Melun vähentäminen

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 7. maaliskuuta 2022 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 1 muokkauksen .

Kohinanpoisto  on prosessi, jossa hyödynnettävästä signaalista poistetaan kohinaa sen subjektiivisen laadun parantamiseksi tai siirtokanavien ja digitaalisten tiedontallennusjärjestelmien virheiden vähentämiseksi . Kohinanvaimennusmenetelmät ovat käsitteellisesti hyvin samankaltaisia ​​prosessoitavasta signaalista riippumatta, mutta lähetettävän signaalin ominaisuuksien ennakkotieto voi signaalityypistä riippuen vaikuttaa merkittävästi näiden menetelmien toteutukseen.

Kohinanvaimennusjärjestelmät ( UWB ) ovat signaalinkäsittelyjärjestelmiä, jotka on toteutettu elektronisten piirien tai ohjelmistoalgoritmien muodossa, jotka on suunniteltu lisäämään signaali-kohinasuhdetta redundanssin vuoksi tai vähentämään bittisyvyyttä tai signaalin resoluutiota. Myös termiä "squelch" käytetään usein viittaamaan UWB:hen .

Kohinanvaimennusjärjestelmiä käytetään laajalti sekä ääni- (ääni)- että videosignaalien (valokuva) käsittelyyn. Useimmat UWB:t on jaettu kahteen tyyppiin:

Melun lähteet

Kaikilla tallennuslaitteilla, sekä analogisilla että digitaalisilla, on ominaisuuksia, jotka tekevät niistä herkkiä melulle. Kohina voi olla satunnaista ja epäkoherenttia, eli ei liity itse signaaliin, tai koherenttia, jota tallentavat laitteet ja käsittelyalgoritmit aiheuttavat.

Kaikki analogisen signaalin vahvistus- ja muunnospiirit ovat kohinan lähteitä. Ensinnäkin se on lämpökohinaa , joka johtuu lämpöprosesseista, jotka vaikuttavat elektronien liikkeen suuntaan. Toiseksi tämä on laukauskohina , jonka syynä on sähkövarauksen kantajien - elektronien, ionien - diskreetti. Nämä satunnaiset prosessit luovat lähtöjännitteen, joka koetaan kohinaksi toiston aikana. Vahvistuspolun luontaiseen kohinaan eniten vaikuttavat ensimmäiset portaat, jotka vahvistavat heikkoa signaalia (yksiköt - millivoltin murto-osat), koska niiden omaa kohinaa vahvistetaan sitten seuraavilla vaiheilla. Vahvistuspolun luontaisen kohinan vähentämiseksi ns. matalakohinaiset vahvistimet , joissa suurin mahdollinen signaali-kohinasuhde saavutetaan erilaisilla kytkentämenetelmillä ja erityisillä puolijohde- ja passiivikomponenteilla [1] .

Filmin ja magneettinauhan tapauksessa välineen rakenteelliset hiukkaset aiheuttavat kohinaa (näkyvää ja kuuluvaa). Elokuvafilmissä rakeisuus määräytyy elokuvan nopeuden mukaan, herkemmällä filmillä on rakeisuutta enemmän . Magneettinauhassa suuret magneettihiukkasten (yleensä rautaoksidin) rakeet ovat herkempiä kohinalle. Tämän kompensoimiseksi käytetään suurempia filmialueita (kehyskoko) tai magneettinauhaa (tallennusradan leveys) [2] .

Fotomatriiseissa esiintyy "mustan tason" (kunkin pikselin signaaliarvon valon puuttuessa) vaihtelua. Mitä suurempi pikseli (mikä saavutetaan suurentamalla valosensorin kokoa), sitä parempi signaali-kohinasuhde heikossa valaistuksessa.

Melunvaimennus äänitekniikassa

Compander melunvaimennusjärjestelmät

Äänen parantamiseksi äänen tallennus- ja siirtojärjestelmissä äänisignaalin esikorjaus suoritetaan kompandoinnilla. Companderin kohinanvaimennusjärjestelmät käyttävät signaalin esipakkausta lähetyksen (tallennuksen) aikana, eli dynaamisen alueen pakkausta . Tämä tehdään vahvistamalla matalan tason signaaleja niiden nostamiseksi siirtotien tai magneettinauhan kohinatason yläpuolelle. Sitten vastaanotettaessa (toistettaessa) vastaanotettua signaalia laajennetaan, eli dynaamista aluetta laajennetaan (palautetaan alkuperäiseen arvoonsa), kun taas lähetyskanavaan (tallennus) tunkeutuneiden häiriöiden ja kohinan tasoa vähennetään. Tästä syystä järjestelmien nimi: Compressor + Expander = Compander .

Koska signaalin lähetys- (tallennus) polulla on kaksi puolta - vastaanotto ja lähetys, eli toisin sanoen tulo ja lähtö, ja compander-järjestelmissä signaalinkäsittely suoritetaan sekä tulossa että lähdössä, niin tällainen kohinanvaimennusjärjestelmä kutsutaan yleisesti "kaksisuuntaiseksi" ( englanniksi  double-ended ).

