A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Aliasing je jev, ke kterému může dojít při převodu spojitého signálu na signál diskrétní čili nespojitý. Takový převod se nazývá vzorkování.
Podmínky vzniku aliasingu
Aby při vzorkování nedocházelo k aliasingu, musí být podle Nyquistova–Shannonova vzorkovacího teorému vzorkovací frekvence větší než dvojnásobek nejvyšší frekvence harmonických složek obsažených ve vzorkovaném signálu.[pozn. 1][1] Pokud tuto podmínku nesplňuje, dochází k překrytí frekvenčních spekter vzorkovaného signálu, a tedy ke ztrátě informace.
Slovo „aliasing“ znamená v češtině „falšování“ a přesně vystihuje jev, ke kterému dojde při nedodržení podmínky Shannonova teorému. Původní frekvence spojité informace je totiž vzorkováním zcela zfalšována. Známou ukázkou aliasingu jsou filmové záběry jedoucích dostavníků, jejichž loukoťová kola se zdánlivě točí opačně nebo nesprávnou rychlostí.
Příklady aliasingu
Zachycení rotačního pohybu na filmu
Když ve filmu vidíte točící se vrtuli nebo kola rychle jedoucího auta, můžete si všimnout, že otáčení není zachyceno správně. Obvykle se na filmu vrtule točí nepřirozeně pomalu, někdy dokonce opačným směrem než ve skutečnosti. Správně by pohyb mohl být zachycen pouze tehdy, pokud by frekvence snímání kamerou byla minimálně dvojnásobná než frekvence otáčení vrtule. To znamená, že kamera by za jednu otáčku vrtule musela sejmout minimálně dvě filmová políčka.
Ještě lépe si můžeme tento jev ukázat na příkladu s hodinami. Představme si, že někdo chce nafilmovat zrychlený záběr hodin. Rozhodne se snímat hodiny jednou za 10 minut. Na obrázku najdete jednotlivé záběry hodin a pod nimi výsledný film.
V tomto případě je vše v pořádku, protože kamera sejme na jednu otáčku velké ručičky 6 snímků a na jednu otáčku malé ručičky dokonce 72 snímků, tedy v obou případech více, než požaduje Nyquistův–Shannonův teorém.
Na dalším obrázku a výsledné animaci je vidět tentýž pokus, ovšem se snímáním hodin po padesáti minutách. Malá ručička je zachycena normálně, protože v průběhu jedné její otáčky sejme kamera 15 snímků. Ovšem během jedné otáčky velké ručičky sejme kamera pouze jediný snímek, což odporuje Nyquistově–Shannonově teorému. Proto dochází k aliasingu pohybu velké ručičky a na výsledném filmu se velká ručička otáčí opačným směrem.
Moaré
Dalším místem, kde bojuje s aliasingem je digitální fotografie (a televizní technika). Zde musí počet bodů kamerového snímače na délkovou jednotku být minimálně dvojnásobkem maximálního počtu čar, které budou na tutéž délkovou jednotku promítnuty optikou kamery. Pokud podmínka není dodržena, dochází k aliasingu, který se projevuje takzvaným barevným moaré (nepravidelné barevné obrazce na postižené části obrazu). Tento jev je často patrný v TV pořadech, když kamera snímá někoho v oblečení s jemnými výraznými proužky (frekvence proužků promítnutých na snímač kamery v takovém případě nesplňuje Nyquistův–Shannonův teorém).
Na levé části obrázku je proužkovaná košile vyfotografovaná z velké vzdálenosti tak, aby hustota proužků promítnutých na CCD snímač byla větší než polovina hustoty buněk snímače (porušení Nyquistova–Shannonova teorému). Kvůli aliasingu tak na obrázku vznikne výrazné moaré, které dává vzniknout nepravidelným barevným pruhům s výrazně menší hustotou, než mají proužky ve skutečnosti (typický aliasing).
Na pravé části obrázku je tatáž košile vyfotografovaná tímtéž aparátem zblízka tak, aby hustota proužků promítnutých objektivem na CCD byla výrazně nižší než hustota jeho buněk. (Ve skutečnosti je i na pravé části obrázku ve výstřihu košile při pozorném pohledu patrné jemné moaré, které tentokrát vzniklo interferencí osnovy samotné tkaniny s buňkami CCD.)
Další příklady
V současné technice se s aliasingem nejčastěji setkáváme při převodu analogového signálu na digitální pomocí A/D převodníku. Například analogový záznam hudby je pro uložení na CD vzorkován frekvencí 44,1 kHz, aby CD mohlo přenést kmitočty do 22 kHz bez aliasingu.
