Modelació de soroll
La Modelació de soroll és una tècnica usada en el processament digital d'àudio, image i video, usualment en combinació en el tramat, com a part del procés de cuantisació o de reducció de la profunditat de bits d'una senyal digital. El seu propòsit és aumentar la relació senyal a soroll aparent de la senyal resultant. Açò ho conseguix per mig de l'alteració de l'espectre de la senyal de soroll que és introduït pel tramat i la cuantisació de tal manera que la potència de soroll està en un nivell més baix en les bandes de freqüència en la que el soroll que es percep com més desijable i al seu nivell més alt respectiu en les bandes a on es percep com menys desijable. Un popular algoritme de modelació de soroll que s'utilisa en el processament d'imàgens és l'algoritme de Floyd-Steinberg, i molts algoritmes de modelació de soroll utilisats en el processament d'àudio es basen en el model de llindar d'oïment.
Funcionament
La modelació de soroll treballa colocant l'error de cuantization en un bucle de retroalimentació. Qualsevol bucle d'este tipo funciona com un filtre, per lo que la senyal d'error pot ser filtrada, com es desige. L'eixemple més senzill d'açò pot expressar-se en forma matemàtica d'esta manera:
a on i el valor de mostra d'eixida que serà cuantizado, x és el valor de la mostra d'entrada, n és el número de la mostra i i és l'error de cuantisació error comés en la mostra prèvia.
Essencialment, quan es reduïx la profunditat de bits de qualsevol mostra, es medix l'error de quantificació entre el valor redonejat (truncat) i el valor original, i s'almagasena. Eixe "valor d'error" s'afig a continuació a la següent mostra abans de la seua cuantisació.
L'efecte és que l'error de quantificació en sí (i no la senyal vàlida) es posa en un bucle de retroalimentació. Este senzill eixemple és el d'un filtre de Butterworth de primer orde o d'un filtre que atenuació progressiva de 6 dB per octava. La freqüència de cort del filtre pot ser controlada per la cantitat de l'error de la mostra anterior que es realimenta. Per eixemple, canviant el valor para A1 en the fòrmula:
es canviarà la freqüència a la qual està centrat el bucle o llaç de retroalimentació.
Poden ser usats algoritmes més complexos que utilisen més mostres del valor d'error de retroalimentació "errors" per a crear curves més complexes. La fòrmula:
representa el funcionament d'un modelador de soroll de nové orde, lo que permet una modelació més complexa.
La modelació de soroll sempre implica una cantitat apropiada de tramat en el propi procés a fi d'evitar errors determinables i correlacionados en la pròpia senyal. Si el tramat no s'utilisa llavors la modelació de soroll funciona merament com a modelació de distorsió espentant l'energia de distorsió entorn a diferents bandes de freqüència, pero és encara distorsió. Si s'afig tramat al procés com:
a on és el tramat, llavors l'error de cuantisació aplega a ser considerat com a soroll, i el procés, de fet, produïx la seua modelació.
Modelació del soroll en l'àudio digital
La modelació de soroll per a senyals d'àudio s'efectua en major freqüència com un esquema de reducció de bits. L'error de cuantisació de tramat llineal és soroll blanc, pla. L'oït, no obstant, és menys sensible a certes freqüències que uns atres a nivells baixos. Per mig de l'us de la modelació del soroll podem dispersar eficaçment l'error de cuantisació per a que la major part d'este se centre en freqüències que inaudibles i el restant en les audibles. El resultat és que, quan l'oït és més crític, l'error de cuantisació es pot reduir en gran mida i a on els nostres oïts són menys sensibles al soroll, eixe error és molt major. Açò pot donar una reducció del soroll percebut de 4 bits en comparació al tramat llineal.[1]
La modelació de soroll i els convertidors d'1-bit
Des de 1989, els moduladors Sigma-Delta de 1 bit s'han utilisat en els convertidors analògic a digital. Açò implica muestrear l'àudio a una velocitat molt alta com, per eixemple, a 2,8224 millons de mostres per segon, pero solament en un únic bit. Com només s'utilisa 1 bit, el convertidor només té 6,02 dB de ranc dinàmic. El soroll, no obstant, s'estén a lo llarc de tot el ranc "llegal" de freqüències per baix de la Freqüència de Nyquist d'1,4112 MHz. Açò es traduïx en un ranc dinàmic d'ample de banda de només 7,78 dB, pero no és coherent entre les bandes de freqüència, i en les freqüències més baixes (el ranc audible) el ranc dinàmic és molt més gran (més de 100 dB). La modelació de soroll està intrínsecament incorporat en els moduladors delta-sigma.
El convertidor de 1 bit és el fonament del format DSD de Sony. Una de les crítiques cap al convertidor de 1 bit (i per lo tant al sistema de DSD) és que degut a que només 1 bit s'utilisa tant en la senyal i el bucle de realimentació, no es poden utilisar cantitats adequades de tramat en el bucle de realimentació i la distorsió pot ser sentida en certes condicions.[2][3] La majoria de convertidors A/D fets des de l'any 2000 fan use moduladors sigma-delta de múltiples-bits o de varis nivells que produïxen més de 1 bit d'eixida per a que el tramat adequat es pot afegir en el bucle de realimentació. Per al PCM tradicional la senyal és muestreada despuix a a 44 100 mostres per segon o atres freqüències de mostreig apropiades.
Vore també
Referències
- ↑ «Psychoacoustic Noise Shaped Improvements in CD and Other Linear Digital Mija».Àudio Engineering Society.
- ↑ «Why Professional 1-Bit Sigma-Delta Conversion is a Bad Idea?, AES 109th Convention».Àudio Engineering Society.
- ↑ «Why 1-Bit Sigma-Delta Conversion is Unsuitable for High-Quality Applications».Àudio Engineering Society.Consultat el 25 de maig de 2013.
Referències
- Este artícul conté una traducció derivada de «Modelado de ruido» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.