Кіріспе
Математикалық трансформация, аллиазинг салдарынан туындаған зиянды азайтады. Аллиазингке қарсы сүзгі (AAF) – бұл сигналдың Nyquist-Shannon үлгілеу теоремасын қанағаттандыру үшін, сигнал үлгісін алу алдында оның жолағын шектеуге қолданылатын сүзгі. Теоремаға сәйкес, сигналдың үлгілерінен оны нақты қалпына келтіру, егер Nyquist жиілігінен жоғары жиіліктердің қуаты нөлге тең болса ғана мүмкін. Сондықтан, "кірпіш қабырғалы" сүзгі – идеалды, бірақ іс жүзінде қолдануға қиын AAF болып табылады. Іс жүзінде AAF жолақтың енін азайту мен аллиазингтің көбеюі арасындағы тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Көптеген практикалық антиалиазингтік сүзгілер кейбір аллиазингке жол береді немесе Nyquist шегіне жақын жиіліктерді әлсіретеді немесе бұрмалайды. Осы себепті, көптеген жүйелер теориялық талаптан артық үлгілейді, барлық қажетті жиіліктерді қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Бұл әдіс "артық үлгілеу" деп аталады.
An anti aliasing filter (AAF) is a filter used before a signal sampler to restrict the bandwidth of a signal to satisfy the Nyquist–Shannon sampling theorem over the band of interest. Since the theorem states that unambiguous reconstruction of the signal from its samples is possible when the power of frequencies above the Nyquist frequency is zero, a brick wall filter is an idealized but impractical AAF. A practical AAF makes a trade off between reduced bandwidth and increased aliasing. A practical anti aliasing filter will typically permit some aliasing to occur or attenuate or otherwise distort some in band frequencies close to the Nyquist limit. For this reason, many practical systems sample higher than would be theoretically required by a perfect AAF in order to ensure that all frequencies of interest can be reconstructed, a practice called oversampling.
Оптикалық қолдану
Оптикалық суретті үлгілеу кезінде, мысалы, цифрлық камералардағы бейне сенсорлары арқылы, антиалиазингтік сүзгі оптикалық төмен өткізгіш сүзгі (OLPF), бұлыңғыр сүзгі немесе AA сүзгісі деп те аталады. Екі кеңістіктік өлшемдегі үлгілеу математикасы уақыт доменіндегі үлгілеу математикасына ұқсас, бірақ сүзгіні іске асыру технологиялары әртүрлі. Цифрлық камераларда әдетте литий ниобаты сияқты екі қабатты екі сыну материалы қолданылады, ол әрбір оптикалық нүктені төрт нүктеден тұратын кластерге таратуға мүмкіндік береді. Мұндай сүзгі үшін нүктелерді бөлуді таңдау өткірлік, алияс және толтыру коэффициенті (микролинзалар массивінің белсенді сыну ауданы мен массивтің жалпы үздіксіз ауданы арақатынасы) арасындағы тепе-теңдікті қамтиды. Монохромды немесе үш CCD немесе Foveon X3 камерасында микролинзалар массиві ғана, егер шамамен 100% тиімді болса, маңызды антиалиазингтік функцияны қамтамасыз ете алады, ал түсті сүзгі массиві (мысалы, Байер сүзгісі) камераларында алиясты қабылданатын деңгейге дейін төмендету үшін қосымша сүзгі әдетте қажет болады. Баламалы іске асыруларға Pentax K 3 антиалиазингтік сүзгісі жатады, ол сенсорлық элементке шағын дірілдерді қолданады.
while in color filter array (e. g. Bayer filter) cameras, an additional filter is generally needed to reduce aliasing to an acceptable level. Alternative implementations include the Pentax K 3's anti aliasing filter, which applies small vibrations to the sensor element.
Аудио қолданбалар
Аналогтық-цифрлық түрлендіргіштің кірісінде антиалиазингтік сүзгілер қолданылады. Осыған ұқсас сүзгілер цифрлық-аналогтық түрлендіргіштің шығысында қайта құру сүзгілері ретінде пайдаланылады. Соңғы жағдайда сүзгі, антиалиазингтің кері процесі болып табылатын бейнелеудің пайда болуын болдырмайды, онда жолақты жиіліктер жолақтан тысқары жиіліктерге айналады.
