Zajcsökkentés

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. március 7-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A zajcsökkentés egy hasznos jelből származó zaj  eltávolításának folyamata annak szubjektív minőségének javítása vagy az átviteli csatornák és a digitális adattároló rendszerek hibaszintjének csökkentése érdekében . A zajcsökkentési eljárások elvileg nagyon hasonlóak a feldolgozott jeltől függetlenül, azonban az átvitt jel jellemzőinek előzetes ismerete a jel típusától függően jelentősen befolyásolhatja ezen eljárások megvalósítását.

A zajcsökkentő rendszerek ( UWB ) olyan jelfeldolgozó rendszerek, amelyeket elektronikus áramkörök vagy szoftveralgoritmusok formájában valósítottak meg, amelyek célja a jel-zaj arány növelése a redundancia miatt, vagy a bitmélység vagy a jelfelbontás csökkentése. A "squelch" kifejezést gyakran használják az UWB-re is .

A zajcsökkentő rendszereket széles körben használják hang- (audio) jelfeldolgozásra és videó (fénykép) jelfeldolgozásra egyaránt. A legtöbb UWB két típusra osztható:

Zajforrások

Minden felvevő eszköz, mind analóg, mind digitális, rendelkezik olyan tulajdonságokkal, amelyek érzékenyek a zajra. A zaj lehet véletlenszerű és nem koherens, azaz nem magához a jelhez kapcsolódik, vagy koherens, amelyet rögzítő eszközök és feldolgozó algoritmusok vezetnek be.

Bármely analóg jelerősítő és átalakító áramkör zajforrás. Először is, ez a termikus zaj , amelyet olyan termikus folyamatok okoznak, amelyek befolyásolják az elektronok mozgásának irányát. Másodszor, ez a lövészaj , amelynek oka az elektromos töltéshordozók - elektronok, ionok - diszkrétsége. Ezek a véletlenszerű folyamatok olyan kimeneti feszültséget hoznak létre, amely lejátszás közben zajként érzékelhető. Az erősítési út belső zajához a legnagyobb mértékben az első fokozatok járulnak hozzá, amelyek gyenge jelet erősítenek (egységek - millivolt töredékei), mivel a saját zajukat a következő fokozatok erősítik fel. Az erősítő út belső zajának csökkentésére az ún. alacsony zajszintű erősítők , amelyekben a lehető legnagyobb jel-zaj viszonyt különböző kapcsolási módszerekkel és speciális félvezető eszközök és passzív alkatrészek alkalmazásával érik el [1] .

A film és a mágnesszalag esetében a zajt (látható és hallható) a közeg szerkezeti részecskéi vezetik be. A mozgóképfilmben a szemcsésséget a film sebessége határozza meg, az érzékenyebb film szemcsésebb. A mágnesszalagban a nagyméretű mágneses részecskék (általában vas-oxid) érzékenyebbek a zajra. Ennek kompenzálására nagyobb területű filmet (keretméret) vagy mágnesszalagot (rögzítési sávszélesség) használnak [2] .

A fotomátrixokban a „fekete szint” (az egyes pixelek jelértéke fény hiányában) ingadozása tapasztalható. Minél nagyobb a pixel (amit a fotoszenzor méretének növelésével érünk el), annál jobb a jel-zaj arány gyenge fényviszonyok mellett.

Zajcsökkentés a hangtechnikában

Compander zajcsökkentő rendszerek

A hangrögzítési és -átviteli rendszerekben a hangzás javítása érdekében a hangjel előzetes korrekciója kompandálás segítségével történik. A Compander zajcsökkentő rendszerek az átvitel (rögzítés) során a jel előtömörítését, azaz a dinamikatartomány -tömörítést alkalmazzák . Ez az alacsony szintű jelek további erősítésével történik, hogy azok az átviteli útvonal vagy a mágnesszalag zajszintje fölé emelkedjenek. Majd vételkor (reprodukálva) a vett jelet kibővítjük, vagyis a dinamikatartományt kibővítjük (visszaállítjuk eredeti értékére), miközben az átviteli (rögzítési) csatornába behatolt interferencia és zaj mértékét csökkentjük. Innen a rendszerek neve: Compressor + Expander = Compander .

Mivel a jelátviteli (rögzítési) útnak két oldala van - vétel és adás, vagy más szóval bemenet és kimenet, valamint a kompander rendszerekben a jelfeldolgozás mind a bemeneten, mind a kimeneten történik, akkor egy ilyen zajcsökkentő rendszer általában "kétirányú"-nak ( angolul  double-ended ) nevezik.

