दिल की धड़कन कैसे लगती है: कागज कार्डियोग्राम को WAV प्रारूप में परिवर्तित करना

कई बार कार्डियोग्राफ का उपयोग करते हुए चिकित्सा संस्थानों में दिल की जांच से निपटना पड़ा। यह इकाई हृदय की बायोइलेक्ट्रिक गतिविधि को मापती है, परिणाम को एक पेपर टेप पर रिकॉर्ड करती है। आधुनिक कार्डियोग्राफ माप परिणाम को कागज पर नहीं, बल्कि डिजिटल मेमोरी में रिकॉर्ड करते हैं। हालांकि, पेपर टेप को अक्सर दर्ज की गई जानकारी के अंतिम माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है। नेत्रहीन, यह छोटी चौड़ाई का एक लंबा मिलीमीटर कागज है, जिसे एक रोल में बदल दिया जाता है। कागज पर, मिलीमीटर ग्रिड के अलावा, एक निश्चित ग्राफ पूर्ण लंबाई खींचा जाता है, जो समय के साथ बदलते मूल्य के कानून को दर्शाता है। मापा मूल्य, जैसा कि मैं इसे समझता हूं, लीड्स के बीच संभावित अंतर है। सबसे अधिक बार, कई चार्ट एक बार में एक टेप पर प्रस्तुत किए जाते हैं, क्योंकि कई लीड के बीच संभावित अंतर दर्ज किए जाते हैं। हालांकि, चिकित्सा के विवरण में जाने के बिना, भविष्य में हम पहले मुख्य कार्यक्रमों में से एक पर विचार करेंगे। रेखांकन के अलावा, टेप पर अतिरिक्त पाठ्य सूचना है: क्षैतिज पैमाने (मिमी / एस), ऊर्ध्वाधर (मिमी / एमवी), मापा हृदय गति (बीपीएम) और बहुत कुछ।

इस चार्ट को एक ध्वनि प्रारूप में बदलने का एक विचार था, परिणाम को पुन: उत्पन्न करें और सुनें कि यह कैसा लगता है।

प्रारंभिक विश्लेषण के अनुसार, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि ऐसी लहर की आवृत्ति रचना बहुत संतृप्त नहीं है। वास्तव में, ये कम आवृत्तियां हैं, जिसमें इन्फ्रासाउंड भी शामिल है, जिसे अश्रव्य माना जाता है। हालांकि, यह देखना संभव होगा कि वूफर शंकु हृदय के "कंपन" के समान कंपन कैसे दोहराएगा। वास्तव में, पीसी ध्वनि कार्ड से बास एम्पलीफायर के सिग्नल प्रसार पथ पर कैपेसिटिव विभेदक सर्किट की उपस्थिति के कारण, गतिशील सिर के कंपन कार्डियोग्राम पर प्रस्तुत कंपन को बिल्कुल नहीं दोहराएंगे। और यह प्रदान किया जाता है कि अल्ट्रा-कम आवृत्तियों को काटने वाले फिल्टर कहीं भी स्थापित नहीं होते हैं। इसके अलावा, गैर-रेखीय विकृतियां मौजूद होंगी, जिसमें कई उच्च आवृत्ति वाले हार्मोनिक्स होंगे। फिर भी, उपरोक्त विश्लेषण को ध्यान में नहीं रखते हुए, हम इस समस्या को निम्नानुसार करते हैं: ग्राफ़ को कागज पर WAV प्रारूप में परिवर्तित करें ताकि जब आप ध्वनि संपादक में इस फ़ाइल को खोलें, तो तरंग पेपर संस्करण से मेल खाती है और इसके अलावा, समय के पैमाने से मेल खाती है।

