Рубрика «фурье»

В этой заметке я не собираюсь причитать как старая бабка «всё разворовали, упыри!!», потому что не интересуюсь кто это делает и делает ли. Не интересует меня и излюбленная темка автомобилистов «задолбали эти ямки и колдобинки!», лично мне не на чем их объезжать: в вопросах выбора транспортных средств я предпочитаю ретранслировать мнение Андрея Рубанова из его книги «Йод» (э маст хэв ящитаю), в мирное же время есть велосипед и автобус. У меня нет и претензий к нашим ремонтным службам, кладущим, как о том пишут в этих ваших интернетиках, битумную смесь на дождик и снежок вопреки мнению этих самых интернетов. Я простой пешеход, и пока ещё меня устраивает сложившееся положение вещей.
Кстати, я и не математик вовсе, а всего-то студент а-ля математик-прикладник. Если кто не в курсе, это такие чуваки и чувихи (да простит меня офисный планктон), по долгу своих профессий вынужденные перерабатывать в алгоритмы математические формулы именитых и широко известных в узких кругах теоретиков. Эти наколенкеписаные алгоритмы в свою очередь работают сначала в прикладных исследованиях, а затем идут в прикладной софт, если вдруг по велению судьбы рынок возжелает закупить наработки математика-прикладника, погрязшего по уши в фортрано-матлабо-пропитоненных сорцах.
Так исторически повелось, что на студенческой скамье мне пришлось периодически решать задачи, за которые никакой другой более обеспеченный и, надо полагать, более разумный хомосапиенс не брался. И вот, по долгу своей студенческой стези познакомили меня с одной задачкой из области дорожно-строительных конструкций. Тема была «бесперспективняк». «О, чёт новенькое», — подумал я, и взялся за решение чисто в обмен на получение практических скиллов, бесплатно. Итоги работы меня немного удивили. Но обо всём по порядку, должным для гиктаймс стилем «научпоп для уставших за день сисадминов и начинающих лысеть погромиздов» ;)
Читать полностью »

Изучаем GNU Radio при помощи микрофона - 1

Прошлая статья про SDR и GNU Radio показала, что тема интересна сообществу. Учитывая, что про пакет GNU Radio информации на русском языке почти нет, да и на английском не всё понятно, я решил описать свои опыты с GNU Radio.

Про SDR и GNU Radio я уже писал в предыдущей статье. Напомню, моя цель показать, как перехватывать и даже излучать радио сигнал для управления устройствами умного дома (да и вообще IoT). Считаю важным привлечь внимание к безопасности в IoT. Но до этого нам ещё далеко… Для начала разобраться бы с GNU Radio!

SDR-приёмник есть не у всех, и мне показалось, что будет полезным показать, что можно сделать с GNU Radio с тем, что есть у каждого — а именно с микрофоном вашего ПК и наушниками.

Под катом несколько интересных экзерсисов со звуком.
Читать полностью »

При решении задач комбинаторики часто возникает необходимость в расчете биномиальные коэффициентов. Бином Ньютона, т.е. разложение image также использует биномиальные коэффициенты. Для их расчета можно использовать формулу, выражающую биномиальный коэффициент через факториалы: image или использовать рекуррентную формулу:image Из бинома Ньютона и рекуррентной формулы ясно, что биномиальные коэффициенты — целые числа.

Одним из методов, позволяющих значительно сократить количество вычислений, является применение Фурье преобразований и дискретных Фурье преобразований.

Наличие большого числа библиотек, реализующих Фурье преобразований (во всевозможных вариантах быстрых версий), делает реализацию алгоритмов не очень сложной задачей для программирования.
Реализованные алгоритмы являются частью библиотеки с открытым исходным кодом FFTTools. Интернет-адрес: github.com/dprotopopov/FFTTools
Читать полностью »

Угловая разрешающая способность – важнейшая характеристика любой телескопической системы. Оптика утверждает, что это разрешение однозначно связано с длиной волны, на которой осуществляется наблюдение, и с диаметром входной апертуры телескопа. С большими диаметрами, как известно, большая проблема. Вряд ли когда-нибудь будет построен телескоп больше этого.
Одним из способов значительного увеличения разрешающей способности является применяемый в радиоастрономии и радиолокации метод синтезирования больших и сверхбольших апертур. В миллиметровом диапазоне самую большую апертуру — 14 км — обещают формировать 66-ю антеннами проекта ALMA в Чили.
Лазерная локация, доплеровские изображения и синтез апертуры - 1
Перенос методов апертурного синтеза в оптическую область, где длины волн на несколько порядков меньше, чем у радиолокаторов, связан с развитием техники лазерного гетеродинирования.

