买西瓜的高级玩法，用好你的智能手机
西瓜还能玩出个什么花儿？最常见的玩法就是在炎炎夏日，从冰箱里拿出冰好的西瓜切下，然后一边吃瓜一边看电视，真是爽歪歪。
但现在还有人这样玩西瓜：
比如目前已经有虚拟现实版的三维切西瓜。
还有用686根橡皮筋把西瓜勒爆的。
然而，不管是吃西瓜还是勒西瓜，首先你需要买到一个新鲜的熟西瓜。
1. 买西瓜的一般方法
买西瓜还不容易吗？直接去路边摊，让卖瓜师傅帮忙挑好之后现场切开，或者切个小口测试不就行了:
但有时我们并不是当场吃瓜，需要把西瓜带回家或宿舍。切开之后的西瓜不便于运输，更不便于储存。
尤其是如果要去好基友家吃饭，顺便拎了个西瓜过去。但往往晚餐太过丰富，吃完饭喝完酒已吃不下西瓜，结果已被切口的西瓜因为保存不到第二天，就这么被浪费掉了。
更关键的是，王婆卖瓜自卖自夸，如果不小心碰到人品不行的王婆，买到的西瓜就是这个样子：
生西瓜！
或者是这个样子：
熟透了。
所以练就一身买西瓜的功夫是很有必要的。
网上有许多鉴别西瓜好坏的方法，比如：
(1) 西瓜底部的圈圈，越小越好 ；相反的，底部圈圈越大，皮越厚，越难吃。
(2) 颜色最好挑青绿色，不要雾雾白白的。 (3) 西瓜纹路整齐的，就是好瓜。
除去目测之外，最经典的方法还是“手指弹瓜”的办法：
用手指弹瓜听到“嘭嘭”声的，是熟瓜；
听到“当当”声的，还没有熟；
听到“噗噗”声的，是过熟的瓜。
对于瓜农朋友来说，这是小case；但对于家里没有种过瓜的朋友来说，这太难了：什么样的声音是“嘭嘭”，什么样的声音是“当当”或者“噗噗”声？
2. 手指弹瓜的原理
别担心，“嘭嘭”，“当当”或者“噗噗”声这个问题不是你一个人不知道，还有一大波人想搞清楚，比如这位西班牙美女大姐姐Diezma。
她和她的两个小伙伴在2005年研究了如何用声波来鉴别西瓜的成熟程度，然后写成paper发表在一个叫做西班牙农业研究这个期刊上。
期刊的英文名是Spanish Journal of Agricultural Research，虽然影响因子只有0.76，可是人家也是SCI啊！
追求NCS(Nature,Cell, Science)高端期刊的学霸可以忽略这个期刊，但缺SCI文章不能毕业的朋友不妨考虑一下。
不过话说你是学农业和西瓜检测的吗？如果发的SCI和研究方向不一致貌似也不能毕业，而且SCI鉴定机构前几天已经把SCI业务卖掉了，以后还有没有SCI或者影响因子还是两说：SCI业务已被卖给汽车公司，影响因子会被彻底放弃吗？
言归正传，现在来看这个西班牙姐姐是怎么鉴定西瓜是否是好的：
她们认为西瓜的成熟程度与其振动频率相关，于是做了这样一个装置：
西瓜放在这个装置最上面的凹槽里，然后在下面发射声音振动信号。西瓜在声音的刺激下会发生振动，然后在另一端用传感器测试西瓜的振动频率。
由于西瓜很大，测点的位置也许会影响测量的结果，所以她们在西瓜上取了很多点进行测试：
另外，她们用了20个不同的西瓜进行测试。将测试结果统计如下：
论文的结论就是：
当西瓜的振动频率在141 ± 27.4 Hz范围内时，表明西瓜已经熟透了。
当西瓜的振动频率在194 ± 32.5 Hz范围内时，表明西瓜是个好西瓜。
当西瓜的振动频率在226 Hz以上时，就表明西瓜没熟。
这位西班牙姐姐现在已是发表了99篇论文的学霸，在马德里综合理工大学当老师，她这篇论文为我们提供了测量西瓜是否成熟的科学依据：
所谓“嘭嘭”，“当当”或者“噗噗”声，是对应于不同振动频率的声音：
没熟的西瓜比较紧密，所以振动频率更高；而熟透的西瓜内部很松散，所以振动频率较低；介于之间的就是好瓜。
3. 测瓜神器就在你身边
