Искажение - это изменение первоначальной формы (или другой характеристики) чего-либо. В связи и электронике это означает изменение формы сигнала несущего информацию сигнала , такого как аудиосигнал, представляющий звук, или видеосигнал, представляющий изображения, в электронном устройстве или канале связи .
Искажения обычно нежелательны, поэтому инженеры стремятся их устранить или минимизировать. Однако в некоторых ситуациях может быть желательно искажение. Например, в системах шумоподавления, таких как система Dolby , аудиосигнал намеренно искажается таким образом, чтобы подчеркнуть аспекты сигнала, подверженные электрическому шуму , затем он симметрично «не искажается» после прохождения через зашумленный канал связи, уменьшая шум в полученном сигнале. Искажение также используется как музыкальный эффект , особенно с электрогитарой .
Добавление шума или других внешних сигналов ( гул , помехи ) не считается искажением, хотя эффекты искажения квантования иногда включаются в шум. Показатели качества, отражающие как шум, так и искажения, включают отношение сигнал / шум и искажение (SINAD) и полное гармоническое искажение плюс шум (THD + N).
Электронные сигналы [ править ]
В телекоммуникациях и обработке сигналов бесшумную систему можно охарактеризовать передаточной функцией , так что выходной сигнал может быть записан как функция входа как
Когда передаточная функция включает только идеальную константу усиления A и идеальную задержку T
вывод неискаженный. Искажение возникает, когда передаточная функция F более сложна, чем эта. Если F - линейная функция , например фильтр, усиление и / или задержка которого изменяется с частотой, сигнал подвергается линейным искажениям. Линейные искажения не вносят в сигнал новых частотных компонентов, но изменяют баланс существующих.
На этой диаграмме показано поведение сигнала (состоящего из прямоугольной волны, за которой следует синусоида ), когда он проходит через различные функции искажения.
- Первый график (черный) показывает ввод. Он также показывает выходной сигнал неискажающей передаточной функции (прямая линия).
- Фильтр высоких частот (зеленая линия) искажает форму квадратной волны за счет снижения низкочастотных компонентов. Это причина "спада", наблюдаемого в верхней части импульсов. Это «импульсное искажение» может быть очень значительным, когда последовательность импульсов должна проходить через усилитель со связью по переменному току (с фильтром верхних частот). Поскольку синусоидальная волна содержит только одну частоту, ее форма не изменяется.
- Фильтр низких частот (голубой луч) округляет импульсы, удаляя высокочастотные компоненты. Все системы в той или иной степени являются низкочастотными. Обратите внимание, что фаза синусоидальной волны различается для нижних и верхних частот из-за фазовых искажений фильтров.
- Слегка нелинейная передаточная функция (пурпурный), она мягко сжимает пики синусоидальной волны, что может быть типичным для лампового усилителя звука. Это генерирует небольшое количество гармоник низкого порядка.
- Передаточная функция с жестким ограничением (красный) генерирует гармоники высокого порядка. Части передаточной функции плоские, что указывает на то, что вся информация о входном сигнале была потеряна в этой области.
Передаточная функция идеального усилителя с идеальным усилением и задержкой является лишь приблизительной. Истинное поведение системы обычно иное. Нелинейность передаточной функции активного устройства (например, электронных ламп , транзисторов и операционных усилителей ) является обычным источником нелинейных искажений; в пассивных компонентах (таких как коаксиальный кабель или оптическое волокно ) линейные искажения могут быть вызваны неоднородностями, отражениями и т. д. на пути распространения .
Искажение амплитуды [ править ]
Амплитудное искажение - это искажение, возникающее в системе, подсистеме или устройстве, когда выходная амплитуда не является линейной функцией входной амплитуды при определенных условиях.
Гармонические искажения [ править ]
Гармонические искажения добавляют обертоны , целые кратные частотам звуковой волны. [1] Нелинейности, которые вызывают амплитудные искажения в аудиосистемах, чаще всего измеряются в терминах гармоник (обертонов), добавленных к чистой синусоиде, подаваемой в систему. Гармонические искажения могут быть выражены в терминах относительной силы отдельных компонентов в децибелах или среднеквадратичного значения всех гармонических составляющих: Общее гармоническое искажение (THD) в процентах. Уровень, на котором становятся слышны гармонические искажения, зависит от точного характера искажения. Различные типы искажений (например,кроссоверные искажения ) более слышны, чем другие (например, мягкое ограничение ), даже если измерения THD идентичны. Гармонические искажения в радиочастотных приложениях редко выражаются как THD.
Искажение частотной характеристики [ править ]
Неплоская частотная характеристика - это форма искажения, которая возникает, когда разные частоты усиливаются в фильтре на разную величину . Например, неравномерная частотная характеристика каскадного усилителя со связью по переменному току является примером частотного искажения. В случае аудиосистемы это в основном вызвано акустикой помещения, плохими громкоговорителями и микрофонами, длинными кабелями громкоговорителей в сочетании с частотно-зависимым импедансом громкоговорителей и т. Д.