पहले आपको परिमाणीकरण की गहराई (डिजिटल ऑडियो का रिज़ॉल्यूशन लंबवत) का अनुमान लगाने की आवश्यकता है। मैं मानक में से एक पर विचार कर रहा हूं: 8 या 16 बिट्स। दूसरा विकल्प (16 बिट्स) 65536 ऊर्ध्वाधर नमूने हैं, जो तस्वीर के 65536 पिक्सेल के अनुरूप होंगे, जो एक कार्डियोग्राम का स्कैन या फोटो है। यह बहुत कुछ है, और इसका कोई मतलब नहीं है। यदि आप 8 बिट्स लेते हैं - यह 256 नमूने, या चित्र के 256 पिक्सेल हैं। अब यह अधिक उपयुक्त विकल्प है। इस मामले में, ऑडियो की गतिशील सीमा 6 * 8 = 48 डीबी होगी। मुझे नहीं पता कि कार्डियोग्राम में कौन सी डायनेमिक रेंज है, लेकिन मुझे लगता है कि अब और नहीं। डिवाइस स्वयं स्वाभाविक रूप से बड़ा है, लेकिन कागज पर कार्डियोग्राम प्रदर्शित करते समय एक त्रुटि अपरिहार्य है, खासकर जब यह एक पेन के साथ सीधे ड्राइंग की बात आती है। वैसे, बाद के बारे में। मैं पुराने पैटर्न को ध्यान में नहीं रखूंगा जो "रेडियल" पेन के साथ तैयार किए गए हैं। ऐसे कार्डियोग्राम के लिए मिलीमीटर पेपर टेप विशिष्ट है: सीधी रेखाओं के बजाय ऊर्ध्वाधर आर्क्स खींचे जाते हैं। क्षैतिज पैमाने के लिए - नमूना दर - की गणना कार्डियोग्राम और छवि के आकार के पैमाने के आधार पर की जाएगी। प्लेबैक गति इस पैरामीटर पर निर्भर करेगी, और इसे वास्तविक "कार्डियोग्राम गति" के अनुरूप होना चाहिए।

कार्डियोग्राम पेपर को पर्याप्त रिज़ॉल्यूशन में शेड्स के साथ बी / डब्ल्यू में स्कैन किया जाना चाहिए। फिर आपको छवि को आकार देने की आवश्यकता है ताकि वांछित कार्डियोग्राम 256 पिक्सेल चौड़ी पट्टी में फिट हो जाए। मुझे इंटरनेट पर कार्डियोग्राम वाली कई छवियां मिलीं। एक उदाहरण के रूप में, उनमें से दो पर विचार करें।



पहली छवि, कोई भी कह सकता है, लगभग तैयार है। छवि ऊँचाई - 431. चौड़ाई - 1023. चौड़ाई में एक लहर पूरी तस्वीर को पूरी तरह से भर देती है। लेकिन आपको ऊंचाई में 256 छोड़ने की जरूरत है, ऊपर और नीचे की छवि को क्रॉप करना ताकि लहर केंद्र में लगभग स्थित हो।



दूसरा आंकड़ा एक साथ कई कार्डियोग्राम दिखाता है। बहुत पहले एक ले लो। क्रॉप करने के बाद, हमें 61 द्वारा 508 मापने वाली एक तस्वीर मिली।



छवि को लंबवत रूप से खींचे बिना, हम 256 की ऊंचाई में एक चित्र बनाएंगे, बनाए गए क्षेत्र को सफेद शून्य से भर देंगे। तरंग को केंद्र में भी लगभग स्थित होना चाहिए। काटते समय, मैंने चौड़ाई 508 का चयन किया ताकि जितनी संभव हो उतने पूर्णांक मिलीमीटर कोशिकाओं को छोड़ दें, जो छवि में भी दिखाई दे रहे हैं।

दोनों छवियों को एक दृश्य में परिवर्तित करने की आवश्यकता है जिसमें केवल एक सफेद रंग की पृष्ठभूमि पर एक काला ग्राफ दिखाई देगा और कुछ नहीं। यह प्राथमिक रूप से किया जाता है। इस तथ्य के कारण कि ग्राफ़िक्स एडिटर में एडजस्टमेंट "ब्राइटनेस, कंट्रास्ट, सैचुरेशन" का उपयोग करके ग्राफ मिलीमीटर की तुलना में बहुत अधिक फिटर खींचा जाता है, आप वांछित परिणाम प्राप्त कर सकते हैं। यदि सही रूपांतरण विफल हो जाता है, तो चार्ट के ऊपर शेष "कचरा" इरेज़र टूल से मिटा दिया जाना चाहिए। सभी छवियों को मोनोक्रोम बीएमपी प्रारूप में सहेजा जाना चाहिए। इस प्रकार, चित्र में केवल सफेद और काले रंग निश्चित रूप से रहेंगे।

