एंटी - एलियासिंग फ़िल्टर: Difference between revisions
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एक एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर (AAF) एक [[फ़िल्टर (सिग्नल प्रोसेसिंग)]] है जिसका उपयोग [[ नमूनाकरण (सिग्नल प्रोसेसिंग) | नमूनाकरण (सिग्नल प्रोसेसिंग)]] से पहले किया जाता है ताकि [[आवृत्ति बैंड]] पर Nyquist-Shannon सैंपलिंग प्रमेय को संतुष्ट करने के लिए सिग्नल की [[बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग)]] को प्रतिबंधित किया जा सके। चूंकि प्रमेय कहता है कि [[निक्विस्ट आवृत्ति]] के ऊपर [[वर्णक्रमीय घनत्व]] शून्य होने पर इसके नमूनों से [[संकेत]] का स्पष्ट पुनर्निर्माण संभव है, एक [[ईंट की दीवार फिल्टर]] एक आदर्श लेकिन अव्यवहारिक एएएफ है।{{efn|Brick-wall filters that run in realtime are not physically realizable as they have infinite latency and infinite [[Order (differential equation)|order]].}} एक व्यावहारिक AAF घटी हुई बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) और बढ़े हुए [[अलियासिंग]] के बीच समझौता कर लेता है। एक व्यावहारिक एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर आमतौर पर कुछ एलियासिंग होने या क्षीण करने या अन्यथा Nyquist सीमा के करीब कुछ इन-बैंड आवृत्तियों को विकृत करने की अनुमति देगा। इस कारण से, यह सुनिश्चित करने के लिए कि ब्याज की सभी आवृत्तियों को फिर से बनाया जा सकता है, एक अभ्यास जिसे [[ oversampling | oversampling]] कहा जाता है, एक आदर्श AAF द्वारा सैद्धांतिक रूप से आवश्यक कई व्यावहारिक प्रणालियों के नमूने से अधिक होगा। | |||
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एंटी-अलियासिंग फिल्टर का उपयोग [[एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण]] के इनपुट पर किया जाता है। [[डिज़िटल से एनालॉग कन्वर्टर]] के आउटपुट पर समान फिल्टर का उपयोग [[पुनर्निर्माण फिल्टर]] के रूप में किया जाता है। बाद के मामले में, फ़िल्टर इमेजिंग को रोकता है, अलियासिंग की रिवर्स प्रक्रिया जहां इन-बैंड आवृत्तियों को बैंड से बाहर दिखाया जाता है। | एंटी-अलियासिंग फिल्टर का उपयोग [[एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण]] के इनपुट पर किया जाता है। [[डिज़िटल से एनालॉग कन्वर्टर]] के आउटपुट पर समान फिल्टर का उपयोग [[पुनर्निर्माण फिल्टर]] के रूप में किया जाता है। बाद के मामले में, फ़िल्टर इमेजिंग को रोकता है, अलियासिंग की रिवर्स प्रक्रिया जहां इन-बैंड आवृत्तियों को बैंड से बाहर दिखाया जाता है। | ||
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एंटी-अलियासिंग फिल्टर का उपयोग करते समय इनपुट सिग्नल ओवरलोड से बचना बहुत महत्वपूर्ण है। यदि सिग्नल काफी मजबूत है, तो यह फ़िल्टरिंग के बाद भी एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर पर [[क्लिपिंग (सिग्नल प्रोसेसिंग)]] का कारण बन सकता है। जब एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर के बाद कतरन के कारण [[विरूपण]] होता है, तो यह एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर के पासबैंड के बाहर घटक बना सकता है; ये घटक तब उपनाम कर सकते हैं, जिससे अन्य गैर-सामंजस्यपूर्ण रूप से संबंधित आवृत्तियों का पुनरुत्पादन हो सकता है।<ref>{{citation |url=https://tech.ebu.ch/docs/techreview/trev_310-lund.pdf |title=Level and distortion in digital broadcasting |access-date=2021-05-11}}</ref> | एंटी-अलियासिंग फिल्टर का उपयोग करते समय इनपुट सिग्नल ओवरलोड से बचना बहुत महत्वपूर्ण है। यदि सिग्नल काफी मजबूत है, तो यह फ़िल्टरिंग के बाद भी एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर पर [[क्लिपिंग (सिग्नल प्रोसेसिंग)]] का कारण बन सकता है। जब एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर के बाद कतरन के कारण [[विरूपण]] होता है, तो यह एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर के पासबैंड के बाहर घटक बना सकता है; ये घटक तब उपनाम कर सकते हैं, जिससे अन्य गैर-सामंजस्यपूर्ण रूप से संबंधित आवृत्तियों का पुनरुत्पादन हो सकता है।<ref>{{citation |url=https://tech.ebu.ch/docs/techreview/trev_310-lund.pdf |title=Level and distortion in digital broadcasting |access-date=2021-05-11}}</ref> | ||
