Aliasing

Az aliasing ( aliasing in English ) olyan jelenség, amely bevezeti a jelet, amely szabályozza a vivőfrekvencia vagy jelzés mintában , frekvenciákat, nem kellene ott lennie, amikor a vivőfrekvencia és a mintavételi frekvencia kevesebb, mint kétszerese a maximális frekvencia szereplő jel .

Ez a torzítás azért következik be, mert az f frekvenciájú jelnek pontosan ugyanolyan hatása van a modulált jelre, mint a frekvenciára ( vivőfrekvencia - f frekvencia ). Hasonlóképpen, mintavételezett jel esetén az összes jelet, amelynek frekvenciaeltérése a mintavételi frekvenciától megegyezik, ugyanazok a minták képviselik. Az eredeti jel rekonstruálásakor lehetetlen megkülönböztetni ezeket az összetevőket, amelyek ábrázolása azonos.

Terminológia

Angolul a spektrum aliasingot általában aliasing- nak nevezik , latin alias-ból , metaforával kifejezve, hogy ugyanaz a jel egy másik frekvencia formájában van. Ez a kifejezés a szuperheterodin rádióvevők önkéntes frekvenciaváltozására utal ; ezt követően összekapcsolták azzal a káros jellel, amely a vivőfrekvencia vagy a mintavételi frekvencia felét meghaladó jelekkel fordul elő, majd a digitális képek kvantálási hibájának aliasingjával . A képen a spektrum álnevét moaré- nak nevezzük . Ezt a zavarodottságot azzal magyarázzák, hogy mindkettő a jel diszkrecetizálásának hatása, akár időben, akár annak amplitúdójában, valamint a kettő intim kapcsolatával a digitalizálási folyamatban.

A megfelelő francia kifejezések aliasing vagy aliasing spektrum vagy spektrális a jelenség és a torzításokat annak eredménye. A szuperheterodin receptorok összefüggésében a frekvenciaváltozás szorzata a konjugált frekvencia .

A jelenség leírása

A matematika nélküli álnevezés hatásának megértéséhez el kell képzelnie a jel útját.

Jeláramlás

	Fázis	Leírás	Megjegyzések
1	Mintavétel	A jel értékét rendszeres időközönként leolvassák.	Ez a művelet úgy értelmezhető, mint a jel szorzata egy jelrel, amely azonos amplitúdójú impulzusok sorozatát tartalmazza. Ennek eredményeként a véletlenszerűség pillanatában a jelrel arányos amplitúdójú impulzusok sora keletkezik.
2	Kezelés	A spektrum elfajulásának jelenségének megértése érdekében feltételezzük, hogy egy egyszerű átvitel történik.	A feldolgozás magában foglalhatja a számszerűsítést ; de ez elméletileg nem szükséges, és nem is mindig így van. Az analóg telefonálás során a mintavételezett jeleket multiplexelik ; in analóg késleltető vonal , ezek tárolják töltésátviteli sejtekben ( CCD ).
3	Feloldás	Az 1. fázisból származó jel egy integráló szűrőn halad át .	A rekonstrukciós szűrő csak a fél mintavételi frekvencia alatt tartja a frekvenciákat.

Tegyük fel, hogy a mintavételi impulzusok $τ$ időintervallumban fordulnak elő . A rendszer mintát vesz a 0, $τ$ idő, $2 τ$ idő stb. $Időpontban$ . A mintavételi frekvencia $f e = 1 / τ$ .

Mivel két minta közötti intervallum alatt a rendszer elhanyagolja a jel evolúcióját, elképzelhető, hogy több különböző jel pontosan ugyanazt a mintasort adhatja meg.

Tegyük fel, hogy a jel periodikus, vagyis minden P periódusban azonos módon reprodukálódik . A számítások egyszerűsítése érdekében szinuszos jeleket veszünk, de ez nem feltétlenül szükséges az érveléshez . A minták értéke

\ operátornév {s} (n \ tau) = \ bűn \ bal (\ bal (\ omega + p {\ frac {2 \ pi} {\ tau}} \ jobb) n \ tau \ jobb) = \ bűn \ bal (\ omega n \ tau + p {\ frac {2 \ pi n \ tau} {\ tau}} \ right) = \ sin (\ omega (n \ tau) + pn 2-szer 2 \ pi) = \ sin ( \ omega n \ tau)

ahol n és p relatív egész szám, egyenlő bármi p-vel . Az $f + pf e$ frekvencia összes szinuszoidja ugyanazon mintasorozatnak felel meg.

A feloldáskor a szűrő csak azt a szinuszhullámot tartja meg, amelynek frekvenciája kisebb, mint $f e / 2$ . Nem feltétlenül az eredeti jelé. Különösen, ha a jel frekvenciája nagyobb volt, mint $f e / 2$ , akkor a rekonstrukciós szűrő megkapja a különbség frekvenciáját ( p = -1) $f - f e$ (negatív frekvencia itt egyenlő a pozitív frekvenciával a fázisig).