Ochrana proti aliasingu
Aliasingu je nutné předcházet, protože pokud k němu dojde, jeho následky se odstraňují jen velmi těžce. Proto se před převodník spojitého signálu na diskrétní ve většině případů zařazuje tzv. antialiasingový filtr, který má za úkol odfiltrovat frekvence vyšší, než odpovídají Nyquistovu–Shannonovu teorému.
Je to dolní propust realizovaná v případě běžných A/D převodníků jako analogový frekvenční filtr.
V případě digitální fotografie a televizního obrazu se jako antialiasingový filtr užívá mírně zmatněné sklo umístěné před CCD-snímač. Způsobuje lehké rozostření detailů obrazu jemnějších než polovina hustoty buněk snímače, čímž takto ostré detaily již nemohou dopadnout na CCD. Levné digitální fotoaparáty nepotřebují antialiasingový filtr, protože jejich nekvalitní optika není schopna na snímač promítnout obraz v ostrosti nutné ke vzniku aliasingu.
Poznámky
- ↑ Nyquistův–Shannonův vzorkovací teorém je nazýván také Nyquistův teorém nebo Shannonův–Nyquistův teorém; v zemích bývalého východního bloku také Shannon-Kotělnikovův teorém (viz Reichl a Všetička).
Odkazy
Reference
- ↑ REICHL, Jaroslav; VŠETIČKA, Martin. Digitální záznam. Encyklopedie fyziky . ©2006–2022 . Dostupné online.
Související články
Externí odkazy
- Obrázky, zvuky či videa k tématu Aliasing na Wikimedia Commons
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.
Antény
Chemické zdroje elektriny
Chladenie v elektrotechnike
Elektrická sústava automobilu
Elektrická trakcia
Elektrické prístroje
Elektrické súčiastky
Elektrické spotrebiče
Elektrické stroje
Čítanie (elektrotechnika)
Činný výkon
Štatistická dynamika
Živý vodič
Admitancia
Antiparalelné zapojenie
Asynchrónny motor
Blúdivý prúd
Bočník (elektrotechnika)
Diak (polovodičový prvok)
Displej s kvapalnými kryštálmi
Elektrická inštalácia
Elektrická rezonancia
Elektrická sila
Elektrická vodivosť
Elektrické zariadenie
Elektrický obvod
Elektrický zvonec
Elektroenergetika
Elektromer
Elektrometer
Elektromobil
Elektromotor
Elektromotorické napätie
Elektrotechnický náučný slovník
Elektrotechnika
Elektrotechnológia
Fázor
Faradayova klietka
Frekvencia (fyzika)
Graetzov mostík
Impedancia
Indukčnosť
Induktancia
Istič
Izolácia (elektrotechnika)
Izolant
Jadro vodiča
Jednobran
Jednosmerný prúd
Joulovo teplo
Katóda
Koaxiálny kábel
Kompenzácia účinníka
Konduktometria
Konektor (elektrotechnika)
Korónový výboj
Lanko (elektrotechnika)
Leptanie
Logické hradlo
Magnetická susceptibilita
Magnetizácia (veličina)
Merný elektrický odpor
Mobilné zariadenie
Napájací zdroj
Napäťový chránič
Napäťový násobič
Nortonova veta
Odpínač
Odpojovač
OLED
Olovený akumulátor
Paralelné zapojenie
Peltierov článok
Plošná hustota elektrického prúdu
Poistka (elektrotechnika)
Posuvný prúd
Prúdový chránič
Prenosové médium
Prieletový klystrón
Primárny elektrochemický článok
Reaktancia
Rekuperácia (dopravný prostriedok)
Relé
Reproduktorová výhybka
Rezistancia
Rozhranie (interface)
Sériové zapojenie
Seebeckov jav
Sekundárny elektrochemický článok
Settopbox
Skrat
Sonar
Spínač
Spínaný zdroj
Straty v mikropásikových vedeniach
Striedavý prúd
Stupeň ochrany krytom
Svetelná výbojka
Symetrizačný člen
Technická normalizácia
Tepelné relé
Tepelne vodivostný detektor
Termočlánok
Théveninova veta
Transformátor
Transformátor s fázovou reguláciou
Trojfázová sústava
Tuhá fáza (elektronika)
Tyratrón
Usmerňovač (elektrotechnika)
Uzemnenie
Uzol (vodiče)
Vírivý prúd
Výbojka
Varistor
Ventilátor
Vodič (elektrotechnika)
Voltov stĺp
Vstavaný systém
Zásuvka (elektrotechnika)
Zdroj (elektrotechnika)
Zisk antény
Text je dostupný za podmienok Creative
Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších
podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky
použitia.
www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk