Рубрика «преобразование фурье»

Применение преобразования Фурье для создания гитарного тюнера на Android. Часть 1 - 1

В основе спектрального анализа звуковых данных лежит алгоритм, который носит название преобразование Фурье. При раскладывании исходного звукового сигнала на частотные составляющие, отдельные частоты называются гармониками. Основная гармоника определяет высоту звучания, а второстепенные гармоники определяют его тембр. Есть достаточно много мобильных приложений, которые используют преобразование Фурье для того, чтобы отобразить весь спектр частот (гармоник). Так же, есть мобильные приложения, которые служат для настройки гитар. Они работают по принципу: основная гармоника находится по самому высокому значению амплитуды в спектре. Такое утверждение не совсем верно, потому что основная гармоника определяется самой наименьшей из всех кратных этой гармонике, либо шагом между гармониками. Возникает необходимость найти способ, который позволит отобразить значение основной гармоники в спектре звукового сигнала.

В первой части статьи мы рассмотрим принцип работы дискретного преобразование Фурье, а также возможность записывать звуковые данные с Android устройства с помощью класса AudioRecord. Читать полностью »

Введение

Книги и публикации по цифровой обработке сигналов пишут авторы зачастую не догадывающиеся и не понимающие задач стоящих перед разработчиками. Особенно это касается систем, работающих в реальном времени. Эти авторы отводят себе скромную роль бога, существующего вне времени и пространства, что вызывает некоторое недоумение у читателей подобной литературы. Данная публикация имеет целью развеять недоумения, возникающие у большинства разработчиков, и помочь им преодолеть «порог вхождения», для этих целей в тексте сознательно используется аналогии и терминология сферы программирования.

Данный опус не претендует на полноту и связность изложения.
Читать полностью »

Функции шума и генерирование карт - 1

Когда я изучал обработку аудиосигналов, мой мозг проводить аналогии с процедурным генерированием карт. В статье излагаются принципы, связывающие обработку сигналов с генерированием карт. Не думаю, что открыл что-то новое, но некоторые выводы были для меня в новинку, поэтому я решил записать их и поделиться с читателями. Я рассматриваю только простые темы (частоту, амплитуду, цвета шума, использование шума) и не затрагиваю другие темы (дискретные и непрерывные функции, фильтры FIR/IIR, быстрое преобразование Фурье, комплексные числа). Математика статьи в основном связана с синусоидами.

Эта статья посвящена концепциям, начиная с самых простейших и заканчивая более сложными. Если вы хотите перейти сразу к генерированию рельефа с помощью функций шума, то изучите другую мою статью.
Читать полностью »

Ошибка процессора Intel Skylake приводит к зависанию компьютера во время сложных вычислений - 1

Группа немецких ученых из немецкого сообщества hardwaluxx.de обнаружила ошибку в работе процессоров Intel Skylake, приводящую к зависанию компьютера в процессе осуществления сложных вычислений. Позднее математики из проекта добровольных вычислений по поиску простых чисел Мерсенна (GIMPS) подтвердили наличие проблемы. Баг проявился в ходе работ по поиску простых чисел Мерсенна с помощью инструмента Prime95. Читать полностью »

Последние несколько десятков лет задача распознавания аккордов музыкальной композиции ставилась довольно часто. Казалось бы, этот не столь оригинальный сервис был и остается довольно распространенным среди приложений, работающих со звуком (Ableton, Guitar Pro), однако универсального, срабатывающего всегда алгоритма не существует до сих пор. В этой статье я постараюсь раскрыть одну из множества причин неидеальной работы подобных сервисов на примере алгоритмов, использующих в своей основе преобразование Фурье.

Большинство аудиоформатов хранит информацию в виде зависимости амплитуды от времени (например, .wav) или в виде коэффициентов частотного преобразования (.mp3, .aac, .ogg), однако современные сложные алгоритмы цифровой обработки сигналов работают с частотной составляющей звуков. Приходится иметь дело с двойным переходом, из амплитудной области в частотную, затем обратно. На данный момент осуществление такого переход без потерь в качестве является достаточно распространенной проблемой с множеством неоднозначных решений.
Читать полностью »

Оказывается, ещё в 19 веке существовали вычислительные машины, способные осуществлять сложнейшие математические расчёты. Один из уникальных экземпляров — гармонический анализатор Альберта Майкельсона. Прибор выполнял преобразование Фурье. Эта функция сегодня широко используется в информатике, обработке сигналов, физике, теории чисел, комбинаторике, теории вероятностей, криптографии и других областях.

В честь 100-летия гармонического анализатора Майкельсона опубликована бесплатная электронная книга с великолепными иллюстрациями, где описывается принцип действия этого замечательного прибора.

Стимпанк-компьютер Альберта Майкельсона - 1
Читать полностью »

Некоторые из вас, вероятно, видали на просторах сети эту задачку: какое число продолжает следующий ряд?
Нескучные интегралы
Предлагался такой очевидный правильный ответ:
Нескучные интегралы
Для тех, кому неочевидно, как он получен, предлагалось объяснение. Пусть Нескучные интегралы (ну и 1 при x = 0, хотя неважно). Тогда каждый член ряда — это значение следующего интеграла в цепочке:
Нескучные интегралы
Пока всё идёт хорошо, но тут внезапно:
Нескучные интегралы
В принципе, этого достаточно, чтобы повеселить друзей-математиков, но мне захотелось узнать, как вообще считаются такие интегралы и почему получается такой смешной результат. Если кому-то ещё охота тряхнуть стариной и вспомнить матан с функаном, прошу читать дальше.Читать полностью »

Смазанные изображения — один из самых неприятных дефектов в фотографии, наравне с расфокусированными изображениями. Ранее я писал про алгоритмы деконволюции для восстановления смазанных и расфокусированных изображений. Эти, относительно простые, подходы позволяют восстановить исходное изображение, если известна точная траектория смаза (или форма пятна размытия).
В большинстве случаев траектория смаза предполагается прямой линией, параметры которой должен задавать сам пользователь — для этого требуется достаточно кропотливая работа по подбору ядра, кроме того, в реальных фотографиях траектория смаза далека от линии и представляет собой замысловатую кривую переменной плотности/яркости, форму которой крайне сложно подобрать вручную.

Blind Deconvolution — автоматическое восстановление смазанных изображений
В последние несколько лет интенсивно развивается новое направлении в теории восстановления изображений — слепая обратная свертка (Blind Deconvolution). Появилось достаточно много работ по этой теме, и начинается активное коммерческое использование результатов.
Многие из вас помнят конференцию Adobe MAX 2011, на которой они как раз показали работу одного из алгоритмов Blind Deconvolution: Исправление смазанных фотографий в новой версии Photoshop
В этой статье я хочу подробнее рассказать — как же работает эта удивительная технология, а также показать практическую реализацию SmartDeblur, который теперь тоже имеет в своем распоряжении этот алгоритм.
Внимание, под катом много картинок!
Читать полностью »