很多时候不得不使用心电图仪在医疗机构进行心脏检查。 该单元测量心脏的生物电活动，并将结果记录在纸带上。 现代的心电图仪不在纸上而是在数字存储器中记录测量结果。 但是，纸带经常被用作记录信息的最终媒介。 从外观上看，它是一张宽度很小的长毫米纸，被扭曲成一卷。 在纸上，除毫米网格外，还绘制了全长的特定图形，该图形反映了测量值随时间变化的规律。 据我了解，测量值是导线之间的电位差。 通常，由于记录了多根引线之间的电位差，因此一次将多个图表同时显示在一根磁带上。 但是，在不讨论医学细节的情况下，将来我们将考虑最早的主要时间表之一。 除了图形外，磁带上还有其他文本信息：水平刻度（mm / s），垂直刻度（mm / mV），测得的心率（bpm）等。
有一个想法可以将此图表转换为声音格式，再现结果并聆听声音。
根据初步分析，我们可以得出结论，这种波的频率组成不是很饱和。 实际上，这些是低频，包括次声，据认为这是听不到的。 然而，将有可能看到低音扬声器锥体将如何重复类似于心脏“振动”的振动。 实际上，由于在从PC声卡到低音放大器的信号传播路径上存在电容性微分电路，因此动态磁头的振动不会完全重复心电图上显示的振动。 这就提供了切掉超低频的滤波器未安装在任何地方的情况。 此外，还会出现非线性失真，并伴有多个高频谐波。 但是，不考虑上述分析，我们提出以下问题：将纸上的图形转换为WAV格式，以便在声音编辑器中打开此文件时，波形与纸质版本匹配，而且对应于时间刻度。
首先，您需要估算量化的深度（垂直数字音频的分辨率）。 我正在考虑一种标准：8或16位。 第二个选项（16位）是65536个垂直样本，这将对应于图片的65536像素，这是心电图的扫描或照片。 这很多，没有任何意义。 如果您使用8位-这是256个样本或图片的256像素。 现在这是一个更合适的选择。 在这种情况下，音频的动态范围将为6 * 8 = 48 dB。 我不知道心电图的动态范围是多少，但我认为不再。 设备本身自然较大，但是在纸上显示心电图时，尤其是在用笔直接绘图时，不可避免会出现错误。 顺便说一下，关于后者。 我不会考虑用“径向”笔绘制的旧图案。 用于此类心电图的毫米纸带是特定的：绘制垂直弧线而不是直线。 至于水平比例-采样率-将根据心电图的比例和图像大小进行计算。 播放速度将取决于此参数，并且应与实际的“心电图速度”相对应。
心电图纸应以足够的分辨率用黑白扫描。 然后，您需要调整图像大小，以使所需的心电图适合256像素宽的条带。 我在互联网上发现了许多带有心电图的图像。 例如，考虑其中两个。
也许有人会说，第一张图片已经准备好了。 图像高度-431。宽度-1023。横跨宽度的波浪完全充满了整个图片。 但是，您需要保留256个高度，在图像的上方和下方修剪图像，以使波大约位于中心。
第二个图一次显示几个心电图。 拿第一个。 裁剪后，我们得到一张图片，尺寸为508 x 61。
在不垂直拉伸图像的情况下，我们将制作一张高度为256的图片，用空白填充创建的区域。 波浪也应位于大约中心位置。 切割时，我选择了宽度508，以便保留尽可能多的整数毫米像元，这些像元在图像中也可见。
这两个图像都需要转换为一个视图，在该视图中，白色背景上只有黑色图形可见，而没有别的。 这是基本的方法。 由于绘制的图形比毫米网格要胖得多，因此在图形编辑器中使用“亮度，对比度，饱和度”调整，即可获得所需的结果。 如果完美转换失败，则必须使用橡皮擦工具擦除图表上方多余的“垃圾”。 所有图像必须以单色BMP格式保存。 因此，图片中肯定只会保留白色和黑色。