इससे पहले कि आप छवियों को WAV में परिवर्तित करने के लिए एल्गोरिथ्म का वर्णन करना शुरू करें, यह प्रोग्रामिंग को सरल बनाने वाली कुछ बारीकियों को निर्दिष्ट करने के लायक है। परिणामस्वरूप चित्रों को 90 डिग्री वामावर्त घुमाया जाना चाहिए (छवि की चौड़ाई और ऊंचाई स्थानों को बदल देगी)। BMP फ़ाइल की शुरुआत के साथ कार्डियोग्राम की शुरुआत को उन्मुख करने के लिए यह आवश्यक है। यह ज्ञात है कि बीएमपी फ़ाइल में प्रत्येक पिक्सेल का रंग डेटा निचले बाएँ कोने से शुरू होकर लाइन द्वारा फ़ाइल लाइन को लिखा जाता है। फिर आपको "एमएस पेंट" संपादक (मेरे पास विंडोज़ एक्सपी है) में चित्रों को खोलने और 8-बिट बीएमपी (256 रंगों) को बचाने की आवश्यकता है। बेशक, "जानकारी का पुन: निर्धारण" होगा, लेकिन इस प्रारूप के साथ, छवि में प्रत्येक पिक्सेल एक बाइट से मेल खाती है, जो प्रोग्रामिंग करते समय बहुत सुविधाजनक है। बाइट "0" एक काला पिक्सेल है, और बाइट "255" सफेद है। परिणाम कुछ इस तरह से होना चाहिए (यहां दो चित्र जुड़े हुए हैं और आधे किए गए हैं)।



आउटपुट स्वरूप के लिए, हम इसे मानक WAV फ़ाइल में नहीं, बल्कि RAW डेटा फ़ाइल (PCM) में आउटपुट करेंगे। यह प्रोग्रामिंग को भी सरल करता है, क्योंकि जब WAV के लिए आउटपुट किया जाता है, तब भी आपको 44-बाइट हेडर की देखभाल करने की आवश्यकता होती है। आम ऑडियो एडिटर एडोब ऑडिशन 1.5 में, पीसीएम फ़ाइल समस्याओं के बिना खुलती है। इसके अलावा, आप किसी पाठ फ़ाइल में एक कॉलम में पीसीएम डेटा के दशमलव संख्या को एक कॉलम में भी आउटपुट कर सकते हैं, पहले एक विशिष्ट टेक्स्ट हेडर का गठन किया था। अजीब तरह से पर्याप्त है, लेकिन ऐसी फाइलें एडोब ऑडिशन भी खुलती हैं।

हम परिवर्तन एल्गोरिथ्म का वर्णन करते हैं। और एल्गोरिथ्म बहुत सरल है: आपको नीचे से ऊपर बीएमपी फ़ाइल की प्रत्येक पंक्ति का विश्लेषण करने की आवश्यकता है। विश्लेषण में सफेद पिक्सेल की गिनती एक पंक्ति में बाएं से दाएं तक होती है जब तक कि ब्लैक का सामना नहीं किया जाता है। प्राप्त पूर्णांक गैर-नकारात्मक मानों को बाइनरी रूप में आउटपुट पीसीएम फ़ाइल में लिखा जाना चाहिए। आउटपुट फ़ाइल का आकार संसाधित छवि की ऊंचाई से बिल्कुल मेल खाएगा। पीसीएम ऑडियो डेटा प्रारूप के 8 बिट्स की मात्राकरण गहराई का अर्थ है एक ही सिद्धांत के अनुसार नमूनों की एन्कोडिंग। मान "0" ऑडियो नमूने का अधिकतम नकारात्मक मान है, "255" मान अधिकतम सकारात्मक है, और "128" शून्य मान (मध्य में) है। उदाहरण के लिए, मौन ऑडियो डेटा की एक पीसीएम फ़ाइल में "128" के मान के साथ समान बाइट्स होंगे। यह उल्लेखनीय है कि एक पंक्ति में लगातार कई ब्लैक पिक्सेल हो सकते हैं, जो कार्डियोग्राम की रेखा की मोटाई पर निर्भर करता है। लेकिन वर्णित एल्गोरिथ्म ऊपरी लिफाफे को "पकड़ता" है, जो पर्याप्त होगा। इसके अलावा, ऊपर की ओर निर्देशित कार्डियोग्राम की तेज चोटियों को इस तरह से बेहतर समझा जाएगा।

अब आप कार्यक्रम का पाठ लिखना शुरू कर सकते हैं। सी में लिखा गया कार्यक्रम बहुत सरल है और इसमें विस्तृत टिप्पणियों की आवश्यकता नहीं है।

