• Авторизация
Дневник PavelKh Лента друзей - Дневник - Полная версия


Вредоносный высокочастотный аудиосигнал в общественных местах Москвы (продолжение наблюдений) [часть 5/5] 08-01-2022 12:05 к комментариям - к полной версии - понравилось!


Скачать данную статью одним pdf-файлом можно в чате Телеграм @Rus_sacral_Chat: https://t.me/Rus_sacral_Chat/1612

Предыдущая часть (4/5): https://www.liveinternet.ru/users/pavelkh/post489553009/

3.3   Выводы

Подытожим полученные сведения. При тестировании спектра нескольких ультразвуковых отпугивателей не было выявлено рисунка колебаний, соответствующего присутствию единственного пика высокой интенсивности. Для всех протестированных отпугивателей характерно изменение частоты во времени, пусть и по простому шаблону. Самый дорогой из доступных аппаратов во всех режимах работы при этом выдаёт сигнал одновременно на нескольких частотах, создавая своеобразный высокочастотный грохот. Коммерческие материалы, патенты, научные публикации для случая грызунов также указывают на важность смены частот для предотвращения привыкания к воздействию ультразвука.

По сообщениям ряда источников отпугиватели насекомых часто просто не работают, а из исследований, где представлены успешные результаты экспериментов, следует, что авторы использовали частоты много выше типичного слышимого диапазона.

Из рекомендаций по установке и использованию ультразвуковых отпугивателей стоит отметить встречающееся положение о том, что не следует размещать препятствия на пути распространения ультразвукового аудиосигнала и что стоит избегать использование мягких материалов (обивки, ковролина), которые поглощают высокочастотные колебания. В ряде случаев такие рекомендации заведомо не выполнены: если для воспроизведения сигнала использовать динамики, расположенные на потолке, то в качестве препятствий выступают установленная мебель, растения, прочие предметы интерьера; в офисах же вполне распространено использование как раз ковролина.

В результате лично я нахожу сомнительной версию о том, что интенсивные пики на постоянной частоте, наблюдаемые в ряде мест города Москвы, предназначены для отпугивания вредителей.

4    Прочие дополнения и замечания

Как и ранее, в отдельный раздел вынес дополнения и замечания, которые показались важными в контексте изучаемой темы. В данном случае это вопросы, связанные с артефактами в измерениях, массовым сегментом воспроизводящих динамиков и переводом неслышимых высокочастотных колебаний в слышимую область.

4.1   Призвуки, побочные пики и артефакты

В построенных спектрограммах часто заметны менее интенсивные призвуки, отстоящие от интенсивного пика, либо повторяющие рисунок низкочастотных колебаний в верхней части спектра. Чтобы убедиться в том, что они могут быть вызваны не исходным сигналом, провёл простой эксперимент: скачал из интернета звук с постоянными колебаниями на частоте 20 кГц, поставил на зацикливание и вывел через колонки, выкрутив регулятор громкости на максимум. Пост-обработку, улучшающую звучание музыки (эквалайзер), при этом выключил. Взял в руки телефон, запустил Spectroid и убедился в том, что один пик на 20 кГц окаймляет пара побочных. Если при этом развернуть колонки от себя, то можно найти область пространства, в которой один из побочных пиков практически исчезает.

Поэтому, чтобы исключить неверные интерпретации наблюдений, стоит обратить внимание на возможные артефакты обработки и записи, которые изменяют вид наблюдаемого спектра. Артефакты могут возникать по разным причинам, здесь я хотел бы привести некоторые из них.

В первую очередь нужно напомнить, что дискретное преобразование Фурье является основным инструментом для построения частотного спектра оцифрованных сигналов. В цифровой обработке сигналов все вычисления происходят над дискретизацией входных данных, - то есть, входной сигнал представляется в виде некоторого конечного набора измерений. В случае дискретного преобразования Фурье частота, как и время исходного сигнала, полагается дискретизированной, то есть, имеющей конечное число отсчётов. Каждый отдельный отсчёт соответствует своей Фурье-гармонике. Известно, что дискретный спектр соответствует разложению в ряд Фурье периодического сигнала, и потому мы фактически работаем с периодическим продолжением измеренного сигнала (или его части). При этом каждый отдельный частотный отсчёт аккумулирует в себе информацию о мощности сигнала в окрестности соответствующей частоты гармоники. Подробно о дискретном преобразовании Фурье (и просто о разных аспектах цифровой обработки сигналов) можно прочитать по следующей ссылке:

Эффект растекания спектра. Эффект растекания спектра проявляет себя в виде размывания частотного пика по нескольким близкорасположенным гармоникам. Понять суть явления легко на примере гармонического сигнала: эффект обнаружит себя, если частота колебания не укладывается целое число раз в частоту дискретизации. Из-за этого одиночный частотный пик расплывётся по нескольким Фурье-гармоникам. Подробнее о данном явлении можно прочитать по ссылкам:

