых рядом независимых экспериментов (исследователей), либо лежащих в пределах погрешностей измерения), либо недоказанных положений, либо данных, возникших в результате вычислительных ошибок. К данному пункту не относится научная гипотеза, чётко определяющая базовые положения.
    - Введение политических и религиозных установок в публикацию или обсуждение научной работы. Этот пункт, впрочем, требует внимательного уточнения, так как иначе Ньютон, например, попадает в разряд лжеученых, причём именно из-за «Начал», а не из-за позднейших работ по теологии.
    - Более мягкая формулировка этого критерия: принципиальная и сильная невычленимость научного содержания работы из прочих её составляющих. В современной научной среде автор, как правило, должен самостоятельно вычленять научную составляющую и публиковать её отдельно, не смешивая явно с религией или политикой.
    - Апелляция к средствам массовой информации (прессе, телевидению, радио, Интернет), а не к научному сообществу. Последнее проявляется в отсутствии публикаций в рецензируемых научных изданиях.
    - Претензия на «революционный» переворот в науке и технологиях.
    - Использование понятий, означающих феномены, не фиксируемые наукой («тонкие поля», «торсионные поля», «биополя», «энергия ауры» и так далее);
    - Обещание быстрых и баснословных медицинских, экономических, финансовых, экологических и иных положительных эффектов.
    - Стремление представить саму теорию или её автора жертвой «монополии» и «идеологических гонений» со стороны «официальной науки» и тем самым отвергнуть критику со стороны научного сообщества как заведомо предвзятую.

Если видите такие признаки - держитесь лучше в стороне от этих людей. Пусть с ними разбираются более опытные специалисты. Посчитайте, кстати, ради интереса, под сколько пунктов попадают работы Гаряева. У меня получается 7-8 баллов из 10, однако.

[barbucha]

auraki.com/psix.rar

скан статьи Джана в журнале для инженеров

[Gall]

Замечательный пример того, как в статье можно очень много болтать и ничего не сказать по существу. Автор приводит какие-то результаты, но толком их не интерпретирует, и я тоже интерпретировать не могу - недостаточно информации. Автор пишет какие-то формулы, вроде бы даже из квантовой механики - так там ни выводов, ни следствий нету, только набор каких-то постулатов, тоже невозможно ничего интерпретировать. "Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе..."

Это не лженаучная статья. Но это и не научная статья. Это больше всего похоже на какое-то эссе, поток мыслей автора, из которого невозможно сделать никаких выводов. Даже точка зрения автора не очень-то ясна.

[barbucha]

а это
    Dr. Roger Nelson. Roger Nelson's professional degrees are in experimental psychology, with a special focus on the lesser known aspects of perception. His research designs take advantage of a background including physics, statistical methods, and multi-media production. From 1980 until his retirement in 2002, he was the coordinator of experimental work in the Princeton Engineering Anomalies Research (PEAR) lab in the School of Engineering and Applied Science, Princeton University. Building on experiments that showed effects of intention on sensitive electronic devices, Roger developed research designs to study coherent consciousness in groups of people. Broadening this research to the grand scale, he founded the Global Consciousness Project (GCP) in 1997, and continues to direct the project in its second decade. As the GCP matures, Roger gives more time to speaking and writing about our interdependence and interconnection, and the growing need for global awareness leading to a true global consciousness. The project website is http://noosphere.princeton.edu/

[Gall]

Это "контрольный эксперимент", чтобы ученых не обвиняли в предвзятости и инквизиторстве.

Логика простая. Если есть необработанная, необсчитанная статистика, неизученные зависимости - надо обсчитать и изучить. Почти наверняка ничего не получится, но отрицательный результат - тоже результат. Зато будет полная уверенность, что сделано все возможное.

Проверяемая гипотеза: "случайности неслучайны". То есть, существует какой-то глобальный источник "команд", который управляет Землей и/или Вселенной. Такое может быть, например, если на самом деле мы живем в "Матрице". Подобный эксперимент должен это опровергнуть или подтвердить.

---

Еще раз хочу подчеркнуть, что никто никогда не объявляет явление "лженаучным", потому что "этого не может быть никогда". Бывает, что объявляют человека "лжеученым", и это бывает тогда и только тогда, когда человека поймали за руку на подделке результатов или на чем-то подобном. Даже если я выскажу гипотезу, что Луна состоит из швейцарского сыра, никто не обвинит меня в лженауке. Это просто гипотеза. Что хочу, то и выдумываю. Если я начну эту гипотезу проверять, облучая Луну лазерами, это тоже не лженаука. Что хочу, то и делаю. Но скорее всего кто-нибудь из астрономов предложит мне посмотреть в телескоп. И вот если я, видя своими глазами в телескоп Луну, видя, что я неправ, ВСЕ РАВНО буду утверждать, что Луна состоит из швейцарского сыра - вот ТОГДА я стану лжеученым. Другой способ стать лжеученым - объявить, что я прав, потому что во время эксперимента мне на голову нагадил воробей, и это доказывает мою теорию. Я понятно объясняю?

