Информация и звук

Женило В.Р.

Информация и звук

Учебник

2014-201?

 

Оглавление:

Введение.


Часть 1. Теоретические вопросы.


1.              Информация.


1.1.        Алгебра теории множеств.


1.2.        Элементы теории вероятностей.


1.2.1. Классическая теория вероятностей.


1.2.2. Колмогоровская  аксиоматическая теория вероятностей.


1.2.3. Формулы полной вероятности и Байеса.


1.3.        Элементы теории информации.


1.3.1. Бытовое и научное понимание информации.


1.3.2. Оценка количества информации.


1.4.        Компьютеры.


1.4.1. История зарождения компьютеров фон Неймановского типа.


1.4.2. Абстрактная машина Тьюринга. Алгоритмы.


1.4.3. Нейрокомпьютеры.


2.              Слуховое восприятие звука.


2.1.        Вариативность и инвариантность звуковых сигналов. Примеры («40» и «Бобров»).


2.2.        Диапазон частот сигналов гармонического типа, воспринимаемых человеческим слухом (почему он таков). Тест определения границ.


2.3.        Закон Вебера-Фехнера. Психоакустика.


2.4.        Мощность и громкость звука – объективная реальность и субъективное восприятие. Шкала децибел и мел. Эксперимент с удалением-приближением в 2 раза (6 дБ).


2.5.        Частота основного тона и высота голоса - объективная реальность и субъективное восприятие. Полутона и фоны.


2.6.        Эффект биения сигналов гармонического типа.


2.7.        Пифагорийский и равномерно темперированные музыкальные строи.


2.8.        Звуковое информационное поле слуха человека ("сетчатка").


3.              Основы спектрального анализа сигналов.


3.1.        Скалярное произведение сложных математических объектов (начнём с множества чисел).


3.2.        Ортонормированный базис в векторной алгебре.


3.3.        Ряды Тейлора (кому они нужны).


3.4.        Ряды Фурье (кому они нужны и почему).


3.5.        Адекватность рядов Фурье.


3.6.        Принцип неопределённости Гейзенберга. Временные окна (Чуи).


3.7.        Спектры и сонограммы (они отражают инвариантные структуры, с помощью которых возможна передача информации).


3.8.        Широкополосные и узкополосные сонограммы речевых (и только  их, оттуда и пошёл этот термин) сигналов - разные информационные модели звука (разные гармонические составы). Плавный переход от широкополосной к узкополосной сонограмме. Наиболее инвариантны – узкополосные сонограммы.


3.9.        Сонограмма, гармонограмма, вейвлетограмма, сонелеграмма.


3.10.   Фаза. Информативность фазового спектра – Ли, Оппенгеймер. Видео – когда слышим фазу – когда окно после преобразований очень велико.


3.11.   Скорости убывания амплитудных спектров с ростом частоты. На примере разрезов сигнала гармонического типа.


Часть 2. Прикладные вопросы.


4.              Амплитудно- и частотно-модулированные сигналы гармонического типа – лабораторная работа (AM-FM) (работа с инвариантными элементами).


5.              Следы AM сигналов гармонического типа (в звуковых и речевых сигналах).


5.1.        Свободно затухающие звуковые колебания как частный случай естественной амплитудной модуляции.


5.2.        Резонансные (собственные) колебания систем в природе: колокола, барабаны, скрип дверей, удары по поверхностям. Лабораторная работа – идентификация колокольчиков по звуку и двери по скрипу.


5.3.        Акустическая теория речеобразования.


5.4.        Следы артикуляции – резонансные явления (форманты) в динамике (инвариантные структуры).


5.5.        Информативность артикуляционных признаков. Слайды и Винькова.


6.              Следы FM сигналов гармонического типа (в звуковых и речевых сигналах).


6.1.        Откуда берутся обертона голоса (они инвариантны, а сами импульсы – нет)?


6.2.        Следы обертонов голоса в речи, пении, музыке. Аккорды (Чайковский).


6.3.        Лабораторная работа – какая нота взята исполнителем.


6.4.        Миоэластическая и нейрохроноксическая теории голосообразования.