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Revision as of 19:11, 20 March 2023
एक एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर (AAF) एक फ़िल्टर (सिग्नल प्रोसेसिंग) है जिसका उपयोग नमूनाकरण (सिग्नल प्रोसेसिंग) से पहले किया जाता है ताकि आवृत्ति बैंड पर Nyquist-Shannon सैंपलिंग प्रमेय को संतुष्ट करने के लिए सिग्नल की बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) को प्रतिबंधित किया जा सके। चूंकि प्रमेय कहता है कि निक्विस्ट आवृत्ति के ऊपर वर्णक्रमीय घनत्व शून्य होने पर इसके नमूनों से संकेत का स्पष्ट पुनर्निर्माण संभव है, एक ईंट की दीवार फिल्टर एक आदर्श लेकिन अव्यवहारिक एएएफ है।[lower-alpha 1] एक व्यावहारिक AAF घटी हुई बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) और बढ़े हुए अलियासिंग के बीच समझौता कर लेता है। एक व्यावहारिक एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर आमतौर पर कुछ एलियासिंग होने या क्षीण करने या अन्यथा Nyquist सीमा के करीब कुछ इन-बैंड आवृत्तियों को विकृत करने की अनुमति देगा। इस कारण से, यह सुनिश्चित करने के लिए कि ब्याज की सभी आवृत्तियों को फिर से बनाया जा सकता है, एक अभ्यास जिसे oversampling कहा जाता है, एक आदर्श AAF द्वारा सैद्धांतिक रूप से आवश्यक कई व्यावहारिक प्रणालियों के नमूने से अधिक होगा।
ऑप्टिकल अनुप्रयोग
Ricoh के Pentax K-3 ने एक अद्वितीय सेंसर-आधारित एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर पेश किया। फिल्टर सूक्ष्म कंपन सेंसर तत्व द्वारा काम करता है। उपयोगकर्ता कंपन को चालू या बंद कर सकता है, एंटी-अलियासिंग या कोई एंटी-अलियासिंग नहीं चुन सकता है।[1]
प्रकाशिकी इमेज सैंपलिंग के मामले में, जैसा कि डिजिटल कैमरा में छवि संवेदक द्वारा किया जाता है, एंटी-अलियासिंग फिल्टर को ऑप्टिकल लो-पास फिल्टर (OLPF), ब्लर फिल्टर या AA फिल्टर के रूप में भी जाना जाता है। द्वि-आयामी अंतरिक्ष में नमूनाकरण का गणित समय क्षेत्र | टाइम-डोमेन नमूनाकरण के गणित के समान है, लेकिन फ़िल्टर कार्यान्वयन प्रौद्योगिकियां अलग हैं।
डिजिटल कैमरों में विशिष्ट कार्यान्वयन द्विप्रतिरोधी सामग्री की दो परतें हैं जैसे लिथियम निओबेट, जो प्रत्येक ऑप्टिकल बिंदु को चार बिंदुओं के समूह में फैलाती है।[2] इस तरह के फिल्टर के लिए स्पॉट सेपरेशन के विकल्प में शार्पनेस, अलियासिंग और फिल फैक्टर के बीच एक ट्रेडऑफ़ शामिल होता है (एक microlens के सक्रिय अपवर्तक क्षेत्र का अनुपात सरणी द्वारा कब्जा किए गए कुल सन्निहित क्षेत्र में)। एक एक रंग का या तीन सीसीडी या फोवोन X3 सेंसर कैमरे में, अकेले माइक्रोलेंस सरणी, यदि 100% प्रभावी के करीब है, तो एक महत्वपूर्ण एंटी-अलियासिंग फ़ंक्शन प्रदान कर सकता है,[3] कलर फिल्टर ऐरे (जैसे बायर फिल्टर) कैमरों में, अलियासिंग को एक स्वीकार्य स्तर तक कम करने के लिए आमतौर पर एक अतिरिक्त फिल्टर की आवश्यकता होती है।[4][5][6]
ऑडियो अनुप्रयोग
एंटी-अलियासिंग फिल्टर का उपयोग एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण के इनपुट पर किया जाता है। डिज़िटल से एनालॉग कन्वर्टर के आउटपुट पर समान फिल्टर का उपयोग पुनर्निर्माण फिल्टर के रूप में किया जाता है। बाद के मामले में, फ़िल्टर इमेजिंग को रोकता है, अलियासिंग की रिवर्स प्रक्रिया जहां इन-बैंड आवृत्तियों को बैंड से बाहर दिखाया जाता है।
ओवरसैंपलिंग
