ограбление high-tech

[basta-tragedy.livejournal.com]

в одном детективном сериале три девушки ограбили ювелирный магазин. витрины они разбили с помощью вот такого  iPod'a, на котором был записан ультразвуковой трек, который будто бы сделан программой, которая то ли конвертирует мп3 в ультразвук или делает ультразвук в формате мп3 - там в это не вникали особо. так вот, когда громко включали этот трек, от айпода исходили синусные волны, и стекло лопалось.
вопросы: 1. реально ли эти синусные волны могут лопать стекло? не обязательно толстое, как в тех витринах, а хотя бы какое-то. они на самом деле синусные?
2. реально ли, что эти волны могут исходить от айпода?
3. собаки вроде как чувствуют эти волны, а что происходит с ушами человека? т.е. если даже толстое стекло лопнуло, то наверняка что-то должно было произойти с барабанными перепонками.
4. можно ли записать такой ультразвуковой трек в формате мп3?
спасибо :)

Comments

[rundot.livejournal.com]

по х-кам формата мп3 максимально допустимая частота дискретизации - 48кГц. В соответствии с теоремой г-на Котельникова, после обратного преобразования, можно восстановить звук частотой, не превышающей 24кГц. Это, вообще говоря, уже ультразвук. Но для того чтобы разбить стекло, вполне хватит и слышимого диапазона частот. Единственное, выходная мощность звука должна на несколько порядков превышать ту, кот. выдают наушники айпода.

и, главное, В АЙПОД КЛАССИК НЕТ ВСТРОЕННОГО ДИНАМИКА.

но, вообще да, они вполне могли использовать записанную мп3, но для этого им пришлось бы тянуть с собой усилитель и колонки на несколько десятков киловатт.

[basta-tragedy.livejournal.com]

если честно, первая чать комента немного сложновата для меня)

а на счет динамиков, айподы у них были с такой штукой: http://eplus.com.ua/files/2008/Feb/krelldock250_663666602.jpgb , есть же такая байда с колонками, куда ставится айпод) но я так поняла, этого им было бы мало

[ikaktys.livejournal.com]

бокал для вина лопается рупорной "колонкой" на 400ватт RMS на расстоянии сантиметров в 30-40. Но у него есть явно выраженный резонанс и хорошая добротность, для плоского стекла, да закрепленного в рамах ну очень сложно мощу представить.
140dB (где то 1500-2000 ватт на 3-4m3) дают всего 200 паскаль.

[igorantarov.livejournal.com]

У меня друг неоднократно рассказывал историю как электрогитарой стекло вышиб... Неаккуратно размахнувшись и ударив... нет не по стеклу гитарой.. а всего лишь рукой по струнам. ) Усилок зашкалило.

Оно вообще реально? Может резонанс был?
Убедительно так рассказывал )

[ikaktys.livejournal.com]

очень маловероятно, у электрогитары да если по нескольким струнам ударить получится спектр приличной широты, все ватты усилителя поделятся по всем частотам и гармоникам, на каждый диапазон частот придется не сильно много.
Следовательно играть основную роль будет не резонанс, а общее звуковое давление. 120dB - это почти сразу п..ц ушам, но всего 20Pa, т.е. ~2кг/м2, оконному стеклу это маловато слишком. 134dB - болевой порог - 100Pa, 5кг на одну раму 1м*0.5м, тоже не особо много. А усилок всеравно не сможет выдать больше чем его БП способен дать и выходной каскад способен выдержать, хоть какой ему сигнал на вход подай.