Фазовое искажение [ править ]
Эта форма искажения в основном возникает из-за электрического реактивного сопротивления . Здесь все компоненты входного сигнала не усиливаются с одинаковым фазовым сдвигом, поэтому некоторые части выходного сигнала не совпадают по фазе с остальной частью выходного.
Искажение групповой задержки [ править ]
Встречается только в диспергирующих средах . В волноводе , фазовая скорость зависит от частоты. В фильтре групповая задержка имеет тенденцию достигать максимума около частоты среза , что приводит к искажению импульса. Когда аналоговые магистральные линии дальней связи были обычным явлением, например, в 12-канальной несущей , в репитерах приходилось корректировать искажения групповой задержки .
Исправление искажения [ править ]
Поскольку выходной сигнал системы задается формулой y (t) = F (x (t)), то, если обратная функция F −1 может быть найдена и намеренно использована для искажения входа или выхода системы, то искажение исправлено.
Примером подобной коррекции является то, когда LP / виниловые записи или передачи FM-звука намеренно предварительно подчеркиваются линейным фильтром , система воспроизведения применяет обратный фильтр, чтобы сделать всю систему неискаженной.
Коррекция невозможна, если обратного не существует - например, если передаточная функция имеет плоские точки (обратный преобразовал бы несколько входных точек в одну выходную точку). Это приводит к необратимой потере информации. Такая ситуация может произойти, когда усилитель перегружен, вызывая ограничение или искажение скорости нарастания напряжения, когда на мгновение только характеристики усилителя, а не входной сигнал определяют выход.
Подавление гармонических искажений четного порядка [ править ]
Многие симметричные электронные схемы уменьшают величину четных гармоник, генерируемых нелинейностями компонентов усилителя, путем объединения двух сигналов от противоположных половин схемы, в которых компоненты искажения примерно одинаковой величины, но не в фазе. Примеры включают двухтактные усилители и пары с длинными хвостовиками .
Сигнализация телетайпа или модема [ править ]
В двоичной сигнализации, такой как FSK , искажение - это смещение значимых моментов импульсов сигнала из их правильных положений относительно начала стартового импульса . Величина искажения выражается в процентах от идеальной единичной длительности импульса . Иногда это называют искажением смещения .
Телеграфное искажение подобная проблема и старше, искажая соотношение между меткой и пространственными интервалами. [2]
Искажение в искусстве [ править ]
В мире искусства искажение - это любое изменение, которое художник вносит в размер, форму или визуальный характер формы, чтобы выразить идею, передать чувство или усилить визуальное воздействие. Часто называемые «абстракцией», примеры искажения включают « Плачущую женщину » Пикассо и « Поклонение пастухов » Эль Греко.
Искажение звука [ править ]
 | Искаженные формы волны Аудио-пример короткого отрывка, за которым следуют различные его версии в искаженном виде |
Проблемы с воспроизведением этого файла? См. Справку по СМИ . | |
Что касается звука, то искажение относится к любому виду деформации выходного сигнала по сравнению с его входным, обычно это ограничение , гармоническое искажение или интермодуляционное искажение ( явление смешения ), вызванное нелинейным поведением электронных компонентов и ограничениями источника питания. [3] Термины для определенных типов нелинейных искажений звука включают в себя: кроссоверное искажение и искажение, индуцированное нарастанием (SID).
Другими формами искажения звука являются не плоская частотная характеристика , сжатие , модуляция , наложение спектров , шум квантования , вау и дрожание аналоговых носителей, таких как виниловые пластинки и магнитная лента . Человеческое ухо не может слышать фазовые искажения , за исключением того, что они могут влиять на стереоизображение .
В большинстве областей искажение характеризуется как нежелательное изменение сигнала. Искажение в музыке часто преднамеренно используется в качестве эффекта при применении к сигналу электрогитары в стилях рок-музыки, таких как хэви-метал и панк-рок .
Оптика [ править ]
В оптике искажение изображения / оптическое искажение - это отклонение от прямолинейной проекции, вызванное изменением увеличения с увеличением расстояния от оптической оси оптической системы.
Картографические проекции [ править ]
В картографии искажение - это искажение площади или формы объекта. Проекции Меркатора , например, искажается по преувеличивают размер областей на высокой широте .
 | Викискладе есть медиафайлы по теме искажения . |
См. Также [ править ]
- Сглаживание
- Искажение затухания
- Измерения аудиосистемы
- Искажение смещения
- Синтез искажений
- Затухание
- Искажение изображения
- Сжатие с потерями
Ссылки [ править ]
- ^ Moscal, Тони (1994). Проверка звука: основы звука и звуковых систем . Хэл Леонард. п. 55. ISBN 9780793535590.
- ^ «Спецификации стандартного интерфейса служб телеграфного типа» (PDF) . Путь разума . Июль 1970 г.
- ^ Аудио Электроника Джоном Линсли Худом; стр.162
Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб : «Федеральный стандарт 1037C» .(в поддержку MIL-STD-188 )