Читать полностью »

Принято считать, что две базовые операции «машинного обучения» — это регрессия и классификация. Регрессия — это не только инструмент для выявления параметров зависимости y(x) между рядами данных x и y (чему я уже посвятил несколько статей), но и частный случай техники их сглаживания. В этом примере мы пойдем чуть дальше и рассмотрим, как можно проводить сглаживание, когда вид зависимости y(x) заранее неизвестен, а также, как можно отфильтровать данные, которые контролируются разными эффектами с существенно разными временными характеристиками.

Один из самых популярных алгоритмов сглаживания, применяемый, в частности, в биржевой торговле — это скользящее усреднение (включаю его в цикл статей по машинному обучению с некоторой натяжкой). Рассмотрим скользящее усреднение на примере колебаний курса доллара на протяжении нескольких последних недель (опять-таки в качестве инструмента исследования используя Mathcad). Сами расчеты лежат здесь.

Машинное обучение — 4: Скользящее среднее - 1

Читать полностью »

Обнаружение сигнала в шумах - 1
По роду своей деятельности мне приходится осуществлять контроль различных параметров наземных импульсно-фазовых радионавигационных систем (ИФРНС) «Чайка» и Loran-C. В этой статье я хочу поделиться одним из методов обнаружения времени прихода импульса ИФРНС при наличии шумов. Метод применим во многих задачах поиска сигнала известной формы.
Читать полностью »

image Однажды я прочитал в Википедии статью про Фурье-спектрометр, и мне захотелось самостоятельно сделать такой. Эта задача совсем не простая, но действующий макет спектрометра все же удалось сделать. Сразу предупрежу — это не инфракрасный спектрометр, так что особенно интересных измерений им не провести.

О том, как же работает Фурье-спектрометр, и как его можно сделать в домашних условиях — далее (осторожно, много картинок!).
Читать полностью »

Начнём с пианино. Очень упрощёно этот музыкальный инструмент представляет собой набор белых и чёрных клавиш, при нажатии на каждую из которых извлекается определённый звук заранее заданной частоты от низкого до высокого. Конечно, каждый клавишный инструмент имеет свою уникальную тембральную окраску звучания, благодаря которой мы можем отличить, например, аккордеон от фортепиано, но если грубо обобщить, то каждая клавиша представляет собой просто генератор синусоидальных акустических волн определённой частоты.

Когда музыкант играет композицию, то он поочерёдно или одновременно зажимает и отпускает клавиши, в результате чего несколько синусоидальных сигналов накладываются друг на друга образуя рисунок. Именно этот рисунок воспринимается нами как мелодия, благодаря чему мы без труда узнаём одно произведение, исполняемое на различных инструментах в разных жанрах или даже непрофессионально напеваемое человеком.

image

Читать полностью »

Девять лет назад я посещал курс физики в колледже, и мой профессор рассказал одну вещь, которая поразила меня. Я думаю, не будет преувеличением сказать, что это одно из наиболее широко используемых математических открытий — от оптики до квантовой физики, радиоастрономии, сжатия MP3 и JPEG, рентгеновской кристаллографии, распознавания голоса и МРТ. Этот математический инструмент называется преобразование Фурье, в честь французского физика и математика 18-го века Жозефа Фурье. Им пользовались даже Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик, чтобы декодировать структуру двойной спирали ДНК из рентгенограмм, произведенных Розалиндой Франклин. (Крик был экспертом по преобразованиям Фурье, он в шутку назвал свою книгу «Преобразования Фурье для орнитологов», чтобы объяснить суть Уотсону, заядлому любителю птиц).
Читать полностью »

Игра Жизнь и преобразование ФурьеМногие слышали о великом и ужасном быстром преобразовании Фурье (БПФ / FFT — fast fourier transform) — но как его можно применять для решения практических задач за исключением JPEG/MPEG сжатия — зачастую остается неясным вопросом.

Недавно я наткнулся на интересную реализацию игры «Жизнь» Конвея, использующую быстрое преобразование Фурье(!!!) — и надеюсь, оно поможет вам понять всю силу и универсальность этого алгоритма.Читать полностью »