[http://users.livejournal.com/_valerka_/]

Но если стекло висело "на честном слове" ))

[igorantarov.livejournal.com]

Понятно, спасибо за подробный расчет :)

Тут дело в том, что мне тоже сначала как-то не верилось. Но товарищ мне упоминал эту историю несколько раз (забывая что уже говорил). И говорил такие детали, что ему стекла покупать пришлось потом (не дома дело было). Потому недоверие отодвинулось )

Энивей, возможно там был какой-то фактор про который мы не знаем. Может действительно стекло плохое было, колонка рядом стояла, итп. 5кг, все же не 200 грамм.. пусть и по всей площади :)

[ikaktys.livejournal.com]

ты вначале спроси, какой у него усилок, сколько ватт, да не PMPO ли эти ватты, в реальные sinus/RMS, да какие колонки со сколькими dB на ватт. Я как то совсем не уверен что у него дома 2х1000 Ватт стоит.

[kincajou.livejournal.com]

самое смешное тут то, что эти рассуждения о дискретизации и т.п. годятся только для PCM-звука. MP3 формат несколько сложнее устроен

[rundot.livejournal.com]

я могу ошибаться, но, как мне кажется, дело не в PCM-звуке. даже наоборот, мп3 болле пригоден для разбивания стекла. психоаккустическое кодирование, в том числе, сглаживает гармоники верхних порядков, которые для резонанса со стеклом будут только помехой.

[rundot.livejournal.com]

психоакустическое, простите*

[oal.livejournal.com]

mp3 для начала режет все выше 20 килогерц или около того.

[fregimus.livejournal.com]

Да, в стекле образуется оксид зефира. Не надо приплетать научные термины, точные значения которых от Вас ускользают, хорошо? :-)

Я вот тут про МП3 объяснил: http://community.livejournal.com/useless_faq/8699818.html?thread=206870954#t206870954

[kincajou.livejournal.com]

PCMу пофиг. Запишите, что хотите.

[fregimus.livejournal.com]

Вы путаете горячее со сладким.

PCM (по-русски ИКМ) — способ оцифровки аналогового сигнала. При этом способе измеряется уровень сигнала, аналоговым образом смасштабированный в диапазон от -1 до 1. Уровень измеряется через фиксированные интервалы времени, называемые периодом дискретизации (а единица, деленная на это число — частотой дискретизации). Измереное значение сохраняется в виде числа. Например, формат 16 бит, 44,1 КГц (это формат компакт-диска) означает, что сигнал измерялся 44100 раз в секунду через равные промежутки времени, а результат измерения записывался в виде 16-битных чисел. Скорость информационного потока на CD составляет 44100 раз в секунду * 16 бит * 2 канала стерео = 1411200 бит/с, или 1,344 Мбит/с. Для интернета пока эта скотость великовата.

MP3, вернее, MPEG-2 layer 3, определяет метод сжатия этой оцифрованной в ИКМ цифровой информации. MP3, таким образом, находится поверх PCM, а не заменяет его. MP3 основан на «психоакустической» модели, которая позволяет выбросить из звука часть информации так, что человеческая система восприятия звука реконструирует ее с почти незаметными изменениями. Такая же идея заложена, например, в формат сжатия изображений JPEG: кодирование теряет детали там, где они нам почти безразличны. Например, MP3 с 128 Кбит/с вполне достаточен для записи обычной музыки (пуристы со мной не согласятся, но спорить я не буду), и сжимает файл с копией КД в ИКМ примерно в 11 раз при вполне терпимой потере качества.

[rundot.livejournal.com]

давайте не умничать?

стеклу совершенно пофигу, воздействуют на него несжатым икм или сжатым мп3. ибо, как уже было сказано, чтобы оно треснуло, не нужны частоты, лежащие выше 20кГц. Более того, есть два варианта - либо стекло разбивается от силы воздействия на него звуковых волн (и тут важна выходная мощность, и, в целом, низкие частоты, которое мп3 практически не затрагивает, даже более подходят для этого), либо от того что на него воздействуют волнами резонансной чатоты, здесь выходная мощность может быть на два порядка меньше, и нужно подобрать именно частоту. Эта частота находится В СЛЫШИМОМ ДИАПАЗОНЕ - т.е. 20-20кГц. И для того чтобы говорить о том что психоакустическая модель её "отрежет", надо, по меньшей мере, записать сигнал этой частоты, квантовать-дискретизировать, а потом пережать его мп-3 кодером, и посмотреть, что из этого выйдет.

