抖动

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抖动是一种有意应用的噪声形式,用于随机化量化误差,防止图像中的大规模模式,如色带。抖动通常用于数字音频和视频数据的处理,并且通常是将音频制作成CD的最后阶段之一。 抖动的一个常见用途是将灰度图像转换为黑白图像,使新图像中的黑点密度接近原图像的平均灰度水平。 飞机轰炸机使用机械计算机来进行导航和炸弹轨迹计算。奇怪的是,这些计算机(装满数百个齿轮的盒子)在飞机上飞行时表现得更准确,而在地面上则不那么好...

简介

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抖动是一种有意应用的噪声形式,用于随机化量化误差,防止图像中的大规模模式,如色带。抖动通常用于数字音频和视频数据的处理,并且通常是将音频制作成CD的最后阶段之一。

抖动的一个常见用途是将灰度图像转换为黑白图像,使新图像中的黑点密度接近原图像的平均灰度水平。

飞机轰炸机使用机械计算机来进行导航和炸弹轨迹计算。奇怪的是,这些计算机(装满数百个齿轮盒子)在飞机上飞行时表现得更准确,而在地面上则不那么好。工程师们意识到,飞机的振动减少了粘性移动部件的误差。它们不再短促地移动,而是更连续地移动。

小型振动电机被内置到计算机中,它们的振动被称为"dither",来自中世纪英语动词didderen,意思是颤抖。今天,当你敲击机械表以提高其精确度时,你就是在应用抖动,而现代字典将抖动定义为一种高度紧张、混乱或激动的状态。

在微小的数量上,抖动成功地使一个数字化系统在良好的意义上多了一点模拟。

虽然没有使用抖动这个术语,但抖动的概念是由LawrenceG.Roberts在他1961年的麻省理工学院硕士论文和1962年的文章中首次应用于减少量化模式。

到1964年,抖动被用于本文所述的现代意义上。这种技术至少早在1915年就开始使用了,尽管不是以抖动的名义。在数字处理和波形分析中,抖动被用于许多使用数字处理和分析的不同领域。

这些用途包括使用数字信号处理的系统,如数字音频、数字视频、数字摄影地震学雷达天气预报系统。量化会产生误差。如果该误差与信号相关,其结果有可能是周期性的或可预测的。

在某些领域,特别是受体对这种伪影敏感的地方,周期性误差会产生不希望出现的伪影。

在这些领域,引入抖动将错误转换为随机噪声。音频领域是这方面的一个主要例子。人耳的功能很像傅里叶变换,它能听到单个频率。

因此,耳朵对失真或额外的频率内容非常敏感,但对所有频率的额外随机噪声的敏感度要低得多,比如在抖动的信号中发现

数字音频

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在模拟系统中,信号是连续的,但在PCM数字系统中,从数字系统出来的信号的振幅被限制在一组固定的值或数字中。

这个过程被称为量化。每个编码值都是一个离散的步骤......如果一个信号在没有使用抖动的情况下被量化,就会出现与原始输入信号相关的量化失真......为了防止这种情况,对信号进行抖动,这个过程在数学上完全消除了谐波或其他非常不理想的失真,并以一个恒定的、固定的噪声水平取代它。

进入光盘的音频的最终版本只包含每个样本的16比特,但在整个生产过程中,通常使用更多的比特来表示样本。

最后,数字数据必须减少到16比特,以便压制到CD上并发行。有多种方法可以做到这一点。例如,我们可以简单地丢弃多余的比特--称为截断法。

我们也可以将多余的比特四舍五入到最接近的数值。然而,这些方法中的每一种都会导致结果中可预测和可确定的错误。

使用颤振法可以用一个恒定的、固定的噪声水平来代替这些错误。

数字音频

抖动的例子

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6位截断的例子音频样本16位正弦波截断为6比特抖动到6比特播放这些文件时遇到问题?请看媒体帮助。以一个由以下数值组成的波形为例。

对于任何原始波形,将波形振幅减少20%的过程都会产生规律性的错误。以一个正弦波为例,在某些部分,它与上述数值相匹配。

每当正弦波的数值达到3.2时,截断后的结果就会出现0.2的偏差,如上面的样本数据。

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  1. 简介
  2. 数字音频
  3. 抖动的例子

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