Alias-Effekt

Als Alias – Effekt [ eɪliəs ] (auch Aliasing oder kurz Aliasing ) Wird im Bereich der Signalanalyse Fehler bezeichnet, sterben auftreten, , ideal im abzutastenden Signal Frequenzanteile vorkommen, stirbt Höher Ist als sterben Halbe Abtastfrequenz ( Nyquist Frequenz ).

Aliasing Kann Einerseits Durch Nicht Beachtung Dezember sterben Abtasttheorems (zu geringe Abtastfrequenz) beim digi Rede abtasten von signalen auftreten und andererseits, , ideal für die abzutastende Signal von Einem Störsignal überlagert ist, das seinerseits frequency Enthält, stirbt Höher als sterben Nyquist Frequenz Ist.

In der Bildverarbeitung und Computergrafik sind die Alias-Effekte der Abtastung von Bildern auf und führen zu Mustern, die im Originalbild nicht enthalten sind. In der Audiotechnik äußern sich Alias-Effekte als Störgeräusche. Über Aliasing zu verhindern, können Tiefpassfilter eingesetzt werden, die häufigste Frequenzanteile herausfallen.

Signalverarbeitung

Veranschaulichung des Alias-Effekts. Ein Fortsetzungssignal wird mit einer ungeeigneten Abtastfrequenz, die kleiner als ein vages Abtastheorem fördert , diskretisiert. Aus der gebündelten Messwerte (Kreise) entsteht durch Interpolation ein Signal mit deutlich zu großer Periode (rotte Linie).

In der Signalverarbeitung Treten Alias-Effekt beim Digitalisieren von Signalen auf.

Damit wird das Signal nur Frequenzanteile forkommen, kleiner als die Nyquist-Frequenz. Coming not Frequenzanteile vor, das war der Nyquist-Frequenz-Geist, wurden als die Newer-Frequenzen interpretiert. Diejenigen, die Frequenzen haben, sind die gleichen wie andere (siehe unten), die der Bezeichnung Alias ​​sind .

Store Frequenzanteile, zu Aliasing Führen can sterben, Tret bei Einer Unterabtastung auf (d. H. Das Abtasttheorem nicht eingehalten Würde). Aber selbst , ideal für das Abtasttheorem eingehalten Wird, Kann es Auch zu Aliasing kommen, abzutastende , ideal für das Signal von Einem Rauschsignal überlagert ist, das Frequenzanteile Enthält, sterben Höher als sterben Nyquist Frequenz Sind.

Zurähnigen Aliasing-Effekte wird durch einen Tiefpass gefiltert ( Anti-Aliasing- Filter). Die Filterwirkung dieses Abschneidens der Hohen Frequenzen kann als die Begriffe Höhensperre, Höhenfilter, High Cut und Treble Cut bezeichnet werden. Diese Filterung muss vor der Digitalisierung geschehen – eine nachträgliche Korrektur von Alias-Effekt ist möglich mehr.

Bilderfassung

Alias-Entstehung

In der Bildverarbeitung und Computergrafik ist der Alias-Effekt der Abtastung von Bildern auf, ein Beispiel für das Auftreten von Moiré-Mustern .

Wo Treppeneffekt wo bei der Rasterung Geometrischer Auftritt Figur, Wird oft als Aliasing bezeichnet, Obwohl es sich bei IHM nicht um „echtes“ Aliasing im Sinne der Signalanalyse Handelt.

Bei Cameron ab 3 Megapixel, Alias-Effekte, meist zuverlässig durch geschikktes Auslegen der Optik unterdrückt. Die optische Auflösung bleibt hier unter der Pixelauflösung. Die Optik erfasst auch die Notwendigkeit eines Tiefpassfilters.

