एंटी - एलियासिंग फ़िल्टर: Difference between revisions
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एक एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर ( | एक एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर (एएएफ) एक [[फ़िल्टर (सिग्नल प्रोसेसिंग)]] है जिसका उपयोग [[ नमूनाकरण (सिग्नल प्रोसेसिंग) | नमूनाकरण (सिग्नल प्रोसेसिंग)]] से पहले किया जाता है जिससे [[आवृत्ति बैंड]] पर न्यक्विस्ट-शैनन 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 किन्तु 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 एएएफ घटी हुई बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) और बढ़े हुए [[अलियासिंग]] के बीच समझौता कर लेता है। एक व्यावहारिक एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर सामान्यतः कुछ एलियासिंग होने या क्षीण करने या अन्यथा न्यक्विस्ट 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 | ओवरसैंपलिंग]] कहा जाता है, एक आदर्श एएएफ द्वारा सैद्धांतिक रूप से आवश्यक कई व्यावहारिक प्रणालियों के नमूने से अधिक होगा। | ||
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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।<ref>{{cite web |url=http://www.dpreview.com/products/Pentax/slrs/pentax_k3 |title=Pentax K-3 |access-date=November 29, 2013}}</ref>{{multiple image | 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।<ref>{{cite web |url=http://www.dpreview.com/products/Pentax/slrs/pentax_k3 |title=Pentax K-3 |access-date=November 29, 2013}}</ref>{{multiple image | ||
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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।<ref>{{cite book | 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।<ref>{{cite book | ||
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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 | 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 की स्थितियों 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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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]] | ओवरसैंपलिंग के साथ, एक उच्च मध्यवर्ती डिजिटल नमूना दर का उपयोग किया जाता है, जिससे लगभग एक आदर्श [[डिजिटल फिल्टर]] [[चयनात्मकता (रेडियो)]] कटऑफ़ आवृत्ति को मूल निम्न न्यक्विस्ट आवृत्ति के पास अलियासिंग कर सके और उत्तम [[चरण प्रतिक्रिया]] दे सके, जबकि एक बहुत ही सरल एनालॉग फ़िल्टर ऊपर की आवृत्तियों को रोक सकता है। नई उच्च न्यक्विस्ट आवृत्ति। क्योंकि [[एनालॉग फिल्टर]] में अपेक्षाकृत उच्च निवेश और सीमित प्रदर्शन होता है, एनालॉग फिल्टर पर मांगों को आराम देने से अलियासिंग और निवेश दोनों को बहुत कम किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, क्योंकि कुछ [[शोर (सिग्नल प्रोसेसिंग)|ध्वनि (सिग्नल प्रोसेसिंग)]] का औसत निकाला जाता है, उच्च नमूनाकरण दर सिग्नल-टू-ध्वनि अनुपात में सामान्य 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]] सामान्यतः 20 kHz तक विस्तारित होता है, किन्तु इसे 22.05 kHz न्यक्विस्ट दर के साथ नमूना किया जाता है। न्यक्विस्ट-शैनन 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। | |||
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अधिकांशतः, एक एंटी-अलियासिंग फिल्टर एक [[ लो पास फिल्टर ]] होता है; चूंकि यह कोई आवश्यकता नहीं है। न्यक्विस्ट-शैनन नमूनाकरण प्रमेय के सामान्यीकरण से [[बेसबैंड]] संकेतों के अतिरिक्त अन्य बैंड-सीमित [[पासबैंड]] संकेतों के नमूने लेने की अनुमति मिलती है। | |||