Tunnetuimpia compander UWB -tyyppejä ovat dbx -laajakaistainen taajuudesta riippumaton järjestelmä ja Dolby NR -perhe kohinanvaimennusjärjestelmät, joissa käytetään taajuudesta riippuvaa käsittelyä. Suurin ero näiden järjestelmien välillä on, että dbx-käsittelyä sovelletaan audiosignaalin koko taajuuskaistalle, kun taas Dolby-järjestelmissä sitä sovelletaan erikseen yhdellä tai useammalla taajuuskaistalla ottaen huomioon kunkin äänenvoimakkuus.

Muut companderin melunvaimennusjärjestelmät:

Yksipuolinen squelch

Toinen algoritmityyppi sisältää olemassa olevan materiaalin äänen parantamisen. Siinä tapauksessa, että alkuperäiseen signaaliin ei enää ole pääsyä, eli on vain kohinainen äänite, vastaanotettu signaali käsitellään "toisaalta", nimittäin sen toiston aikana. Hyväksytyn terminologian mukaan tällaisia ​​kohinanvaimentimia kutsutaan juuri niin - "yksipuoliseksi" ( englannin  kielestä yksipäinen ).

Helpoin tapa vaimentaa melua on kynnyskohinavaimennin tai -portti ( englanniksi  noise-gate ), joka estää signaalien kulkua äänitteen tauoissa. Se toimii yksinkertaisena kytkimenä - joko siirtää tulosignaalin kokonaan lähtöön tai vaimentaa sen kokonaan. Nykyaikaisissa malleissa on asetettu kynnys, jonka alapuolella signaali ei kulje. Tämä ei aina anna toivottua vaikutusta, koska hiljaisten fragmenttien soiton aikana melutaso pysyy edelleen melko korkeana ja korvalle havaittavana tai tällaiset fragmentit voidaan vaimentaa kokonaan.

Toinen menetelmä kohinan vähentämiseksi oli yleinen nauhurien aikana ja sitä kutsuttiin DNL :ksi ( englanniksi  Dynamic Noise Limiter  - dynaaminen kohinanrajoitin). Käsitellyn signaalin suurtaajuisten komponenttien tasojen analyysin perusteella ne vaimenivat, jos niiden taso alkuperäisessä signaalissa oli riittävän alhainen ja ne voitiin jättää huomiotta. Tätä varten käytettiin liukuvaa adaptiivista suodatinta, joka muutti kaistanleveyttä käsitellyn signaalin spektrin mukaan. Tyypillinen tämän tyypin edustaja oli kotimainen melunvaimennusjärjestelmä "Mayak".

Digitaalisen signaalinkäsittelyn kehittyessä spektrivähennysmenetelmä on yleistynyt . Menetelmän ydin on, että etukäteen määritetty (tai automaattisesti allokoitu) puhtaan kohinan spektri vähennetään hyödyllisen signaalin amplitudi-taajuusspektristä. Taajuuskaistojen määrä, joihin signaali jaetaan, voi algoritmin toteutuksesta riippuen olla useita tuhansia, eli kaistanleveys, jolla käsittely suoritetaan, on hertsejä. Näin voit suodattaa tehokkaasti hyödyllisen äänisignaalin harmoniset kohinakomponenteista pois.

Kohinanvaimennus kuvissa

Kuvan kohinanvaimennusta käytetään useimmiten visuaalisen havainnon parantamiseen, mutta sitä voidaan käyttää lääketieteessä kuvan selkeyden lisäämiseen röntgensäteissä, esikäsittelynä myöhempää tunnistamista varten ja muissa tapauksissa.

Kuvan kohinan lähteitä voivat olla:

Digitaalisessa kuvankäsittelyssä käytetään tilakohinan vaimennusta . On olemassa seuraavat menetelmät:

Videon kohinanvaimennus

Videon  kohinanvaimennus on prosessi, jolla poistetaan kohinaa videosignaalista .

On olemassa seuraavat videon kohinanvaimennusmenetelmät:

Menetelmiä kohinan vaimentamiseksi videosignaalissa kehitetään ja sovelletaan riippuen kohinan tyypistä (säröstä). Tyypillisiä kohinan tai vääristymän tyyppejä videosignaalissa ovat:

Aktiivinen melunvaimennus

Aktiivinen melunvaimennus on tapa poistaa ei-toivottu kohina peittämällä erityisesti luotu ääni.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Yksityiskohtaista keskustelua aiheesta matalakohinaisen vahvistimen rakentaminen äänitaajuusalueelle on artikkelissa Phono stage . Teoriasta matalakohinaisen vahvistimen rakentamisesta magneettisen tallenteen toistamiseksi ja kohinan lähteistä nauhurin tallennus-toistokanavalla - Radio Magazine, 1982, nro 4, s. 42 - 45.
  2. ↑ Lisäksi mitä leveämpi tallennusraita, sitä suurempi on hyödyllisen signaalin jännite repropäässä, mikä myös lisää signaali-kohinasuhdetta.

Kirjallisuus

 Videon käsittely
jälkikäsittelyä
Erikoiskäsittely
Muunnos
24 30 fps
Muunnos
30 24 fps