О винилофильстве и плёнколожстве

Откуда в цифровом звуке берётся шум? Он берётся из не вполне точного представления аналогового сигнала, так как для того, чтобы описать синусоиду, у нас имеется конечное количество координат по оси Y. В случае с компакт-дисками это 65536 возможных значений, так как у нас есть 16 бит — 15 бит на описание уровня плюс один бит на знак. 8-битные звуковые файлы, кстати, беззнаковые (во бардак!) Ось Х проблемы не представляет, в полном соответствии с теоремой Найквиста-Шеннона-Котельникова

Зависимость в децибелах отношения сигнал/шум от того, каким количеством уровней описывается сигнал, линейная, и рассчитывается как 20log10(2количество бит), или примерно 6.02 × количество бит.

Стойкие апологеты аналоговых носителей напирают на то, что, мол на цифровом носителе всего 65536 уровней, а на нашем-то тёплом ламповом виниле (или на магнитной плёнке) количество уровней аналоговое, т.е. неограниченное!!! Ага, ага. А вот хрен вам. С аналогового носителя точно так же можно достать конечное количество уровней сигнала, и для хорошего “дореволюционного” винила это число составляет примерно 2000 или 11 бит. Это даст предельное отношение сигнал/шум в районе 70 дБ — что, вообще-то, не так уж плохо. Это заметно лучше MP3-шек, например =))) Только винил надо хорошенько помыть-почистить, чтобы не было слышно пыли — она сильно портит впечатление.

В случае с плёнкой уже надо говорить более предметно — тут смотря какая плёнка. Наилучшее качество в домашних условиях давали катушечные магнитофоны — с них можно было тоже достать примерно 11 бит. Кассеты, когда только появились, были полное и окончательное говно, и давали где-то 6-битный звук. Этого было вполне достаточно для применения в диктофонах (для коих, их, собственно, и разработали), но недостаточно для качественного воспроизведения музыки. Тем не менее, их растущая популярность и сопутствующие постоянные улучшения в области электроники привели к тому, что постепенно они вышли на уровень катушечных магнитофонов, а с введением технологий типа Dolby и прочих улучшайзеров, даже немного превзошли их (катушечные магнитофоны к этому времени уже, ясен пень, никто не улучшал). Но — это при наличии хорошей кассетной деки, качественной студийной компакт-кассеты, и т.д. А восхищаться аналоговым носителем МК-60, сунутым в Электронику-302 можно разве что после третьей бутылки.

Что имеем с гуся? С гуся имеем то, что аналоговый носитель тоже, по сути, цифровой — количество вытаскиваемой с него информации конечно. Это для любого носителя справедливо — даже для 35mm фотографической плёнки. С неё — в идеале — можно достать 10 мегапикселей. Повторюсь — в идеале. Со снимков на советскую ч/б плёнку середины 1960х годов я вытягивал примерно 1 мегапиксель, не более.

Запуск паровоза

Какое прекрасное видео для любителей старых железяк. Редко такие бывают. Показан весь процесс запуска американского узкоколейного паровоза К-37 Микадо, что называется, “с нуля” — разжигание топки, смазывание, пуск турбогенератора, и т.д. Видео длится 37 минут, но на деле весь процесс занимает 6-7 часов. Очень трудоёмкая и кропотливая работа — совершенно неудивительно, что с появлением тепловозов паровозы так быстро вымерли. На машиниста тепловоза нужно учиться 2 года. Сколько надо учиться на машиниста паровоза — я себе даже не представляю. Лет пять минимум, наверное.

Черноморский GPS

Пишут, что при приближении к некоторым российским портам в Чёрном море, у кораблей начинает глючить GPS. Например, тяжёлый танкер, который быстрее 15 узлов не разгоняется принципиально, вдруг начинает идти со скоростью в 60-65 узлов, аки пограничный катер. Или же его местоположение вдруг резко меняется, на 25 миль в сторону берега. Обе неполадки могут привести к серьёзным последствиям.

Интересно.

Про формат MP3

Всё же прогресс — это явление многостороннее. И не все его стороны являются положительными. Вот по факту мы имеем то, что основной носитель музыки сейчас — это компьютерный звуковой файл, сжатый каким-то алгоритмом с потерями. MP3, AAC — в принципе, уже не сильно важно, суть-то похожая.

Задался вопросом, а насколько хуже звучит MP3 по сравнению с оригиналом? Ухо — это не измерительный инструмент. Уху это примерно одинаково.

Однако компьютеру виднее.

Берём любимую программу Adobe Audition (я её помню ещё когда она называлась Syntrillium Cool Edit). Создаём моно-файл 16/44.1 и генерируем там синусоиду 440 герц с четыремя гармониками. Включаем анализатор спектра и видим вот такую картину:

Видно пять основных полос с сигналом, немного шума.

А теперь сожмём этот файл в mp3 с любимым народом битрейтом 64 килобита на канал.

И видим следующее: откуда-то появился высокочастотный шум как между частотами сигналов, так и выше, аж почти до 3 килогерц (которых в оригинале вообще не было):

Ну и, чтобы выделить, чего туда добавил наш алгоритм сжатия, сделаем математическое вычитание одного сигнала из другого, и увидим следующую картину:

Красота, а? Звучит это как шипение магнитной плёнки. Если правильно понимаю, это связано с особенностями сжатия, и понижением точности дискретизации сигнала.