उन संकेतों के लिए जो बैंडविड्थ सीमित हैं, | उन संकेतों के लिए जो बैंडविड्थ सीमित हैं, किन्तु शून्य पर केंद्रित नहीं हैं, एक [[बंदपास छननी]] को एंटी-अलियासिंग फिल्टर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यह [[सिंगल-साइडबैंड मॉड्यूलेशन]]|सिंगल-साइडबैंड मॉड्यूलेटेड या [[ आवृत्ति संग्राहक ]] सिग्नल के साथ किया जा सकता है। यदि 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, किन्तु अलियासिंग को रोकने के लिए अन्य बाधाओं को भी पूरा करना चाहिए।{{specify|date=April 2021}} | ||
=== सिग्नल अधिभार === | === सिग्नल अधिभार === | ||
एंटी-अलियासिंग फिल्टर का उपयोग करते समय इनपुट सिग्नल ओवरलोड से बचना बहुत महत्वपूर्ण है। यदि सिग्नल | एंटी-अलियासिंग फिल्टर का उपयोग करते समय इनपुट सिग्नल ओवरलोड से बचना बहुत महत्वपूर्ण है। यदि सिग्नल अधिक शक्तिशाली 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 20:06, 20 March 2023
एक एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर (एएएफ) एक फ़िल्टर (सिग्नल प्रोसेसिंग) है जिसका उपयोग नमूनाकरण (सिग्नल प्रोसेसिंग) से पहले किया जाता है जिससे आवृत्ति बैंड पर न्यक्विस्ट-शैनन 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 किन्तु अव्यवहारिक एएएफ है।[lower-alpha 1] एक व्यावहारिक एएएफ घटी हुई बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) और बढ़े हुए अलियासिंग के बीच समझौता कर लेता है। एक व्यावहारिक एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर सामान्यतः कुछ एलियासिंग होने या क्षीण करने या अन्यथा न्यक्विस्ट 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 ओवरसैंपलिंग कहा जाता है, एक आदर्श एएएफ 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 की स्थितियों में, जैसा कि डिजिटल कैमरा में छवि संवेदक द्वारा किया जाता है, एंटी-अलियासिंग फिल्टर को ऑप्टिकल लो-पास फिल्टर (ओएलपीएफ), ब्लर फिल्टर या एए 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, किन्तु 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 सम्मिलित होता है (एक माइक्रोलेंस 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 सामान्यतः 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 की स्थितियों 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, जिससे लगभग एक आदर्श डिजिटल फिल्टर चयनात्मकता (रेडियो) कटऑफ़ आवृत्ति को मूल निम्न न्यक्विस्ट आवृत्ति के पास अलियासिंग कर सके और उत्तम चरण प्रतिक्रिया दे सके, जबकि एक बहुत ही सरल एनालॉग फ़िल्टर ऊपर की आवृत्तियों को रोक सकता है। नई उच्च न्यक्विस्ट आवृत्ति। क्योंकि एनालॉग फिल्टर में अपेक्षाकृत उच्च निवेश और सीमित प्रदर्शन होता है, एनालॉग फिल्टर पर मांगों को आराम देने से अलियासिंग और निवेश दोनों को बहुत कम किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, क्योंकि कुछ ध्वनि (सिग्नल प्रोसेसिंग) का औसत निकाला जाता है, उच्च नमूनाकरण दर सिग्नल-टू-ध्वनि अनुपात में सामान्य 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 सामान्यतः 20 kHz तक विस्तारित होता है, किन्तु इसे 22.05 kHz न्यक्विस्ट दर के साथ नमूना किया जाता है। न्यक्विस्ट-शैनन 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
अधिकांशतः, एक एंटी-अलियासिंग फिल्टर एक लो पास फिल्टर होता है; चूंकि यह कोई आवश्यकता नहीं है। न्यक्विस्ट-शैनन नमूनाकरण प्रमेय के सामान्यीकरण से बेसबैंड संकेतों के अतिरिक्त अन्य बैंड-सीमित पासबैंड संकेतों के नमूने लेने की अनुमति मिलती है।
उन संकेतों के लिए जो बैंडविड्थ सीमित हैं, किन्तु शून्य पर केंद्रित नहीं हैं, एक बंदपास छननी को एंटी-अलियासिंग फिल्टर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यह सिंगल-साइडबैंड मॉड्यूलेशन|सिंगल-साइडबैंड मॉड्यूलेटेड या आवृत्ति संग्राहक सिग्नल के साथ किया जा सकता है। यदि 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, किन्तु 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 अधिक शक्तिशाली 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