я говорил о 1-м случае
эксперименты для 2-го не проводил ни я, ни вы.
и потому не надо блистать оксидом зефира и знанием алгоритмов кодирования, я тоже в курсе, как действуют кодеры.

[fregimus.livejournal.com]

> давайте не умничать?

Давайте-давайте. Объясните-ка мне, дурачку, что такое

> даже наоборот, мп3 болле пригоден для разбивания стекла. психоаккустическое кодирование, в том числе, сглаживает гармоники верхних порядков, которые для резонанса со стеклом будут только помехой.

+

> стеклу совершенно пофигу, воздействуют на него несжатым икм или сжатым мп3. ибо, как уже было сказано, чтобы оно треснуло, не нужны частоты, лежащие выше 20кГц.

Вопрос 1: что это за гармоники «верхних порядков», которые для резонанса со стеклом будут «только помехой»? Это те, которые значительно выше 20кГц? 40, 60, 80, 100, 120 кГц — это мп3 эти гамоники «режет», да?

> стекло разбивается от силы воздействия на него звуковых волн (и тут важна выходная мощность, и, в целом, низкие частоты, которое мп3 практически не затрагивает, даже более подходят для этого),

Вопрос 2: Что это за «сила волн»? Подробности, подробности! Мне вот, физику, об этом ничего не известно…

> я тоже в курсе, как действуют кодеры.

Мудило, ты гонишь! Найди у меня в том, что я написал, ошибку — банан получишь. Завидно, да, говном-то кидаешься и по прутьям скачешь, да? Ну-ну. Учиться надо было, а не говном кидаться. Впрочем, еще не поздно. Слив низощитан, иди думай. Ответы на вопросы, что я задал, дай себе, если хочешь поумнеть. Разговор окончен.

[rundot.livejournal.com]

скажите, вы тролль или просто любите сраться в комментах?

или в школе учились зубрить пока остальных учили думать?

просили объяснить - объясняю: гармоники верхних порядков - составляющие звукового сигнала, которые добавляют шум, изменяя синусоидальную форму сигнала, на синусоидальную с ярко вырженными экстремумами на частотах, к примеру, 5n, 6n, 7n. мп3-кодер сглаживает резкие перепады сигнала, в частности, изменение амплитуды сигнала на участках до 100мс, убирая эти экстремумы, тем самым косвенно помогая восстановить первоначальный сигнал.

к сожалению, я получал профессию не учителя, потому не очень хорошо представляю, как объяснять простые вещи тупым детям, поэтому объюсню вам на примере:

одновременно подаётся акустический сигнал двух частот - 500Гц и 2кГц. Благодаря эффекту интерференции, разница фаз этих сигналов превратит синусоиду 500Гц в гребёнку, похожую на ту, которые вы видите на кардиограмме. Но, мп3-кодер сгладит перепады этой гребёнки, и полученный на выходе сигнал будет больше напоминать первоначальную синусоиду.

сила волн - я обозвал так давление звука. вопрос не был призван разжигать холивар, и, я уверен, все кроме вас поняли, о чём речь. потому что читают, вдумываясь в смысл, а не выискивая знакомые слова.
но, на всякий случай, объясню, ввиду ваших больших пробелов в образовании:
звуковая волна имеет определённый импульс, часть которого передаётся телу, находящемуся в звуковом поле. т.е. чем больше первоначальный импульс волны, тем больше будет давление на тело.

мне в целом понятен такой вид людей, которые услышав что речь идёт о чём-то, про что они слышали краем уха, считают себя мессией, единственно способным донести до остальных данные о том, как работает кодер pcm, mp3 или что такое квантование.

странный вы физик - с закрытыми глазами, неспособный думать, и выдающий на-гора только заученные формулировки и цитаты с вики.

[fregimus.livejournal.com]

Хорошо. Давайте не будем ругаться. Я не тролль и больше всего не люблю, как Вы выразились, «сраться».