Ugyanez vonatkozik az összes frekvenciára. Az egyes gyakorisági f két sor konjugátumok és . A spektrum így 0 és $f$ $e$ $/ 2$ közé van hajtva . $nf_ {e} + f$ $nf_ {e} -f$

Ha a jel frekvenciája 0 és a mintavételi frekvencia fele között van, akkor a rekonstrukció utáni eredmény megfelel a jel és a mintavételi frekvencia közötti intermodulációs szorzatnak .

Hang

Tegyük fel, hogy a mintavétel 44,1 kHz-en történik . Ha az eredeti jel f frekvenciája nagyobb, mint 22,05 kHz , akkor a (44,1 - f ) frekvencián fog reprodukálni . A szűrőket ezért úgy alakítják ki, hogy a lehető legradikálisabban kiküszöböljék az összes 20 kHz feletti frekvenciát . De lehetetlen olyan falat építeni, amely drasztikusan korlátozza a sávszélességet egy bizonyos frekvenciára. A szűrők lejtése annyi decibel / oktáv . 20 kHz és 22,05 kHz között csak 10% -os különbség van. 22.05 kHz- től lehetetlen érzékelhető csillapításokat elérni .

A rendszert az menti meg, hogy a mintavételi frekvencia felét meghaladó frekvenciák együttes frekvenciája fordított sorrendben található , először a tartalék sávban, majd a hallható sávban:

44,1 kHz mintavételi frekvencia

eredeti frekvenciák	22,1 kHz	24,1 kHz	26,5 kHz	29,1 kHz	35,5 kHz	39,1 kHz
konjugált frekvenciák	22 kHz	20 kHz	17,6 kHz	15 kHz	8,6 kHz	5 kHz

A fül kevésbé érzékeny a tónusra a szélső mély- és magas hangokban. A szűrő ezért annál inkább gyengül, amikor a kombinált frekvencia megközelíti azt a régiót, ahol az emberi érzékelés részletesebb. Továbbá az emberi hangban és a tartós hangot előállítani képes hangszerekben a magas frekvenciák lényegesen alacsonyabbak és természetesen inharmóniásak. Mindezek a tényezők lehetővé teszik, hogy egy elméletileg gyenge rendszer a nyilvánosság által a gyakorlatban elfogadott eredményeket hozzon létre, különösen azért, mert elindításakor javulásnak tűnt az előző rendszerhez, az LP-rekordhoz képest.

Kép

Aliasing fordul elő, amikor egy raszteres rendszer , amely elbontja a kép sorokra vagy egy sor pixel . Ha az alany szabályos mintázatú, akkor azt nem lehet reprodukálni, és van egy felület világos és sötét területekkel.

Animált kép

Az álnevezés ismert hatása akkor látható, amikor a drótkerekek fejjel lefelé fordulnak. A mozgókép valójában másodpercenként 24 vagy 25 alkalommal vesz rendszeres mintát; amikor a felvett mozgás frekvenciahullámot eredményez, amely megközelítőleg megegyezik ezzel a mintavételi frekvenciával, a mozgás lassulni vagy visszafordulni látszik.

Ezt a jelenséget használják ki a stroboszkópos megfigyelés során . A stroboszkóp frekvenciájának beállításával periodikus lassú mozgás figyelhető meg.

Ha más mezőkben a jel előzetes szűrése (a Nyquist frekvenciánál nagyobb komponensek eltávolítása érdekében ) megakadályozza ezen „fantom” frekvenciák megjelenését, akkor ez a szűrés nem mindig lehetséges, vagy akár kívánatos a moziban / videóban. A küllőkerék rögzítettnek tűnik, az összes küllő elmosódott, ami vizuálisan még rosszabb lenne, ha a nyilvánosság már megszokta ezt a hatást ...

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

Megjegyzések

Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság , „Vezérléstechnika”, a CIE 60050 Nemzetközi Elektrotechnikai Szójegyzék ( olvasható online ) , p. 351-41-28 "spektrális aliasing" ;
Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság , „Transmission / Sampling in Coded Pulse Modulation ” , a CIE 60050 Nemzetközi Elektrotechnikai Szójegyzék ( olvasható online ) , p. 704-23-04 "eltorzító torzítás" ;
Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság , „Műsorszórás: hang, televízió, adat / digitális televízió” , a CIE 60050 Nemzetközi elektrotechnikai szókincs ( online olvasható ) , p. 723-10-78 "összecsukható alkatrészek".
Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság , „Rádiótávközlés, adók, vevők, hálózatok, üzemeltetés / rádió vétel és vevők” , a CIE 60050 Nemzetközi Elektrotechnikai Szójegyzék ( online olvasható ) , p. 713-10-12 "" ; a VEI meghatározza, hogy a képfrekvencia kifejezés "ebben az értelemben kerülendő" .