Obcinanie (przetwarzanie sygnału)
Obcinanie jest formą zniekształcenia , która ogranicza sygnał po przekroczeniu progu. Obcinanie może wystąpić, gdy sygnał jest rejestrowany przez czujnik , który ma ograniczenia co do zakresu danych, które może mierzyć, może wystąpić, gdy sygnał jest przetwarzany na postać cyfrową lub może wystąpić w dowolnym innym momencie, gdy sygnał analogowy lub cyfrowy jest przekształcany, szczególnie w obecność wzmocnienia lub przeregulowania i niedoregulowania .
Obcinanie można określić jako twarde w przypadkach, gdy sygnał jest ściśle ograniczony na progu, powodując płaskie odcięcie; lub może być opisany jako miękki w przypadkach, gdy obcięty sygnał nadal podąża za oryginałem ze zmniejszonym wzmocnieniem. harmonicznych o wysokiej częstotliwości ; miękkie obcinanie skutkuje mniejszą liczbą harmonicznych wyższego rzędu i składowych zniekształceń intermodulacyjnych.
Audio
W dziedzinie częstotliwości obcinanie wytwarza silne harmoniczne w zakresie wysokich częstotliwości (gdy obcięty przebieg zbliża się do fali prostokątnej ). Dodatkowe ważenie sygnału w zakresie wysokich częstotliwości może spowodować, że głośnika wysokotonowego będzie bardziej prawdopodobne, niż gdyby sygnał nie był obcięty.
Wielu gitarzystów elektrycznych celowo przesterowuje swoje wzmacniacze (lub wstawia „fuzz box”), aby powodować przesterowanie w celu uzyskania pożądanego dźwięku (patrz przesterowanie gitary ).
Ogólnie rzecz biorąc, zniekształcenia związane z obcinaniem są niepożądane i są widoczne na oscyloskopie, nawet jeśli są niesłyszalne.
Obrazy
W domenie obrazu przycinanie jest postrzegane jako pozbawione nasycenia (wypłukane) jasne obszary, które zmieniają się w czystą biel, jeśli wszystkie składniki koloru zostaną obcięte. W cyfrowej fotografii kolorowej możliwe jest również przycinanie poszczególnych kanałów kolorów, co skutkuje niedokładnym odwzorowaniem kolorów.
Powoduje
Układ analogowy
Projektant obwodów może celowo użyć obcinacza lub zacisku , aby utrzymać sygnał w pożądanym zakresie.
Kiedy wzmacniacz jest zmuszany do wytworzenia sygnału o większej mocy, niż może obsłużyć, wzmocni sygnał tylko do maksymalnej wydajności, w którym to momencie sygnał nie będzie dalej wzmacniany.
- Układ scalony lub dyskretny wzmacniacz półprzewodnikowy nie może dawać napięcia wyjściowego większego niż napięcie, którym jest zasilany (zwykle 24- lub 30-woltowy rozrzut dla wzmacniaczy operacyjnych stosowanych w sprzęcie liniowym ).
- Lampa próżniowa może przenosić tylko ograniczoną liczbę elektronów w określonym czasie, w zależności od jej rozmiaru, temperatury i metali.
- Transformator (najczęściej stosowany między stopniami w sprzęcie lampowym) przetnie się, gdy jego rdzeń ferromagnetyczny zostanie nasycony elektromagnetycznie .
Przetwarzanie cyfrowe
W cyfrowym przetwarzaniu sygnału obcinanie występuje, gdy sygnał jest ograniczony zakresem wybranej reprezentacji. Na przykład w systemie wykorzystującym 16-bitowe całkowite ze znakiem , 32767 jest największą wartością dodatnią, jaką można przedstawić, a jeśli podczas przetwarzania amplituda sygnału zostanie podwojona, przykładowe wartości 32000 powinny stać się 64000, ale zamiast tego są obcinane do maksymalnie 32767. Obcinanie jest lepsze niż alternatywa w systemach cyfrowych — zawijanie — które występuje, gdy sprzętowi cyfrowemu pozwala się „ przepełnić ”, ignorując najbardziej znaczące bity wielkości, a czasem nawet znak wartości próbki, co skutkuje duże zniekształcenie sygnału.
Częstość występowania obcinania można znacznie zmniejszyć, stosując liczby zmiennoprzecinkowe zamiast liczb całkowitych. Jednak liczby zmiennoprzecinkowe są zwykle mniej wydajne w użyciu, czasami powodują utratę precyzji i nadal mogą się obcinać, jeśli liczba jest bardzo duża lub mała.
Unikanie przycinania
Obcinanie można wykryć, oglądając sygnał (na przykład na oscyloskopie) i obserwując, że szczyty i doły fal nie są już gładkie. Podczas pracy z obrazami niektóre narzędzia mogą wyróżniać wszystkie piksele , które są czysto białe, co pozwala użytkownikowi zidentyfikować większe grupy białych pikseli i zdecydować, czy wystąpiło zbyt duże obcięcie.
Aby uniknąć przesterowania, sygnał można dynamicznie redukować za pomocą ogranicznika . Jeśli nie zostanie to zrobione ostrożnie, może to nadal powodować niepożądane zniekształcenia, ale zapobiega całkowitej utracie danych.
Naprawa przesterowanego sygnału
Kiedy występuje przesterowanie, część oryginalnego sygnału zostaje utracona, więc idealne przywrócenie jest niemożliwe. Dlatego zdecydowanie lepiej jest unikać przycinania w pierwszej kolejności. Jednak gdy naprawa jest jedyną opcją, celem jest stworzenie wiarygodnego zamiennika obciętej części sygnału.