现在知道什么样的声音是“嘭嘭”，什么样的声音是“当当”或者“噗噗”声了吧？
可是然并卵，总不能为了买西瓜带一套笨重的设备在身边吧？况且也没法弄到这样一套设备。
No，No，No！其实并不需要那样的专业设备。测瓜神器就在你身边，就是手中正握着的智能手机。
你手机的计算能力早已超越了NASA登月拥有的计算能力的总和，可是你只用它来刷微信…
其实稍加改造，就能把手机变成测瓜神器。具体步骤如下：
(1) 用手机录下手指敲击西瓜发出的声音
把手机放在西瓜旁边，用手敲西瓜：
然后西瓜会发出类似于这样的声音，用手机自带的录音软件录下来。
0:06 手敲西瓜的声音 来自科学计算编点程
(2) 用Matlab分析西瓜振动的主要频率
把刚才录的西瓜振动的音频文件，拷到电脑用Matlab进行分析，代码如下：
%清理变量
clear
clc
%读取声音文件
[y,Fs,bits]=wavread('watermelon.wav');
y=y(:,1);
sigLength=length(y);
%傅里叶分析
Y = fft(y,sigLength);
Pyy = Y.* conj(Y) / sigLength;
halflength=floor(sigLength/2);
f=Fs*(0:halflength)/sigLength;
%画图
t=(0:sigLength-1)/Fs;
figure;plot(t,y);
xlabel('Time(s)');
figure;plot(f,Pyy(1:halflength+1));
xlabel('Frequency(Hz)');
这段程序目的是对西瓜振动的声音进行傅里叶分析。运行这段程序会画两张图。
第一张图是时间-幅度曲线。刚才敲西瓜共敲了三次，每次敲三下。所以共有九个峰值，每三个峰值一组。
第二张是频率-幅度曲线。可以看到主频集中在最左侧。
放大左边，得到下图：
西瓜振动的主频是193 Hz，用刚才的鉴别图一对照，在168至226Hz的范围内，好西瓜！
4. 手机版Matlab
虽然上面的方法能够测出西瓜是否成熟，但是仍然不具操作性：总不能录下西瓜的声音，然后跑回实验室用matlab画完图再来买吧？
那样的话，能不能认出来之前是哪个西瓜还是一说，而且西瓜很可能已经被别人买走了！
还好，Matlab现在有手机版了，叫做mobile matlab。
我们可以直接把手机版的Matlab和电脑版的连接在一起，然后录完西瓜的声音之后，马上在手机上跑程序，瞬间得出结果。
手机版Matlab不仅可以连接电脑，还可以把手机当作传感器，支持的类型包括加速度、磁感应强度、方位、角速度、位置。
先打住，再说下去手机会被玩坏的。下面还是继续看怎么把手机连接到电脑上吧。
(1) 先打开Matlab电脑版，在commandwindow中输入connector on，记下ip地址和密码。
(2) 打开mobile matlab，找到setting项，选择add acomputer。
(3) 按照图片上的标识，依次填写内容，最后点击右上角的connect。
然后敲西瓜、录音、用手机跑Matlab程序，就能实现用手机秒测西瓜了！
（END）
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科学计算编点程 3M君，酷爱Matlab和Python编程，擅长图像识别和多媒体处理。不定时po一些自己在科学、工程计算编程中总结的经验教训、小技巧、实用工具和好玩的东西，欢迎关注~
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