Początki komputerowych badań sygnałów akustycznych

Laboratorium komputerowej analizy mowy w AGH. Rok 1983.

Obecnie komputerową analizę sygnałów akustycznych prowadzą wszyscy, bo odpowiednie narzędzia do tego celu są dobrze znane i łatwo dostępne. Ale kiedyś trzeba było samemu budować aparaturę i pisać oprogramowanie, bo komputery przeznaczone były wtedy do zupełnie innych celów. Postanowiłem wspomnieć o kilku moich najdawniejszych pracach, które - jak się wydaje - torowały drogę tej dziedzinie wiedzy w Polsce.

Pierwsze prace dotyczyły sygnałów akustycznych wykorzystywanych w automatyce przemysłowej. Napisałem na przykład pracę o ocenie stopnia zapełnienia młyna kulowego (to takie urządzenie potrzebne przy wzbogacaniu surowców mineralnych w górnictwie) za pomocą analizy sygnałów akustycznych.

Taki młyn potężnie dudni podczas pracy, bo wewnątrz spadają kule kamienne rozkruszające wydobyty w kopalni surowiec, żeby potem móc oddzielić wartościowy składnik (na przykład rudę miedzi) od bezwartościowego kamienia, który także wydobyto, ale który trzeba odrzucić. Wiedza o tym, na ile młyn jest zapełniony , jest ważna, bo jak surowca jest za mało, to kule nie mają czego mielić, a jak go jest za dużo - to mielenie jest mało wydajne. Ale zmierzyć stopnia zapełnienia młyna bezpośrednio nie można, bo każde urządzenie pomiarowe, które znajdzie się wewnątrz młyna - zostanie "ukamienowane". No więc próbowałem rozwiązać problem analizując wydawany przez młyn dźwięk - inny, gdy był napełniony i inny, gdy był pusty. Pracowałem nad tym zagadnieniem w 1973 roku, a publikacja ukazała się w 1974.

45 lat temu!

Kolejnym obiektem, nad którym "pastwiłem się", wykorzystując jego właściwości akustyczne, był mikser mieszanek gumowych w fabryce opon.

Mikser ten mieszał kauczuk i inne składniki, z których potem wulkanizowano opony, ale poszczególne partie kauczuku bardzo różniły się właściwościami, więc czasem trzeba było mieszać dłużej, a czasem krócej. Pojawiało się pytanie - kiedy przestać? Jak się mieszało zbyt krótko - wychodziła guma złej jakości. Gdy zbyt długo - proces produkcyjny był spowolniony, co generowało większe koszty.

Doświadczeni operatorzy mówili, że gdy guma jest już dobrze wymieszana - mikser w charakterystyczny sposób "mlaska". Próbowaliśmy odnaleźć akustyczne cechy tego "mlaskania", a publikację na ten temat ogłosiliśmy w najlepszym polskim czasopiśmie poświęconym analizie dźwięków - Archiwum Akustyki. Był to rok 1975.

"Ręczna" obróbka sygnałów akustycznych okazała się mało skuteczna, spróbowałem więc zaangażować do tego komputer. Najpierw trzeba było pokonać przeszkodę natury sprzętowej. Ówczesne komputery nie miały kart dźwiękowych - takich, jakie mają komputery współczesne, bo dane i programy wprowadzało się do nich za pomocą taśm dziurkowanych

Zbudowałem więc specjalny konwerter, który pozwalał bezpośrednio wprowadzać sygnały akustyczne do komputera. Mój artykuł na temat tego unikatowego urządzenia ukazał się również w tym samym renomowanym czasopiśmie Archiwum Akustyki.

Samo wprowadzenie sygnału do komputera nie rozwiązywało sprawy, bo nie było programów, które by mogły taki sygnał przetwarzać i analizować. Stworzyłem więc i zaimplementowałem odpowiednie oprogramowanie, którego opis znalazł się w kolejnej publikacji.

Takie były początki komputerowych badań sygnałów akustycznych - i sądzę, że warto było o tym przypomnieć.