A kompander UWB-k legismertebb típusai közé tartozik a dbx szélessávú frekvenciafüggetlen rendszer és a frekvenciafüggő feldolgozást alkalmazó Dolby NR zajcsökkentő rendszerek családja. A fő különbség ezek között a rendszerek között az, hogy a dbx feldolgozást az audiojel teljes frekvenciasávjában alkalmazzák, míg a Dolby rendszerekben külön-külön egy vagy több frekvenciasávban, mindegyik hangerőszintjét figyelembe véve.

Egyéb compander zajcsökkentő rendszerek:

Egyoldalas zajzár

Egy másik típusú algoritmus magában foglalja a meglévő anyag hangjának javítását. Abban az esetben, ha az eredeti jelhez már nincs hozzáférés, vagyis csak zajos hangfelvétel van, a vett jelet „egyrészt” feldolgozzák, nevezetesen a lejátszás során. Az elfogadott terminológia szerint az ilyen zajcsillapítókat pontosan úgy hívják - „egyoldalasnak” (az angol  single-ended szóból ).

A zaj elnyomásának legegyszerűbb módja egy küszöb zajcsillapító vagy kapu (az angol  noise-gate szóból ), amely blokkolja a jelek áthaladását a hangfelvétel szüneteiben. Egyszerű kapcsolóként működik - vagy teljesen átadja a bemeneti jelet a kimenetnek, vagy teljesen elnyomja. A modern modellekben egy küszöbértéket állítanak be, amely alatt a jel nem halad át. Ez nem mindig adja meg a kívánt hatást, mivel a csendes töredékek megszólalásakor a zajszint továbbra is meglehetősen magas és a fül számára észrevehető marad, vagy az ilyen töredékek teljesen elnyomhatók.

Egy másik zajcsökkentési módszer a magnók idejében volt elterjedt, és DNL -nek hívták (az angolból.  Dynamic Noise Limiter  - dinamikus zajkorlátozó). A feldolgozott jel nagyfrekvenciás összetevőinek szintjeinek elemzése alapján azok csillapításra kerültek, ha az eredeti jelben a szintjük kellően alacsony volt, és elhanyagolhatóak voltak. Ehhez egy csúszó adaptív szűrőt használtak, amely a feldolgozott jel spektrumától függően változtatta a sávszélességét. Ennek a típusnak a tipikus képviselője a "Mayak" hazai zajcsökkentő rendszer volt.

A digitális jelfeldolgozás fejlődésével elterjedt a spektrális kivonás módszere . A módszer lényege, hogy a hasznos jel amplitúdó-frekvencia spektrumából kivonjuk az előre meghatározott (vagy automatikusan allokált) tiszta zaj spektrumát. A frekvenciasávok száma, amelyekre a jel fel van osztva, az algoritmus megvalósításától függően, elérheti a több ezret, vagyis a sávszélesség, amelyben a feldolgozást végrehajtják, Hertz egységekben lesz megadva. Ez lehetővé teszi a hasznos audiojel harmonikusainak hatékony kiszűrését a zajkomponensekből.

Zajcsökkentés a képeken

A képzajcsökkentést leggyakrabban a vizuális észlelés javítására alkalmazzák, de az orvostudományban a képtisztaság növelésére röntgenfelvételeknél, a későbbi felismerés előfeldolgozásaként és más esetekben is alkalmazható.

A képen látható zajforrások lehetnek:

A digitális képfeldolgozás térbeli zajcsökkentést alkalmaz . A következő módszerek léteznek:

Videózajcsökkentés

A videozajcsökkentés a videojelből származó  zaj eltávolításának folyamata .

A következő videózajcsökkentési módszerek állnak rendelkezésre:

A zaj (torzítás) típusától függően fejlesztik és alkalmazzák a videojelben lévő zaj elnyomásának módszereit. A videojelben a zaj vagy torzítás tipikus típusai a következők:

Aktív zajszűrés

Az aktív zajszűrés egy módja annak, hogy a speciálisan generált hangot átfedve kiküszöbölje a nem kívánt zajt.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Az alacsony zajszintű erősítő hangfrekvenciás tartományhoz való építésének témakörének részletes megvitatásához lásd a Phono színpad című cikket . A mágneses felvétel reprodukálására szolgáló alacsony zajszintű erősítő felépítésének elméletéről és a zajforrásokról a magnó felvételi-lejátszó csatornájában - Radio Magazine, 1982, 4. szám, 42-45.
  2. ↑ Ráadásul minél szélesebb a rögzítési sáv, annál nagyobb a hasznos jel feszültsége a repro fejen, ami szintén növeli a jel-zaj arányt.

Irodalom

 Videó feldolgozás
utófeldolgozás
Speciális feldolgozás
Konverzió
24 30 fps
Konverzió
30 24 fps