Үлгілерді асыра алу
Артық үлгі алу кезінде жоғары аралық цифрлық үлгі алу жылдамдығы қолданылады, осылайша дерлік идеалды цифрлық сүзгі бастапқы төменгі Найквист жиілігіне жақын алиасингті күрт кесіп тастай алады және жақсы фазалық жауапты қамтамасыз етеді, ал аналогты сүзгі жаңа жоғары Найквист жиілігінен жоғары жиіліктерді тоқтатуға мүмкіндік алады. Аналогты сүзгілердің салыстырмалы түрде жоғары құны мен шектеулі мүмкіндіктері болғандықтан, аналогты сүзгіге қойылатын талаптарды жеңілдету алиасингті де, құнды да айтарлықтай төмендетуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, кейбір шу орташаланғандықтан, жоғары үлгі алу жылдамдығы сигнал мен шу арақатынасын шамалы жақсарта алады. Сигналды антиалиастық сүзгінің талаптарын және бұрмалануын азайту үшін қасақана жоғары жылдамдықпен үлгілеу мүмкін. Мысалы, CD аудиосын жоғары ажыратымдылықтағы аудиомен салыстырыңыз. CD аудиосы сигналды 20 кГц өткізу жолағының шегіне дейін сүзгілейді, 22,05 кГц Найквист тоқтату жиілігі және 44,1 кГц үлгі алу жылдамдығы қолданылады. 2,05 кГц тар өту жолағы сүзгінің күрделілігі мен өнімділігі арасында компромисс жасауды талап етеді. Жоғары ажыратымдылықтағы аудио жоғары үлгі алу жылдамдығын пайдаланады, бұл жоғары өткізу жолағын және кең өту жолағын қамтамасыз етеді, соның арқасында жақсы сүзгілеуге қол жеткізіледі, алиасинг азаяды, жоғары аудио жиіліктерінің әлсіреуі төмендейді және уақыт және фазалық домендегі сигналдың бұрмалануы азаяды.
Жарық өткізу сигналдары
Көбінесе антиалиазингтік сүзгі төмен өткізгіш сүзгі болып табылады, бірақ бұл міндетті емес. Найквист-Шеннон үлгілеу теоремасының жалпылама нұсқалары негізгі жолақты сигналдардың орнына, жолақты шектеулі сигналдарды үлгілеуге мүмкіндік береді. Өріс ені шектеулі, бірақ нөлге ортақтастырылмаған сигналдар үшін жолақты өткізу сүзгісі антиалиазингтік сүзгі ретінде қолданылуы мүмкін. Мысалы, мұны бір жақты жолақты модуляцияланған немесе жиілікті модуляцияланған сигналдармен жасауға болады. Егер сіз 87.9 МГц жиілігінде ортақтастырылған және 200 кГц жолақпен шектелген FM радио хабарын үлгілегіңіз келсе, онда тиісті антиалиазингтік сүзгі 87.9 МГц жиілігінде 200 кГц жолақты (немесе 87.8 МГц-ден 88.0 МГц-ге дейінгі өткізу жолағын) ортақтастырып, үлгілеу жылдамдығы 400 кГц-ден кем болмауы керек, сонымен қатар алиасингтің алдын алу үшін басқа да шарттарды орындауы керек.
Сигналдың артық жүктелуі
Антиалиазингтік сүзгіні қолданғанда кіріс сигналының шамадан асуына жол бермеу өте маңызды. Сигнал жеткілікті күшті болса, сүзгіленгеннен кейін де аналогтық-цифрлық түрлендіргіште кесілуге (клиппингке) себеп болуы мүмкін. Антиалиазингтік сүзгіден кейін кесілуден туындаған бұрмалау пайда болған жағдайда, ол антиалиазингтік сүзгінің өткізу жолағынан тыс компоненттерді құруы мүмкін; мұндай компоненттер басқа, гармониялық байланысы жоқ жиіліктердің пайда болуына әкелуі мүмкін.