> или в школе учились зубрить пока остальных учили думать?

Только не наезжайте на меня лично и не получите того же взамен. Договорились?

Очень многое из того, что выше сказано, сказано неверно. Дело в том, что этот предмет я знаю очень хорошо. Я могу Вам объяснить, без ругани и спокойно, в чем Ваши ошибки и чего именно Вы недопонимаете. Но только если Вы хотите слушать, если Вы действительно предполагаете добрую волю и желание помочь (я отписываюсь от этой группы по другим причинам, и у меня нет никакого желания «блистать знаниями», которых у меня нет). Рассказать? Только честно, без наездов — Вы должны быть готовы слушать.

[kincajou.livejournal.com]

я ничего не путаю, просто вы не поняли. Я имел в виду не процесс кодирования, а формат хранения данных. PCM-форматы - несжатые, не обработанные никак - хранят всё то, что было оцифровано (и искажено в полном соответствии с теоремой Найквиста-Котельникова). Сжатые lossy-форматы, к которым относится mp3, хранят не сами отсчёты, а инфу, по которой часть из них можно восстановить

Не надо мне это рассказывать, я это знаю и так.

[fregimus.livejournal.com]

Это хорошо, что знаете. Я-то откуда знаю? Вы же это ловко скрываете. :-)

> искажено в полном соответствии с теоремой Найквиста-Котельникова

Эт как? Вроде еще вчера эта теорема говорила о восстановлении абсолютно точной копии сигнала… На то она и теорема, что рассматривает теоретическую, идеальную систему. Ну, то есть можно сказать, конечно «сумма углов треугольника отличеатся от двух пи в полном соответствии с теоремой Евклида» — в том смысле, что не отличается ни капельки, но это какой-то словесный заход из-за угла на задний двор. Нет?

Что МП3 хранит не отсчеты — совершенно верно, конечно. Но там есть другие тонкости, которые, Вы, конечно, безусловно, знаете, поэтому я о них ничего не скажу. :-)

[kincajou.livejournal.com]

эта теорема не говорит о восстановлении абсолютно точной копии сигнала. Те более при частоте дискретизации всего лишь в два раза большей, чем частота сигнала. Строго говоря, абсолютно точно сигнал восстановить нельзя вообще никакими средствами - мешает дискретизация и по времени, и по амплитуде.

Основная тонкость мп3 в том, что даже если дискретизация исходного сигнала была в 48 кгц, то это ещё ни о чём не говорит, т.к. при сжатии могли порезать старшие коэффициенты (не помню, как это по-научному называется, а книжка далеко лежит) - в итоге получится поток в, скажем, 8 кбит. И никаких там "теоретически возможных" 24 кгц не будет ни за что

[fregimus.livejournal.com]

> эта теорема не говорит о восстановлении абсолютно точной копии сигнала.

Сделайте мне одолжение, раз уж себе не хотите, прочитайте учебник еще раз. Ничего страшного в том, что вещи забываются, нет; страшные вещи начинаются, когда мы думаем, будто эти наши остатки знаний и есть знания.

Во первых, ТКН говорит о восстановлении абсолютно точной копии сигнала — она как раз и формулирует критерии, при соблюдении которых сигнал может быть идеально и однозначно восстановлен. Во-вторых, она не имеет дела с квантизацией, сигнал в ней рассматривается как f[n], n=1,..., -1 <= f[n] <= 1. Практическое ограничение частоты происходит еще, кроме квантизации, и по другим причинам, напр. необходимость в идеальном аналоговогом фильтре (А[f]=1, f < fd и A[f]=0, f > fd); такой фильтр на практике невозможен. Но не путайте практику со сферическим конем: ТКН говорит исключительно о коне.

Про МП3 в области ультразвука говорить не следует, поскольку нет психоакустической модели для ультразвука, и я даже догадываюсь, почему ее нет, так что MP3 в данном контексте — лажа из лаж. С другой стороны, синусоидальный волна сигнал любой частоты и постоянной апмлитуды несет 0 bps, так что сжимать его можно разными другими методами чрезвычайно эффективно! :-))

(Испр. неск. опечаток — их было по-свински много.)