[barbucha]

Выбор именно действительных чисел как входа для БПФ связан просто с тем, что мы не любим комплексные числа и не хотим с ними работать лишний раз зазря.

просто звуковой файл это набор последовательности амплитуд.
БПФ уменьшает количество операций вычислений.

Так можно ли математически проверить звуковой файл на фрактальность?

[barbucha]

будет ли разница в вычислении БПФ в таких вариантах

1 вариант
действительная часть = отсчетам амплитуды звукового сигнала
мнимая часть = 0

2 вариант
действительная часть = 0
мнимая часть = отсчетам амплитуды звукового сигнала

Когда мы делаем сигнал чисто действительным, мы просто приравниваем нашу фазу нулю. Мы можем это сделать, потому что "ноль" фазы неопределен, мы его можем выбрать произвольно. После преобразования аргументы комплексных чисел дадут нам отличие реальной фазы от выбранного нами "нуля".

мнимая часть  это фаза. в каких единицах ее задавать в градусах или в чем?

Размерностью. Звуковой сигнал с микрофона - одномерный. Картинка минимум двумерная.

где можно найти математические формулы для него?

есть 2 вида БПФ прореживание по частоте и по времени
чем они отличаются?

о глобальном эксперименте с генераторами случайных чисел

Непознанное / Телекинез (2012.09.04)

[Gall]

Так можно ли математически проверить звуковой файл на фрактальность?

Смотря на какую фрактальность. Зависит от определения. Если проверить, похожа ли часть спектра на весь спектр - так это можно даже вручную. Если фрактальную размерность посчитать, тут сложнее.

[Gall]

будет ли разница в вычислении БПФ в таких вариантах

1 вариант
действительная часть = отсчетам амплитуды звукового сигнала
мнимая часть = 0

2 вариант
действительная часть = 0
мнимая часть = отсчетам амплитуды звукового сигнала

Нет. Точнее, просто в ответе действительная и мнимая часть тоже поменяются местами. Физический смысл этого - перед вычислением ко всем фазам добавить 90 градусов, а после вычислений из каждой фазы вычесть 90 градусов. Практический смысл таких манипуляций (только сдвиг фазы надо делать не на 90 градусов тогда) - чтобы в процессе вычислений не получались слишком маленькие числа, ибо с большими числами расчет на компьютере точнее получается.

мнимая часть  это фаза. в каких единицах ее задавать в градусах или в чем?

z = x + i*y
амплитуда = sqrt(x^2 + y^2)
tan(фаза) = x/y
фаза в радианах, как всегда в тригонометрии

Размерностью. Звуковой сигнал с микрофона - одномерный. Картинка минимум двумерная.

где можно найти математические формулы для него?

Вывести.

Общая формула преобразования Фурье выглядит так:

Здесь интеграл берется по всему пространству. Здесь w и x - вектора.

В частном случае, если пространство одномерно, w и x - это просто числа (скаляры), интеграл становится обычным. Если еще потребовать, чтобы w брались на сетке с постоянным шагом, то этот интеграл можно взять руками, он превращается в такую сумму:

Это "дискретное преобразование Фурье". Можно сделать то же самое и для многомерного случая, тогда формула будет содержать соответственно столько знаков суммы, сколько измерений в пространстве.

http://www.sernam.ru/book_dms.php

В одномерном случае можно заметить, что в сумме есть одни и те же члены много раз. Поэтому суммировать можно не по порядку, чтобы не вычислять много раз одно и то же. Это и есть "быстрое преобразование Фурье". Но, к сожалению, оно годится только для простейших случаев, вроде звука.

есть 2 вида БПФ прореживание по частоте и по времени
чем они отличаются?

Просто два разных способа получить одно и то же.

о глобальном эксперименте с генераторами случайных чисел

А вот здесь уже кончается наука и начинается, в лучшем случае, демагогия. А может и настоящая лженаука.

Расскажу одну историю. В конце 19-го века одним из разделов науки был спиритизм. Такие люди, как Эдисон, вполне серьезно занимались созданием приборов для общения с духами. Но поскольку большинство этих людей были учеными, они подошли к этому со всей серьезностью. И довольно быстро выяснилось, что все спиритические сеансы делятся на два вида - неудавшиеся и мошеннические. Тем самым к началу 20-го века было убедительно доказано, что спиритизм "не работает". Лавочку прикрыли, а спиритизм исключили из списка наук.

Очень интересное описание разоблачений жуликов есть в книге В. Сибрука "Роберт Вуд".

[barbucha]

Зависит от определения. Если проверить, похожа ли часть спектра на весь спектр - так это можно даже вручную

какой формулой это проверить
чтобы написать программу

в программе Gold wave звуковой файл преобразуется в текстовый где идет набор амплитуд в диапазоне от 1 до -1
например взять 1000 амплитуд и как вычислить фрактальны они или нет

в фотошопе есть Фурье анализ изображений
можно узнать он делается по тех формулах что вы написали?

Говорят что призма раскрадывает свет в спектр Фурье
это спектр амплитуд, а как получить спектр фаз?