Высшие гармоники основной частоты. Сигнал может включать в себя отдельные составляющие, которые повторяются во времени с некоторым собственным периодом. Обратное значение такого периода называют основной (фундаментальной) частотой. Периодические сигналы, которые не являются гармоническими (то есть, не синусоидальные), имеют ряд побочных частотных включений, кратных основной частоте. Эти частоты и называют гармониками. Причём чем уже пики, соответствующие гармоникам, тем меньшие изменения частоты и амплитуды испытывал сигнал за время наблюдения. В обратном случае Фурье спектр будет скорее содержать полосы или кластеры компонент.

Источник:

Ошибки квантования. Цифровой сигнал представляет собой некоторый упорядоченный набор чисел, хранимый в памяти компьютера. В зависимости от того, сколько бит выделяется под хранение каждого измерения, точность представления сигнала может варьироваться. В простейшем случае аналоговое значение округляется до одного из соседних значений, которые допустимы в текущем представлении сигнала на некоторой регулярной сетке. Ошибки округления при этом могут приводить к искажениям формы сигнала. Более общая операция разбиения диапазона значений величины на конечное число уровней и округления этих значений до ближайших уровней называется квантованием. Соответствующие нелинейные искажения сигнала называют ошибками квантования.

Клиппинг (срезание). Искажение сигнала, возникающее в результате превышения его предельно допустимого значения при текущем цифровом представлении. Ведёт к появлению паразитных гармоник в частотном разложении записи.

Нелинейности оборудования. Помимо проблем обработки и цифрового представления данных, дополнительные призвуки (гармоники) и комбинационные частоты могут возникать в сигнале из-за нелинейностей оборудования. В этом плане весьма интересным выглядит следующий материал:

Про гармоники фундаментальной частоты уже было сказано ранее; комбинационные частоты же возникают в результате прохождения через нелинейную систему нескольких гармонических колебаний с разными частотами. Подробнее про них можно прочитать, например, по ссылке ниже:

---------------------

Таким образом, ряд призвуков, наблюдаемых на полученных спектрограммах, может быть объяснён одним из рассмотренных явлений/искажений. Но подобные объяснения не применимы к изрядно интенсивному высокочастотному пику 19.9-20 кГц (примерно 25 кГц в случае Охотного ряда), что лишний раз указывает на него не как на артефакт, а как на вполне самостоятельно существующую часть аудиосигнала.

4.2   Массовый сегмент воспроизводящих динамиков

Напомню, на станции МЦК Дубровка мне удалось запечатлеть установленные там динамики, см. Рис. 64. Попробовал поискать в интернете конкретно этот экземпляр - и да, уж очень похож на однонаправленный звуковой прожектор LBC 3432/01:

Обратите внимание - в технической документации указан эффективный частотный диапазон (-10 дБ). Слово «эффективный» почему-то опускают - зачем такие сложности, правда? Вообще, по-другому это дело называют полосой пропускания (прозрачности), и в пределах данного частотного диапазона сигнал передаётся без существенного изменения его формы. «-10 дБ» - это неравномерность амплитудно-частотной характеристики, то есть, сигнал внутри полосы пропускания может усиливаться или ослабляться в среднем в пределах 10 дБ. Но это не значит, что данный прожектор не может выдавать сигнал на частотах за пределами полосы пропускания. Просто за его пределами не контролируются различные искажения формы сигнала, - как правило, это очень быстрое падение интенсивности воспроизводимого звука (завал). Эти искажения, как я понимаю, в некоторой степени можно компенсировать, проведя соответствующие испытания конкретного образца. В случае серийного производства естественно ожидать, что отклонения для образцов одной модели могут быть не такими большими. Проблема здесь в многообразии моделей, которые используются на конкретных объектах. Компенсация искажений всевозможных реальных динамиков - слишком масштабная работа.

Внимательно изучив фотографию потолочного динамика, представленного на одной из фотографий второй моей работы по данной теме (рисунок 70), обнаружил на нём ту же маркировку, “Bosch”. На подобные модели можно посмотреть в следующих каталогах фирм-дистрибьюторов:

Вместе с тем имеется ряд фотографий динамиков, через которые шло воспроизведение высокочастотного сигнала, но производителей которых идентифицировать не удалось - например, динамики в ГУМе, Охотном ряду, прочие потолочные динамики, на которых не просматривается маркировки бренда; в частности, в модельном ряде от Бош похожих внешне на динамики из ГУМа моделей не встретил. Поэтому стоит полагать, что дело всё-таки не в производителе.

