Støyreduksjonsmetode

Støydempingsmetode ( engelsk støyreduksjon , støyreduksjon eller Squelch ) er tekniske metoder innen signalbehandling , som har som mål at den mest uønskede støyen skal reduseres i et nyttig signal. For dette formålet undertrykkes eller forsterkes visse frekvenskomponenter i signalet ved hjelp av filtre som er skreddersydd for applikasjonen . Bruksområder inkluderer lydteknologi for tale og musikk, akustikk generelt eller bildebehandling for å minimere støy fra bildesensorer. Tilsvarende filterfunksjoner kan også brukes i områder av mekanikk som B. funnet i hydraulikk .

Avhengig av bruksområde blir støyundertrykkelsesmetoder også referert til som støyfiltre eller interferensfiltre .

Bruksområder

Frontpanel på en Denon-båndopptaker fra 1980-tallet. Til høyre under skjermen viser knappene for å slå på Dolby B eller Dolby C støyreduserende system
Prototype elektronikk , Dolby-SR

Lydteknologi

Det skilles mellom dynamiske og statiske prosesser. I digital teknologi , for eksempel med lyd-CD-er eller musikklagring i MP3- format, er slike prosedyrer bare nødvendige i spesielle tilfeller, for eksempel med sterk komprimering, på grunn av den prinsipprelaterte nesten fullstendige friheten fra støy . De viktigste bruksområdene for analoge støydempingsmetoder var lydopptak på plater , båndopptakere og kassettopptakere . Slike prosesser er fremdeles utbredt innen kringkasting og taleradio , hvorav noen fremdeles er basert på analog teknologi .

Pre-vekt

Den høreterskel er spesielt lav mellom 1 kHz og 5 kHz, noe som er grunnen til at støyen er spesielt irriterende i dette området. Avstanden mellom signalnivået og støyen kan økes hvis det øvre området for lydfrekvensspekteret blir understreket under opptak. Under avspilling gjenopprettes den originale frekvensresponsen til lydsignalet, og støyen reduseres også. I FM- kringkastingstjeneste arbeider med denne metoden.

Et annet eksempel på dette er RIAA-karakteristikkurven for analoge poster. Denne prosessen reduserer høyfrekvent støy betydelig, og derfor minner den gjenværende, ganske lavfrekvente støyen om et rumling.

Compander-metode

Med compander- metoden blir visse frekvenser hevet i forskjellige grader, avhengig av inngangsnivået før de lagres eller sendes, og tilsvarende utjevnes under avspilling. Den oppnådde støydempende effekten er betydelig. Denne metoden brukes av de velkjente støydempingsmetodene Dolby NR, B, C og S (i studio også Dolby A og SR) samt de mindre kjente HighCom , HighCom II, Super D og dbx og fikk verdensomspennende popularitet, spesielt med kassettopptakere . Wegener Panda-1-metoden ble også veldig viktig i analog satellitt-TV-overføring.

Radiotelefoni

For å sikre at analoge toveisradioer som er klare til å motta ikke suser i pauser eller når mottaket er veldig svakt, har de en støydemping ("squelch") som demper lyddelen så snart signalet som mottas av antennen, faller under en justerbar grenseverdi.

De lisensfrie håndholdte radioene ( PMR radio - Private Mobile Radio) drives også med aktivert støydemping som standard, men dette kan slås av.

Bildebehandling

Støy er en tilfeldig variasjon i bildeintensitet. Den kan genereres på tidspunktet for opptak eller bildeoverføring. Støy betyr at pikslene i bildet viser forskjellige intensitetsverdier i stedet for de faktiske pikselverdiene som er oppnådd fra bildet.

Støyreduksjonsmetoden er prosessen med å fjerne eller redusere støy fra bildet. De algoritmer som reduserer eller fjerner synligheten av støyen ved å glatte hele bildet og etterlater områder nær kontrastgrenser. Imidlertid kan disse metodene tilsløre fine detaljer med liten kontrast . De vanligste typene støy som vises på bildet er impulsstøy, additiv støy og multiplikativ støy. Bildestøy kan også skyldes filmkorn og uunngåelig skuddstøy fra en ideell fotodetektor . Bildestøy er et uønsket biprodukt av det tatt bildet.