6.5.        Голосовые доминанты в криминалистике. Проблема – конформизм и другие свойства интеллекта.


6.6.        Голосовые импульсы. Грудной резонатор.


6.7.        Тембр голоса.


6.8.        Редактирование следов звука (оставить только форманты, только обертона, шёпот из «40»).


6.9.        Эксперименты с «40» - мужской, женский, детский и снова мужской голос, шёпот.


6.10.   Эксперименты с «В саду цветёт георгин» - оценка информативности первых обертонов голоса..


6.11.   "Водяные знаки" в фонодокументе.


Часть 3. Дополнительные вопросы.


7.              Цифровое описание, анализ и обработка звуковых сигналов.


7.1.        Формы представления звуковых сигналов (акустическая, электрическая, магнитная, цифровая).


7.2.        Искажения, вносимые в описание звуковых сигналов при переводе их из одной формы в другую.


7.3.        Теорема Котельникова-Шеннона-Найквисти-…


7.4.        Идеи компрессированное описание звуков.


7.5.        Международные стандарты цифрового описания звука.


7.6.        Как выглядят сонограммы сигналов AM-FM после компрессии.


7.7.        Ресамплинг сигналов. Некорректный ресамплинг. Следы ресамплинга.


7.8.        Лабораторная работа «Радио «Маяк»».


8.              Дополнительные материалы.


8.1.        Логарифмические функции.


8.2.        Гармонические функции.


8.3.        Комплексные числа.


8.4.        Преобразование Фурье.


8.4.1. Обобщение преобразования Фурье и принципа Гейзенберга для покадрового спектрального анализа звуковых сигналов.


8.4.2. Преобразование Фурье-Гаусса (Чуи и вейвлет преобразования и их свойства).


8.4.3. Логарифм комплексного спектра = дБ + фаза.


8.5.        О возможности автоматического распознавания речи, автоматической идентификации личности по речи и автоматической очистки речевых и музыкальных сигналов от шумов и помех.


8.6.        Устойчивость систем. Нейрожизнь и теория Дарвина.


9.              Видеофильмы лекций.


9.1.        Краткий начальный курс «Введение в фоноскопию»:
Часть 1 – «Из истории звукозаписи» - короче (на диске и на
YouTube) и длиннее (на диске и на YouTube).
Часть 2 – «Инварианты в звуке» (на диске и на
YouTube).
Часть 3 – «Информация» (на диске и на
YouTube).
Часть …


9.2.        Нейроволны.


9.3.        Вариативность и инвариантность звуковых сигналов. Примеры («40» и «Бобров»).


9.4.        Тест определения границ диапазона частот сигналов гармонического типа, воспринимаемых человеческим слухом.


9.5.        Эффект биения сигналов гармонического типа. Самонастраивающаяся гитара.


9.6.        Лабораторная работа – AM-FM.


9.7.        Расчёт пифагорийского и равномерно темперированного музыкального строя.


9.8.        Эксперимент с удалением-приближением микрофона в 2 раза (6 дБ).


9.9.        Корректный и некорректный ресамплинг цифровых звуковых сигналов. Радио «Маяк».


9.10.   Звуковое информационное поле слуха человека ("сетчатка"). (Написать программу).


9.11.   Различия компрессированных звуков (WAV, MP3, OGG, WMA).


9.12.   Лабораторная работа - AM-FM.


9.13.   Идентификация колокольчиков по звуку и двери по скрипу. Разбивание бокала голосом.


9.14.   Следы артикуляции – резонансные явления (форманты) на цветной сонограмме.


9.15.   Голосовые импульсы. Грудной резонатор.


9.16.   Редактирование следов звука (оставить только форманты, только обертона, шёпот из «40»).


9.17.   Эксперименты с «40» - мужской, женский, детский и снова мужской голос, шёпот.


9.18.   Эксперименты с «В саду цветёт георгин» - оценка информативности первых обертонов голоса..


9.19.   "Водяные знаки" в фонодокументе.


9.20.   Цветомузыка.



Subpages (1): proba2