Ограничен ли эффективный частотный диапазон потолочных динамиков типичным значением в 20 кГц? Всё же не всегда. Мне встретилась информация о более высоком значении верхней границы для некоторых моделей производителя Tannoy: 24 кГц (Tannoy CMS 501BM), 30 кГц (Tannoy CMS 601DC PI), 35 кГц (Tannoy CMS 801DC BM) и даже 54 кГц (Tannoy CMS 401 DCe):

Тем не менее, в своей массе динамики всё же придерживаются стандартных ограничений, порой даже ниже 20 кГц (а именно 18 кГц).

Дополнить пиковым включением выводимый через динамики аудиосигнал несложно, был бы только доступ к компьютеру или даже просто трансляционному усилителю/микшеру. Более подробно о схеме организации воспроизведения звука можно посмотреть по следующей ссылке:

И ещё один момент стоит упоминания в связи с воспроизводящей аппаратурой. Ультразвук используется в акустике для создания направленного звука: в результате нелинейных процессов при его распространении колебания восстанавливаются до слышимого диапазона. Однако, это не единственная технология создания направленного распространения, существует ещё как минимум три варианта: с использованием колебаний электромеханической плёнки в воздушной полости, купола из специального материала или большого числа динамиков и задержки при воспроизведении:

В этих же материалах указано, что в случае ультразвуковой технологии используется частотный диапазон 40–80 кГц. Чуть подробнее о технологии можно прочитать, например, здесь:

4.3   Перевод высокочастотных составляющих в слышимую область

В случае, если сигнал содержит неслышимые для человека составляющие, их можно перевести в область слышимости с помощью специальной обработки. Простейший вариант состоит в замедлении воспроизведения, тогда частоты масштабируются в соответствующее число раз (пик на 20 кГц  переедет в 10 кГц при двукратном замедлении, и т.д.). Очевидная проблема данного подхода состоит в увеличении длительности звучания сигнала. Для изменения высоты звучания с сохранением скорости воспроизведения существуют отдельные методы.

Одним из примеров таких методов является гранулярный (оконный) подход, который работает с представлением сигнала во времени. Сигнал разбивается на отрезки с частичным перекрытием, далее от части отрезков избавляются для уменьшения длительности звучания, и далее изменяют частоту с помощью замедления (передискретизации). Там есть свои особенности и модификации, вкратце о них сказано, например, в следующем курсе:

  • Основы цифровой обработки сигналов, интегральные преобразования в обработке изображений (А.С. Лукин, А.С. Крылов), https://imaging.cs.msu.ru/courses/dspcourse

Там же сказано, что подобные подходы больше подходят для ситуаций, когда имеется единственный источник звука (сольное исполнение на музыкальном инструменте, вокальная партия и т.п.).

Другая группа методов использует частотно-временное представление сигнала (спектрограмму). В частности, так работает т.н. фазовый вокодер, о нём можно прочитать в материалах по предыдущей ссылке, а также в статье на Википедии и по ссылкам из этой статьи:

В случае, если неслышимый сигнал представляет собой модуляцию некоторого другого сигнала, то сигнал исходный можно восстановить с помощью демодуляции:

Этот же принцип используется для уже упомянутой ранее направленной передачи звука:

4.4   Небольшое дополнение про PDF-версию статьи

Если читатель использует pdf-версию статьи, то в этом случае предусмотрена возможность быстрого перехода к аудиофайлам прямо через ссылки внутри pdf-файла. Чтобы данные ссылки работали, папки с аудиозаписями следует распаковать в директорию, в которой сохранён файл статьи (так, чтобы вместе с pdf-файлом внутри оказалось 6 папок с перечисленными во Вступлении названиями, а внутри каждой папки - соответствующие аудиозаписи). Тогда при нажатии на гиперссылку с названием аудиозаписи в тексте статьи соответствующий аудиофайл можно открыть в стандартном проигрывателе. К сожалению, функция работает не всегда (например, как у меня на телефоне), - но в этом случае несложно самостоятельно найти и открыть нужный файл.

Послесловие

В работе рассмотрены новые наблюдения в нескольких общественных местах города Москвы. Кроме уже привычного 19.9-20 кГц пика были найдены и другие странные высокочастотные включения, наибольшее внимание из которых привлекают 25-килогерцовый пик, замеченный в ТЦ Охотный ряд, и мощные высокочастотные включения чуть выше 25 кГц в обеденной зоне моста Багратион. По своим проявлениям пик внутри Охотного ряда очень похож на пик 19.9-20 кГц, что вместе с некоторыми дополнительными сведениями может говорить об использовании в этих случаях схожего рисунка колебаний на разных частотах.

Взятый в работу ультразвуковой микрофон подтвердил, что высокочастотные включения весьма и весьма ограничены. Активность выше 25-26 кГц я встретил только в одном месте, на мосту Багратион. Что является её источником, на данный момент сказать сложно.