#include <stdio.h> // ,  ; int main(){ //  ; FILE *in,*out; //   ; unsigned long int h,i; //    ; unsigned char px,s; //     ; in=fopen("1.bmp","rb"); //   ; out=fopen("1.pcm","wb"); //   ; fseek(in,22,SEEK_SET); //    ,     fread(&h,4,1,in); //   (4 ); for(i=0;i<h;i++){ // -   ; fseek(in,0x436+i*256,SEEK_SET); //   i-  s=0; //  ( ); do{ //  ; fread(&px,1,1,in); //  ; s+=1; //   ; }while(px); // ,     ; fwrite(&s,1,1,out); //     ; } fclose(in); //  ; fclose(out); //  ; return 0; //  ; } 

"1.bmp" फ़ाइल पर प्रोग्राम निष्पादित होने के बाद, प्रोग्राम के साथ "1.pcm" फ़ाइल उसी डायरेक्टरी में बनाई जाएगी। जब आप Adobe ऑडिशन में फ़ाइल खोलने का प्रयास करते हैं, तो निम्न विंडो पॉप अप होनी चाहिए।



आपको "मोनो", "8-बिट" का चयन करने की आवश्यकता है, और गणना के आधार पर इनपुट क्षेत्र में नमूना आवृत्ति को प्रिंट करें: f = h / (s / v), जहां h तस्वीर की ऊंचाई है (यह ऑडियो में नमूनों की संख्या भी है), s - मिलीमीटर में कार्डियोग्राम की लंबाई, v मिमी / एस में कार्डियोग्राम का पैमाना है। अंतिम पैरामीटर कार्डियोग्राम पर लिखा गया है। पहले कार्डियोग्राम पर कुछ भी नहीं लिखा जाता है, लेकिन एक नियम के रूप में, पैमाना अक्सर 25 मिमी / सेकंड होता है। हमारे उदाहरणों के लिए एक्सेल में नमूना दरों की गणना नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाई गई है।



जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, हम संबंधित क्षेत्र में प्रत्येक उदाहरण के लिए नमूना आवृत्तियों के आवश्यक मूल्यों को दर्ज करते हैं। आप यहां तक ​​कि दशमलव भी दर्ज कर सकते हैं, फिर भी निकटतम पूरे के लिए एक स्वचालित गोलाई होगी।



"ओके" पर क्लिक करके हम सहमत होते हैं कि हम "अनसाइन्टेड 8 बिट" सैंपल (दूसरी विंडो होगी) के साथ काम कर रहे हैं, जिसके बाद साउंड एडिटर के मुख्य क्षेत्र में हमारी फाइल का तरंग विस्तार होगा। ध्यान दें कि यह दृश्य "उल्टा" प्रस्तुत किया जाएगा, और पेपर संस्करण के पूर्ण अनुपालन के लिए, आपको संबंधित मेनू में तरंग को उल्टा करना चाहिए। नतीजतन, यह इस तरह दिखेगा।



दूसरा कार्डियोग्राम "शांत" दिखता है, क्योंकि यह मूल रूप से आकार में बहुत बड़ा नहीं था।



दुर्भाग्य से, सभी साउंड कार्ड आपको एक मनमाना नमूना आवृत्ति पर ऑडियो चलाने की अनुमति नहीं देते हैं, अधिक सटीक रूप से, विशाल बहुमत नहीं जानता कि कैसे। फ़ाइल को सही ढंग से चलाने के लिए, आपको "कन्वर्ट नमूना प्रकार" फ़ंक्शन करना होगा। हम 8000 हर्ट्ज के निकटतम मानक मूल्य में बदल देंगे, एक ही समय में 16 बिट्स के आयाम में संकल्प बढ़ाते हैं। उत्तरार्द्ध उत्थान के दौरान प्रक्षेप के स्तर पर सटीकता के लिए आवश्यक है। यदि आप 8 बिट्स छोड़ते हैं, तो स्पेक्ट्रम का शेष क्षेत्र परिमाणीकरण शोर से भर जाएगा। वैसे, इस प्रक्रिया को BMP-PCM रूपांतरण चरण में प्रोग्राम किया जा सकता है, यहां तक ​​कि प्रक्षेप का उपयोग करके। लेकिन लक्ष्यों में से एक कार्यक्रम कोड की सादगी थी।

अपसम्पलिंग ऑपरेशन के बाद, आप परिणाम को सुन सकते हैं और उसका आनंद ले सकते हैं। आप परिणाम को एक मानक wav या एमपी 3 फ़ाइल में सहेज सकते हैं। यह बिल्कुल वैसा ही लगता है जैसा कि मुझे मूल रूप से उम्मीद थी।

यह लिंक आपको रार संग्रह डाउनलोड करने की अनुमति देता है, जिसमें परिणाम के साथ दो WAV फाइलें होती हैं।