Разрешение (цифровая технология)

В цифровой технологии разрешение показывает, насколько точно исходная аналоговая переменная может быть представлена ​​в цифровом виде, которая перед дальнейшей обработкой преобразуется в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя .

Дискретные размеры

Цифровое разрешение превращает оцифрованный, изначально непрерывный курс в серию дискретных точек выборки с точки зрения времени и стоимости.

Разрешение здесь может относиться к разным размерам:

• уровень сигнала , т.е. измеряемая интенсивность размера (например , глубины цвета или объем ),
• пространственное расстояние (например, разрешение изображения ) или
• временной интервал ( частота дискретизации ).

• Ограниченное разрешение по высоте сигнала приводит к так называемым отклонениям квантования .
• Если временное или пространственное разрешение слишком низкое, возникают эффекты наложения спектров .

В цифровой обработке сигналов термин « разрешение» используется в связи с квантованием в смысле высоты тона . Это соответствует основному стандарту измерительной техники, который определяет термин «разрешение» как количественное указание того, насколько измерительное устройство может четко различать измеренные значения, близкие друг к другу.

Связь между бесступенчатым входным сигналом и ступенчатым выходным сигналом описывается кривой квантования . При линейной кривой квантования размер шага или ширина уровня квантования постоянны. Он определяется диапазоном входного сигнала и количеством уровней или количеством цифр выходного значения.

Примеры

• Диапазон измерения 0… 200 мВ разрешен в 2000 шагов. Тогда размер шага составляет 0,1 мВ.
• В линейном 8-битном АЦП относительный размер шага соответствует одному шагу по отношению ко всем шагам , тогда сигнал может быть разрешен с шагом около 0,4% от диапазона квантования.${\ displaystyle = 1/2 ^ {8} = 1/256}$

Для определенных приложений (например, передачи голоса или изображения) может быть выгодно использовать нелинейную характеристику. Размер шага зависит от входного значения и может быть разным для каждого интервала.

Приложения

Звуковая инженерия

Обычный термин, используемый для звуковых карт и звукового программного обеспечения, - это просто «разрешение». Это указывается для объема количеством двоичных разрядов и для временного диапазона частотой дискретизации. Например: «16 бит / 48 кГц».

Примерно до 1995 года большинство звуковых карт работали с разрешением 8 бит на выборку , что означало, что небольшой фоновый шум все еще был заметен. Для аудио компакт-дисков и более современных звуковых карт теперь обычным явлением является 16 бит на канал; до 24 бит для аудио и видео DVD . В телефонии ISDN аналоговый входной сигнал дискретизируется с 8 битами на отсчет, при этом при квантовании учитываются особенности человеческого восприятия.

Многие программы для создания музыки работают с 32-битными семплами, но их можно использовать только с оборудованием, допускающим соответствующую динамику (например, микрофонами, усилителями, громкоговорителями, комнатами).

Компьютерная графика

Компьютерная графика разбита на три измерения:

• разрешение изображения, т.е. по длине и ширине,
• глубина цвета , или, в случае серых изображений значений, по яркости .

Для изображения со значениями серого разрешения 8 бит достаточно, чтобы получить естественное изображение с 256 оттенками, которые на его основе. Более высокое разрешение необходимо только в том случае, если впоследствии необходимо значительно изменить контраст, чтобы не искажать результат изображения.

В цветных изображениях 256 цветов приводят к неадекватным, зернистым или комическим изображениям, поэтому в настоящее время каждый из трех цветовых каналов (красный, зеленый, синий) обычно разрешается с помощью 8 бит.

Когда дело доходит до разрешения изображения, в дополнение к разрешающей способности сигнала необходимо также учитывать разрешающую способность , способность обнаруживать объекты, расположенные близко друг к другу, как независимо.

Видео технологии

При записи цифрового видео отдельные изображения разрешаются, как описано в разделе «Компьютерная графика». Кроме того, как и в случае со звуковыми технологиями, при сканировании изображений существует временное разрешение, частота изображения .

Индивидуальные доказательства

1. ↑ Джон Г. Проакис, Димитрис Г. Манолакис: Цифровая обработка сигналов . 3. Издание. Прентис Холл, 1996, ISBN 0-13-394289-9 , глава 9.2, стр. 750 ff . 
2. ↑ DIN 1319-1 Основы измерительной техники - основные термины . 1995 г.  
3. ↑ Томас Вальдрафф: Разрешение цифрового изображения . Спрингер, 2004.