И ничего — люди слушают, радуются. Покупают дорогие наушники, усилители для наушников, и прочий хай-фай и хай-энд. Чтобы слушать вот эти ошибки дискретизации.

Добавить ложку дёгтя

Поглядел пару интересных видео, посвящённых ЦАП/АЦП и принципам цифровой передачи аналогового сигнала вообще. Многих вещей не знал, и кое-что до сих пор не понимаю. Например, мне до сих пор не очень понятно, как по двум дискретным точкам можно построить полноценный синусоидный сигнал. А ведь именно об этом говорит теорема Шеннона (Котельникова) — что сигнал частотой x можно полностью восстановить, если частота дискретизации составляет минимум 2x. Ну ок, синусоида за весь период проходит ноль трижды. Вот и взять три эти точки, значение которых равно нулю. Откуда здесь взять синусоиду? Решительно непонятно.

Но самым неожиданным открытием оказалось то, что при конечном мастеринге тех же компакт-дисков последним шагом является… добавление шума (дизеринг). Но тут я уже понял, почему — любая дискретизация сигнала вносит ошибку. Она маленькая, но она есть. Фишка в том, что если сигнал повторяющийся, ошибка будет получаться тоже повторяющейся — что в результате даст нелинейные искажения (гармоники). А гармоники человеческое ухо уже очень не любит — ему реально приятнее слушать пусть немного больше шума, но зато без гармоник. Конечно, шум стараются выбирать в той области, где чувствительность уха пониже — так он будет менее заметен.

Это не единственный пример того, когда сигнал специально ухудшают — если, например, не делать дизеринг при выводе цифрового видео, на сигнале могут быть заметны цветовые полосы и прочие артефакты. А таким придирчивым нам лучше немного шума, чем артефактов.

И про затмение

Мне очень понравилось. Очень сильное визуальное впечатление. Когда наступила темень, так по коже реально мурашки забегали.

А перед самим наступлением темноты ещё очень сильно впечатляет освещение — так как Солнце становится практически точечным источником света, тени резкие и чёткие шокапец. Потом, когда в обычное время наступает вечер, солнечный свет краснеет. А тут нет — солнечный свет остаётся своим 5780K (или какая там у него цветовая температура), только значительно тусклеет. Смотрится очень непривычно.

Сыну тоже понравилось, боюсь, только, что он не надолго запомнит.

Фотографий я, кстати, наделал мало. В основном снимал видео, на портативную камеру, а также у меня была на лбу гоупрошка. Хотя пару фоток короны сделал, снимал с эксповилкой от -4EV до +4EV с шагом в 1EV, итого где-то 9 изображений получилось. Надо будет теперь собрать в едну кучку (как это лучше сделать, интересно?).

Лидар

Офигеть техника дошла.

Лидарный модуль с протоколом I2C, измеряет дистанции до 2 метров с точностью 3% (6 см).

https://www.indiegogo.com/projects/tinylidar-the-maker-friendly-laser-sensor-arduino#/

Используется инфракрасный лазер; так вот несложный расчёт говорит нам, что расстояние в 6 сантиметров свет пролетает за 0.2 наносекунды. Капец блин, техника, способная измерять доли наносекунд — в каждый дом. Стоимость одной платы составляет всего 15 долларов.

Скоро вообще на Али будут продавать какую-нибудь фигню, при помощи которой школьники будут играться с квантовой запутанностью.

XCOM: Enemy Unknown*

Похоже, началось!

NASA опубликовало первую вакансию “Сотрудника по обороне планет” 🙂

https://www.usajobs.gov/GetJob/ViewDetails/474414000

А если серьёзно, то человек будет ответственен за то, чтобы на космических аппаратах, запускаемых на другие планеты, не была принесена земная жизнь в виде тех же бактерий.

*это игра такая компьютерная
https://ru.wikipedia.org/wiki/XCOM:_Enemy_Unknown

Мохнатый шмель на душистый хмель

А неплохо так себе продвинулись фотокамеры на телефонах. Дай мне это фото поглядеть лет 10 назад, я бы не подумал, что такое можно снять на телефон, с такой детализацией.

Шмель опыляет цветок подсолнуха, который вдруг прорезался у меня на заднем дворе.

Ваш пылесос за вами следит

Как известно, большинство роботов-пылесосов работают через самообучение, и спустя некоторое время после начала эксплуатации, они выстраивают внутри себя довольно подробный план дома. Они знают точные размеры комнат, где стоит мебель, и даже где висят люстры — так как сейчас в них встраивают камеру, которая смотрит вертикально вверх, это позволяет выстроить более точную карту по снимкам потолка.

И что происходит со всеми этими данными? Ну, пылесос их использует для построения наиболее эффективного алгоритма чистки дома. Но выяснилось страшное — что полученные таким образом планы домов также заливаются через интернет на серверы компании-производителя. И компания “АйРобот” (iRobot), производитель широко известных робот-пылесосов “Румба” (Roomba) объявила о планах продажи этих данных. Ну, чтобы, например, компания-прозводитель диванов могла присылать таргетированную рекламу тем, у кого дома нет дивана.

Как тут не вспомнить нетленку? “В Америке вы смотрите телевизор. В Советской России телевизор смотрит за вами!”

https://www.bleepingcomputer.com/news/technology/roomba-maker-preparing-to-sell-maps-of-your-home-to-advertisers/