Ulike faktorer kan være ansvarlige for bildestøy . Antallet av ødelagte piksler i bildet bestemmer kvantifisering av den støy . Hovedkildene i det digitale bildet er:

  • Den bildesensoren kan påvirkes av miljøforholdene under bildeopptak.
  • Utilstrekkelig lyse- og sensortemperaturer kan forårsake bildestøy.
  • Forstyrrelser i overføringskanalen kan også forfalske bildet.
  • Hvis det er støvpartikler på skannerskjermen, kan de også forårsake bildestøy.

Støy er en forverring i B.bildesignal forårsaket av ekstern interferens. Når et bilde sendes fra ett sted til et annet elektronisk via satellitt eller trådløst eller via nettverkskabler , kan det oppstå feil i bildesignalet. Disse feilene vises på forskjellige måter på bildeutgangen, avhengig av typen signalinterferens.

I bildebehandling reduserer støydempingsmetoder uønsket interferens, for eksempel B. støy fra bildesensorer , og dermed forenkle analysen eller behandlingen av bildet.

For eksempel, med bildeforbedring ved bruk av digital signalbehandling, kan flere opptak av samme objekt gjøres og deretter lavpassfiltreres langs tidsaksen . Dette fjerner støy , men også gjenstander (f.eks. Folk som går forbi) som bare vises i noen få bilder. På denne måten kan man fremdeles oppnå et akseptabelt resultat med undereksponering og mørke kildebilder, noe som vil føre til en høy andel støy i bildet.

  • lyset kildebilde 1 av 10 med mye støy

  • lyset kildebilde 2 av 10 med mye støy

  • gjennomsnitt av kildebilder som et lysbilde med mindre støy

  • bearbeidet støyfritt bilde som hjelpebilde

  • gjennomsnittlig sluttbilde med optisk mindre støy enn 2

Metoder

Et middel for å realisere filterfunksjonen er Fourier-analyse med påfølgende selektiv filtrering og invers transformasjon ved hjelp av Fourier-syntese . Den faktiske funksjonen til filteret, som representerer en konvolusjonsoperasjon av overføringsfunksjonen med signalet, utføres ikke direkte, men i spektralområdet som en multiplikasjon med en kombinasjon av rask konvolusjon . Den Fast Fourier Transformation (FFT) basert på diskret Fourier transformasjon (DFT) brukes for implementering.

I det følgende eksemplet er filtreringen i spektralområdet illustrert ved hjelp av et endimensjonalt signal, slik som forekommer i lydteknologi:

Tidsforløp for signalet
Nyttig signal med støy
Transformasjon av signalkurven over tid til frekvenskurven
Frekvensanalyse av det nyttige signalet med støy
← Filtrering →
Frekvensanalyse av det nyttige signalet
Frekvensanalyse av støyen
Omvendt transformasjon fra frekvensprofilen til de filtrerte signalene til tidsprofilen
Filtrert nyttig signal
Filtrert støy

litteratur

  • Thomas Görne: Lydteknikk . Fachbuchverlag Leipzig i Carl Hanser Verlag, 2006, ISBN 3-446-40198-9 .
  • Hubert Henle: Opptaksstudiomanualen. Praktisk innføring i profesjonell opptaksteknologi . 5. utgave. Carstensen, München 2001, ISBN 3-910098-19-3 .
  • Hans Lobensommer: Håndbok for moderne radioteknologi. Prinsipper, teknologi, systemer og praktiske anvendelser . Franzis Verlag GmbH, Poing 1995, ISBN 3-7723-4262-0 .
  • Bernd Jähne : Digital bildebehandling . 6. utgave. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-24999-3 .

weblenker

Commons : Støyreduksjonsmetode  - samling av bilder, videoer og lydfiler

Individuelle bevis

  1. ↑ Abdalla Mohamed Hambal, Dr. Zhijun Pei, Faustini Libent Ishabailu, Tianjin University of Technology and Education: Image Noise Reduction and Filtering Techniques