ओवरसैंपलिंग के साथ, एक उच्च मध्यवर्ती डिजिटल नमूना दर का उपयोग किया जाता है, ताकि लगभग एक आदर्श डिजिटल फिल्टर चयनात्मकता (रेडियो) कटऑफ़ आवृत्ति को मूल निम्न Nyquist आवृत्ति के पास अलियासिंग कर सके और बेहतर चरण प्रतिक्रिया दे सके, जबकि एक बहुत ही सरल एनालॉग फ़िल्टर ऊपर की आवृत्तियों को रोक सकता है। नई उच्च Nyquist आवृत्ति। क्योंकि एनालॉग फिल्टर में अपेक्षाकृत उच्च लागत और सीमित प्रदर्शन होता है, एनालॉग फिल्टर पर मांगों को आराम देने से अलियासिंग और लागत दोनों को बहुत कम किया जा सकता है। इसके अलावा, क्योंकि कुछ शोर (सिग्नल प्रोसेसिंग) का औसत निकाला जाता है, उच्च नमूनाकरण दर सिग्नल-टू-शोर अनुपात में मामूली सुधार कर सकती है।
वैकल्पिक रूप से, एंटी-अलियास फ़िल्टर पर आवश्यकताओं को कम करने के लिए एक सिग्नल को जानबूझकर उच्च दर पर नमूना लिया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सीडी ऑडियो आमतौर पर 20 kHz तक विस्तारित होता है, लेकिन इसे 22.05 kHz Nyquist दर के साथ नमूना किया जाता है। Nyquist-Shannon नमूनाकरण प्रमेय की तुलना में 2.05 kHz अधिक दर पर नमूना लेने से, अलियासिंग और उच्च ऑडियो आवृत्तियों के क्षीणन दोनों को आदर्श फिल्टर से कम के साथ भी रोका जा सकता है।
बैंडपास सिग्नल
अक्सर, एक एंटी-अलियासिंग फिल्टर एक लो पास फिल्टर होता है; हालाँकि यह कोई आवश्यकता नहीं है। Nyquist-Shannon नमूनाकरण प्रमेय के सामान्यीकरण से बेसबैंड संकेतों के बजाय अन्य बैंड-सीमित पासबैंड संकेतों के नमूने लेने की अनुमति मिलती है।
उन संकेतों के लिए जो बैंडविड्थ सीमित हैं, लेकिन शून्य पर केंद्रित नहीं हैं, एक बंदपास छननी को एंटी-अलियासिंग फिल्टर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यह सिंगल-साइडबैंड मॉड्यूलेशन|सिंगल-साइडबैंड मॉड्यूलेटेड या आवृत्ति संग्राहक सिग्नल के साथ किया जा सकता है। अगर कोई 87.9 मेगाहर्ट्ज पर केंद्रित एक एफएम रेडियो प्रसारण का नमूना लेना चाहता है और 200 केएचजेड बैंड तक सीमित है, तो एक उपयुक्त एंटी-अलियास फिल्टर 87.9 मेगाहर्ट्ज पर 200 केएचजेड बैंडविड्थ (या 87.8 मेगाहर्ट्ज से 88.0 मेगाहर्ट्ज का पासबैंड) पर केंद्रित होगा, और नमूनाकरण दर 400 kHz से कम नहीं होगी, लेकिन अलियासिंग को रोकने के लिए अन्य बाधाओं को भी पूरा करना चाहिए।[specify]
सिग्नल अधिभार
एंटी-अलियासिंग फिल्टर का उपयोग करते समय इनपुट सिग्नल ओवरलोड से बचना बहुत महत्वपूर्ण है। यदि सिग्नल काफी मजबूत है, तो यह फ़िल्टरिंग के बाद भी एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर पर क्लिपिंग (सिग्नल प्रोसेसिंग) का कारण बन सकता है। जब एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर के बाद कतरन के कारण विरूपण होता है, तो यह एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर के पासबैंड के बाहर घटक बना सकता है; ये घटक तब उपनाम कर सकते हैं, जिससे अन्य गैर-सामंजस्यपूर्ण रूप से संबंधित आवृत्तियों का पुनरुत्पादन हो सकता है।[7]
टिप्पणियाँ
संदर्भ
- ↑ "Pentax K-3". Retrieved November 29, 2013.
- ↑ Adrian Davies and Phil Fennessy (2001). Digital imaging for photographers (Fourth ed.). Focal Press. ISBN 0-240-51590-0.
- ↑ S. B. Campana and D. F. Barbe (1974). "Tradeoffs between aliasing and MTF". Proceedings of the Electro-Optical Systems Design Conference – 1974 West International Laser Exposition – San Francisco, Calif., November 5-7, 1974. Chicago: Industrial and Scientific Conference Management, Inc. pp. 1–9. Bibcode:1974eosd.conf....1C.
- ↑ Brian W. Keelan (2004). Handbook of Image Quality: Characterization and Prediction. Marcel–Dekker. ISBN 0-8247-0770-2.
- ↑ Sidney F. Ray (1999). Scientific photography and applied imaging. Focal Press. p. 61. ISBN 978-0-240-51323-2.
- ↑ Michael Goesele (2004). New Acquisition Techniques for Real Objects and Light Sources in Computer Graphics. Books on Demand. p. 34. ISBN 978-3-8334-1489-3.
- ↑ Level and distortion in digital broadcasting (PDF), retrieved 2021-05-11