[kincajou.livejournal.com]

Вполне возможно, что я чего-то не знаю или не понимаю, я не всезнатец и никогда не пытался себя за такого выдавать.
Вот картинка (у меня нет подходящего редактора, поэтому рисовал в чём попало):

На первом графике я постарался изобразить некий синусоидальный сигнал
На втором - результат прохождения сигнала через устройство выборки-хранения (допустим, по амплитуде у него нет дискретности)
Как из этой штуки восстановить обратно синус?
Если пропустить через ФНЧ, то меандр превратится в нечто более гладкое. Но это не будет синусом... или будет?

[fregimus.livejournal.com]

Сначала я отвечу на вопрос коротко и неясно: да, ФНЧ. Будет синусоида, ибо высшие гармоники ФНЧ отрежет.

Теперь подробности. Во-первых, требование теоремы здесь нарушено: она требует, чтобы частота дискр. превышала удвоенную высшую частоту сигнала: fs > 2f. При равенстве возникает неоднозначность, как на этой картинке (http://en.wikipedia.org/wiki/Image:CriticalFrequencyAliasing.svg).

Во-вторых, нижний график не совсем верен. В теории обработки сигнала в дискретном времени (DSP) время по настоящему дискретно: никаких «горизонтальных черточек» на графике нет. Традиционно рисуют маленькие закрашенные кружочки, изображающие отсчеты, и опускают из каждого тонкий перпендикуляр на ось абсцисс.

В теории, чтобы перейти из дискретного времени в непрерывное, отсчет с номером n умножают на функцию sinc(t) (http://mathworld.wolfram.com/SincFunction.html) = sin (пt-n)/(пt-n). Сумма этих функций и восстановит исходную синусоиду.

Откуда берется такая странная функция? Она представляет обратное преобразование Фурье АЧХ идеального ФНЧ, «ступеньки». Конволюция (эта математическая операция умножения и сдвига с последующим суммированием так называтся) ядра фильтра (а ядром нашего ФНЧ будет как раз sinc(t)) с дискретным сигналом как раз и описывает аналоговую фильтрацию на выходе ЦАП. В жизни такой фильтр был бы невозможен, и, чем ближе мы к идеальному фильтру—ступеньке, «каменной стене», тем сложнее и дороже будет фильтр. 41000 Гц — компромисс между запасом по частоте и объемом носителя, чтобы «умять» на КД целых 60—70 минут звука. Это технически очень жесткое ограничение: фильтр должен быть линейным до 20000 Гц, но пропускать, в наилучшем случае, -90 дБ на чатоте 20500 Гц (сколько это будет дБ на октаву? :-)) Разумеется, там применяются кое-какие цифровые хитрости — такой аналоговый фильтр построить, наверное, просто невозможно.

Если Вы читаете по-английски, есть несколько книг, которые стоят того, чтобы их прочитать.

Я учился по Оппенхайму (A. Oppenheim) (http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/oppenheim/). Это очень сложная книга, но — это все-таки университетский курс. Если заниматься DSP серьезно, то этот или подобный курс нужен. Для инженеров есть замечательая книга Смита, которую можно, кстати, загрузить целиком в PDF (http://www.dspguide.com/pdfbook.htm). Она читается очень легко — можете начать с нее. Ничего более «популярного» по DSP я не видел. Очень рекомендую обе.

В статье на Википедии есть ссылка на оригинальную стaтью Шеннона (http://www.stanford.edu/class/ee104/shannonpaper.pdf), где он формулирует и доказывает эту теорему (почему ей присвавивали также имена Котельникова, Найквиста и Раабе в разных комбинациях — загадка).

Саму статью в В.п. не читал, только вот картинки оттуда порекомендивать могу. Картинки, на мой взгляд, правильные. :-)