Demonstration des Alias – Effekt

  • Originalbild: Kosinusförmiges Ringmuster einer Fresnel-Zonenplatte

  • 30 Abstast deine Kante

  • Rekonstruktion des Quantisierers Originalbild

Als beispiel Ein Originalbild, das in Wadenfänger sogenannte Ortsfrequenz Signalanteilen oberhalb wo Nyquist Frequenz hat, sollte sterben Fresnel – Zone Platte in der Abbildung Dien. Wird sie mit 30 × 30 Punkten abgetastet, so Kann nur Struktur sterben in der Mitte wiedergegeben Werden. Ortsfrequenz Dezember objekt stirbt Nyquist Frequenz, so Dass hier das Objekt nicht wiedergegeben Werden Kann im Randbereich übersteigt sterben. Stattdessen entstehen Alias-Objekte in Form der Kreise in den Randbereichen.

Zu einer ähnlichen Demonstration (aber in einer Dimension) siehe Frequenzbesen .

Moiré-Effekt

Alias signalisiert Treta auch beim Scanner von Bildvorlagen mit wechselnden Ortsfrequenzen auf, man spricht von Einem Dann Moiré – Effekt , zum beispiel bei Kleidungsstücken Wie Wollpullovern oder Jacken mit Dunn Streife, oder bei Abbildung von Ziegeldächern. Oft Ist , ideal im Fernsehbild zu Sehen Moiré Auch, entsprechende die Textur Abgebildet Ist. Die Ursache Liegt in Einer Überlagerung der Spek Zug , wo ABTAST-Funktion, Derens Ausgangssignale mit f ABTAST periodisch Sind.

Zeitliches Aliasing

→ Hauptartikel : Stroboskopeffekt

In den Filmen treten Alias-Effekte auf, die auf die Zusammensetzung von Einzelbildern beruhen. Wie weithin bekannt ist, herrscht in Western Western Australia das scheinbare Rückwärtslaufen der Wagenräder. Es oben auf, sobald das Rad sich von Bild zu Bild mehr als um den Halben Winkel Zwischen zwei Speichen weiterdreht.

Beobachtet der Mensch, der sich um den Film kümmert, träumt der Sonnenschein in Richtung Richtung. Von Einer Bestimmt geschwindigkeit ein aber Scheint sich das Rad rückwärts zu Dreher, um mit weiter zunehmender geschwindigkeit der Kutsche scheinbar wieder langsamer zu Werden. Dann Scheint es zu, um sie gleich DANACH mit unnatürlich Niedriger geschwindigkeit wieder in stirbt richtige richtung zu Bewegen. Ihr glänzendes Vor- und Rückwärtslaufen wiederholt sich bei weiterer Beschleunigung.

Unter untergeordnet theoretisch motivierter Betrachtung stellt sich jedes Einzelbild einen Abtastvorgang dar. Die Abtastfrequenz entspricht der Bildwiederholfrequenz (Typ 24 Bilder pro Sekunde). Die Signalfrequenzzentren der Frequence, mit dem Speichen, wurden durchlaufen. Ändert sich als Teil der Bildwiederholfrequenz, dann treten Aliasing auf.

  • Dreht sich das Rad zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern auf die halbe Speiche (Signalfrequenz = Nyquist-Frequenz). Von dieser Geschwindigkeit auf den Alias-Effekt.
  • Liegt die Signalfrequenz zwischen der Nyquist-Frequenz und der Abtastfrequenz, ist inverse die Phase; Das Wagenrad trägt rückwärts zu laufen.
  • Bewegt sich zum Radiusbild des Genius oder Speiche oder des Ganzzahligen Vielfaches weiter, es es stillzustehen (Signalfrequenz = n × Abtastfrequenz).

Beispiel Töne

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Lineare Ansteigender Ton (16 kHz Abtastung)
Ihr wichtigster Soundtrack ist der Einzelton der Deklaration, deren Frequenz ca. 100 Hz bis über 8000 Hz linear zunimmt (die Original-Abtastfrequenz von 16 kHz wurde der Transformation in diesem Ogg-Vorbis-Format bei 42 kHz heraufgesetzt).
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Lineare Ansteigender Ton (8 kHz Abtastung)
Das zweite beispiel Gibt das same Signal wieder fixiert of this Mal Mit 8000 Hz abgetastet. Durch Unterabtastung Werden Ton oberhalb von 4000 Hz falsch Ausgewählt with the Plan Ergebnis that Eine Tonhöhe aufgezeichnet Wird sterben abfällt, Anstätt zu steigen.

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