在开始描述将图像转换为WAV的算法之前，有必要指定一些可以简化编程的细微差别。 生成的图片必须逆时针旋转90度（图片的宽度和高度会改变位置）。 为了使心电图的开头与BMP文件的开头对齐，这是必需的。 已知BMP文件中每个像素的颜色数据都是从左下角开始逐行写入文件的。 然后，您需要在“ MS Paint”编辑器（我有Windows XP）中打开图片并将其保存为8位BMP（256色）。 当然，将会有“信息的重新定义”，但是使用这种格式，图像中的每个像素对应一个字节，这在编程时非常方便。 字节“ 0”是黑色像素，字节“ 255”是白色。 结果应类似于以下内容（此处将两张图片连接并减半）。
至于输出格式，我们不会将其输出到标准WAV文件，而是将其输出到RAW数据文件（PCM）。 它还可以简化编程，因为在输出到WAV时，您仍然需要注意44字节的标头。 在通用音频编辑器Adobe Audition 1.5中，PCM文件打开没有问题。 此外，您甚至可以将十进制数的PCM数据输出到先前已形成特定文本标题的文本文件中的一列。 奇怪的是，但是Adobe Audition这样的文件也会打开。
我们描述了变换算法。 而且该算法非常简单：您需要从下至上分析BMP文件的每一行。 分析将包括从左到右连续计数白色像素，直到遇到黑色为止。 获得的整数非负值必须以二进制形式写入输出PCM文件。 输出文件的大小将完全匹配已处理图像的高度。 PCM音频数据格式的8位量化深度表示根据相同原理对样本进行编码。 值“ 0”是音频样本的最大负值，值“ 255”是最大正值，“ 128”是零值（中间）。 例如，静音音频数据的PCM文件将包含相同的字节，其值为“ 128”。 值得一提的是，取决于心电图线的粗细，一行可能包含几个连续的黑色像素。 但是所描述的算法“抓住”了上限，这就足够了。 而且，以这种方式可以更好地把握指向心电图的尖锐峰。
现在，您可以开始编写程序的文本了。 用C语言编写的程序非常简单，不需要详细的注释。
#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; // ; }
在“ 1.bmp”文件上执行程序后，将在与程序相同的目录中创建“ 1.pcm”文件。 当您尝试在Adobe Audition中打开文件时，将弹出以下窗口。
您需要选择“单声道”，“ 8位”，并根据以下计算在输入字段中打印采样频率：f = h /（s / v），其中h是图片的高度（也是音频中的采样数），s-心电图的长度（以毫米为单位），v是心电图的刻度，以mm / s为单位。 最后一个参数写在心电图上。 在第一个心电图上没有任何内容，但通常标尺通常为25毫米/秒。 下图显示了我们示例中Excel中采样率的计算。
如上所述，我们在相应的字段中为每个示例输入必要的采样频率值。 您甚至可以输入小数，无论如何，都会自动舍入到最接近的整数。
通过单击“确定”，我们同意我们正在使用“无符号8位”样本（会有另一个窗口），此后，文件的波形将在声音编辑器的主字段中扩展。 请注意，此视图将“上下颠倒”显示，并且为了完全符合纸张版本，您应该在相应的菜单中反转波形。 结果，它将看起来像这样。
第二个心电图看起来“更安静”，因为它原本不是很大。
不幸的是，并非所有的声卡都允许您以任意采样频率播放音频，更确切地说，绝大多数都不知道如何。 为了正确播放文件，您必须执行“转换样品类型”功能。 我们将转换为最接近的8000 Hz标准值，同时将幅度分辨率提高到16位。 后者对于在上采样期间内插阶段的精度是必需的。 如果保留8位，则频谱的其余区域将充满量化噪声。 顺便说一下，即使使用插值，也可以在BMP-PCM转换阶段以编程方式执行此过程。 但目标之一是程序代码的简单性。
完成升采样操作后，您可以聆听并欣赏结果。 您可以将结果保存在标准的wav或mp3文件中。 听起来和我最初预期的完全一样。
该链接允许您下载rar档案，其中包含两个WAV文件以及结果。