В данной статье я также рассмотрел гипотезу о связи наблюдаемой интенсивной высокочастотной активности с ультразвуковыми отпугивателями вредителей. По совокупности имеющейся информации я склонен считать данную гипотезу неудовлетворительной.

Свой прошлый материал я закончил словами о переходе от теории к практике. Данная статья продолжает движение в этом же направлении. Помимо новых измерений спектральной информации и подтверждения наблюдений старых, собрал также и аудиозаписи, фильтрованные версии которых содержат высокочастотные компоненты сигнала, изолированные от низкочастотных.

Кроме того, в названии работы выделена оценочная характеристика пика - «вредоносный», и в её справедливости на собственном опыте смог убедиться трижды в явном виде. Один случай описан в наблюдениях от 6 сентября. Другой произошёл чуть раньше, когда я провёл простой эксперимент в домашних условиях, прямо перед сном. Для этого подключил к компьютеру колонки и вывел через них 17-минутную фильтрованную запись из ГУМа, поставленную на воспроизведение с повтором. Громкость звука и на компьютере, и на колонках выкрутил на максимум. Сам расположился рядом так, чтобы колонки находились примерно в полуметре от меня и были направлены мне на грудную клетку. Неприятные ощущения в груди, в районе лёгких вполне обнаруживали себя чувством давления, позже зафиксировавшегося своеобразной тяжестью. И так получилось, что во время того эксперимента я заснул и провёл под динамиками почти 3 часа. Совпало, что последующие двое суток находился в весьма разбитом состоянии, а именно не мог ни сконцентрироваться на чём-либо (в том числе на собственных ощущениях), ни просто отдохнуть. Сложно сказать, от сигнала ли это состояние возникло тогда или по каким-то иным причинам - правильнее было бы произвести серию повторных экспериментов, чтобы исключить возможные корреляции.

Впоследствии смог повторить эксперимент ещё раз, в светлое время суток, ограничился двумя часами. Вновь, первое, что обращает на себя внимание в первые минуты - лёгкое ощущение структурности в грудной клетке, ощущение слабого сдавливания лёгких. Ещё через несколько минут дискомфорт начинает потихоньку расти. Далее либо он становится привычным, либо происходит своеобразный “виток” действия, но субъективно перестаёшь обращать на происходящее внимание, до следующего усиления неприятных ощущений. В такие перерывы местами чувствовалось ощущение теплоты в грудной клетке, иногда даже граничащее с лёгким жаром. Дыхание постепенно становилось несколько более поверхностным; намеренный глубокий вдох и выдох усиливали ощущение тяжести и дискомфорт в груди. Где-то через полчаса в грудной клетке уже зафиксировалось ощущение стянутости. Да, ещё наблюдение - тянет сутулиться, так как при прямой спине дискомфорт проявлял себя ярче.

После выключения сигнала тяжесть в грудной клетке сохранялась как минимум полчаса. Через час ощущения были остаточными, хотя при глубоком дыхании дискомфорт проявлялся вновь. Спустя два часа дискомфорт при глубоком дыхании несколько уменьшился, дальше уже специально не отслеживал, погрузился в рабочие дела. Причём работоспособность как будто не пострадала, - разве что наблюдал лёгкую сонливость, которую просто так сложно связать именно с высокочастотным пиком.  Возможно, что результат воздействия действительно может зависеть от степени расслабленности организма.

Повторить эксперимент несложно. Ещё раз отмечу, что понадобится компьютер (или прочее подобное устройство) и колонки, способные к воспроизведению соответствующих частот. Пост-обработку воспроизведения (например, тот же эквалайзер) при этом следует отключить. Многие проигрыватели поддерживают зацикленное воспроизведение файлов, поэтому практическая проверка вряд ли вызовет особые затруднения в этом плане. А что до результата... Здесь я могу только повторить общие слова - у каждого индивидуальный организм со своей собственной чувствительностью и своими порогами интенсивности и длительности воздействия, превышение которых начнёт оказывать явно отслеживаемое воздействие. И на основании данного исследования я уверен, что большинство людей вполне восприимчиво к воздействию данного высокочастотного сигнала при долгом и громком его воспроизведении.

Впервые опубликовано 16 сентября 2020 года в виде шести Телеграф-заметок, ссылка на отдельную страницу-оглавление, откуда можно перейти ко всем заметкам: https://telegra.ph/Vredonosnyj-vysokochastotnyj-au...odolzhenie-nablyudenij-09-16-6

вверх^ к полной версии понравилось! в evernote


Вы сейчас не можете прокомментировать это сообщение.

Дневник Вредоносный высокочастотный аудиосигнал в общественных местах Москвы (продолжение наблюдений) [часть 5/5] | PavelKh - Дневник PavelKh | Лента друзей PavelKh / Полная версия Добавить в друзья Страницы: раньше»