Введение

Изменение исходной формы сигнала, особенно в электротехнике.

В обработке сигналов искажение – это изменение исходной формы (или другой характеристики) сигнала. В области связи и электроники это означает изменение формы волны сигнала, несущего информацию, такого как аудиосигнал, представляющий звук, или видеосигнал, представляющий изображение, в электронном устройстве или канале связи. Искажение обычно нежелательно, поэтому инженеры стремятся его устранить или минимизировать. Однако в некоторых ситуациях искажение может быть намеренным. Например, в системах шумоподавления, таких как система Dolby, аудиосигнал преднамеренно искажается таким образом, чтобы подчеркнуть аспекты сигнала, подверженные электрическому шуму, а затем симметрично "восстанавливается" после прохождения через зашумленный канал связи, что снижает шум в принятом сигнале. Искажение также используется как музыкальный эффект, особенно с электрогитарами. Добавление шума или других внешних сигналов (гул, помехи) не считается искажением, хотя эффекты квантования иногда относят к шуму. Показатели качества, учитывающие как шум, так и искажение, включают отношение сигнал/шум и искажение (SINAD) и полное гармоническое искажение плюс шум (THD+N).

Склонение амплитуды

Амплитудное искажение — это искажение, возникающее в системе, подсистеме или устройстве, когда выходная амплитуда не является линейной функцией входной амплитуды в заданных условиях.

Склонение гармонии

Гармоническое искажение добавляет обертоны, которые являются целыми кратными частотам звуковой волны. Нелинейности, вызывающие искажение амплитуды в аудиосистемах, чаще всего измеряются с точки зрения гармоник (обертонов), добавляемых к чистой синусоидальной волне, подаваемой на систему. Гармоническое искажение может быть выражено в терминах относительной силы отдельных компонентов в децибелах или в виде среднеквадратичного значения всех гармонических компонентов: общее гармоническое искажение (THD), в процентах. Уровень, при котором гармоническое искажение становится слышимым, зависит от конкретного характера искажения. Различные типы искажений (например, искажения перехода) воспринимаются более отчетливо, чем другие (например, мягкое ограничение), даже если значения THD одинаковы. В радиочастотных приложениях гармоническое искажение редко выражается в виде THD.

Извращение частотной реакции

Неровная частотная характеристика – это вид искажения, возникающий, когда разные частоты усиливаются в фильтре в разной степени. Например, нелинейная частотная характеристика каскадного усилителя с переменным током является примером частотного искажения. В аудио это в основном вызвано акустикой помещения, некачественными громкоговорителями и микрофонами, длинными кабелями громкоговорителей в сочетании с частотно-зависимым импедансом громкоговорителей и т.д.

Фазовое искажение

Эта форма искажения возникает главным образом из-за электрического реактивного сопротивления. В этом случае не все компоненты входного сигнала усиливаются с одинаковым сдвигом по фазе, что приводит к рассинхронизации некоторых частей выходного сигнала с остальной его частью.

Склонение группы к задержке

Может быть обнаружено только в дисперсионной среде. В волноводе фазовая скорость меняется в зависимости от частоты. В фильтре групповая задержка стремится к максимуму вблизи частоты среза, что приводит к искажению импульсов. Когда аналоговые линии дальней связи были широко распространены, например, в 12-канальной системе передачи, искажения групповой задержки приходилось корректировать в регенераторах.

Исправление искажения

Поскольку выход системы задается как y(t) = F(x(t)), то, если можно найти обратную функцию F⁻¹ и намеренно использовать ее для искажения либо входа, либо выхода системы, то искажение будет скорректировано. Примером подобной коррекции является преднамеренная предварительная коррекция LP/виниловых записей или FM-аудиосигналов линейным фильтром, когда система воспроизведения применяет обратный фильтр для обеспечения неискаженного сигнала на выходе. Коррекция невозможна, если обратная функция не существует – например, если передаточная функция имеет участки с нулевым наклоном (обратная функция отобразит несколько входных точек в одну выходную). Это приводит к необратимой потере информации. Подобная ситуация может возникнуть при перегрузке усилителя, вызывающей клиппинг или искажения скорости нарастания, когда на короткое время характеристики самого усилителя, а не входной сигнал, определяют выходной сигнал.

Отмена четного гармонического искажения

Многие симметричные электронные схемы уменьшают амплитуду чётных гармоник, возникающих из-за нелинейности компонентов усилителя, путем объединения двух сигналов из противоположных плеч схемы, где компоненты искажений примерно одинаковы по величине, но сдвинуты по фазе. Примеры включают усилители push-pull и схемы с длинным хвостом.

Сигнализация с помощью телетайп-машины или модема

В бинарной сигнализации, такой как FSK, искажение – это смещение значимых моментов импульсов сигнала от их правильного положения относительно начала стартового импульса. Величина искажения выражается в процентах от длины идеального импульса. Это также называют систематической ошибкой синхронизации. Телеграфное искажение – схожая, но более старая проблема, приводящая к искажению соотношения между длительностями импульсов "марка" и "пробела".

Обострение звука

В отношении звука, искажение относится к любой деформации выходной формы сигнала по сравнению с входной, обычно проявляющейся в виде клиппирования, гармонических искажений или интермодуляционных искажений (феноменов смешения), вызванных нелинейным поведением электронных компонентов и ограничениями источника питания. Специальные термины для конкретных типов нелинейных аудиоискажений включают: искажение перехода и искажение скорости нарастания (SID). Другими формами аудиоискажений являются неровная частотная характеристика, компрессия, модуляция, алиасинг, квантовый шум, а также вау и флаттер, характерные для аналоговых носителей, таких как виниловые пластинки и магнитная лента. Человеческое ухо не воспринимает фазовые искажения, за исключением случаев, когда они влияют на стереопанораму. В большинстве областей искажение определяется как нежелательное изменение сигнала. В музыке искажение часто намеренно используется как эффект, например, при обработке сигнала электрогитары в стилях рок-музыки, таких как хэви-метал и панк-рок.

Извращение в искусстве

В мире искусства искажение – это любое изменение, вносимое художником в размер, форму или визуальные характеристики объекта с целью выразить идею, передать ощущение или усилить визуальное впечатление. Такие искажения, или "абстракции", главным образом подразумевают намеренные отклонения от фотореалистичной перспективы или реалистичных пропорций. Примерами могут служить "Плачущая женщина" Пикассо и "Поклонение пастухов" Эль Греко, в которых человеческие фигуры изображены неправильными и (как часто бывает при физических искажениях) асимметричными пропорциями, что невозможно в стандартной перспективе.

Оптическая

В оптике, искажение изображения (оптическое искажение) — это отклонение от прямолинейной проекции, вызванное изменением масштаба (увеличения) с ростом расстояния от оптической оси оптической системы.

Картографические проекции

В картографии искажение — это неточное отображение площади или формы объекта. Например, проекция Меркатора искажает, преувеличивая размеры областей в высоких широтах.