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折り返し雑音(おりかえしざつおん、英: Folding noise)またはエイリアシング(英: Aliasing)とは、統計学や信号処理やコンピュータグラフィックスなどの分野において、異なる連続信号が標本化によって区別できなくなることをいう。エイリアス(aliases)は、この文脈では「偽信号」と訳される。信号が標本化され再生されたとき、元の信号のエイリアスとなって生じる歪みのこともエイリアシングまたは折り返し雑音、折り返し歪みという。 デジタル写真を見たとき、ディスプレイやプリンタ機器、あるいは我々の眼や脳で再生(補間)が行われている。再生された画像が本来の画像と違っている場合、そこには折り返し歪みが生じている。空間折り返し歪み(spatial aliasing)の例として、レンガの壁をピクセル数の少ない画像にしたときに生じるモアレがある。このようなピクセル化に際しての問題を防ぐ技法をアンチエイリアスと呼ぶ。 ストロボ効果(時間折り返し雑音)は、ビデオや音響信号の標本化での重大な問題である。例えば、音楽には高周波成分が含まれていることがあるが、人間の耳には聞こえない。それを低すぎるサンプリング周波数で標本化し、デジタル-アナログ変換回路を通して音楽を再生した場合、高周波がアンダーサンプリングされて低周波の折り返し雑音になったものが聞こえることがある。従って、標本化の前にフィルタ回路を使って高周波成分を取り除くのが一般的である。 (必要に応じて)低周波成分を排除したときにも似たような状況が発生し、高周波成分が意図的にアンダーサンプリングされて低周波として再生される。デジタルチャネライザには、計算を効率化するためにこのような折り返し雑音を利用するものもある。低周波成分を全く含まない信号は、バンドパスあるいは非ベースバンドと呼ばれる。 ビデオや映画撮影では、フレームレートが有限であるためにストロボ効果が生じ、例えば車輪のスポークがゆっくり回転しているように見えたり、逆回転しているように見える。すなわち、折り返し雑音が回転の周波数を変えているのである。逆回転は負の周波数で説明できる。 ビデオカメラも含めて、標本化は一般に周期的に行われ、サンプリング周波数と呼ばれる性質が(時間的または空間的に)存在する。デジタルカメラでは、画面の単位長当たりの標本(ピクセル)数が存在する。音響信号はアナログ-デジタル変換回路でデジタイズされ、毎秒一定数の標本を生成する。特に標本化対象となっている信号自体に周期性があるとき、折り返し雑音の影響が強く生じることが多い。 == 標本化正弦曲線関数 == 正弦曲線は重要な周期関数の一種であり、信号は異なる周波数と振幅の正弦曲線の総和でモデル化することができる。個々の正弦曲線での折り返し雑音を理解することで、その総和での折り返し雑音が理解しやすくなる。 右図では標本化の間隔が 1.0 で、異なる2つの正弦曲線が同じ標本を生成する様子を描いている。この場合のサンプリング周波数を = 1.0 であるとする。例えば、その間隔が 1 秒なら、毎秒 1 回の標本を採ることになる。灰色の正弦曲線の 19 サイクルが、赤の正弦曲線の 1 サイクルに相当し、その間のインターバルは 20 である。それぞれの正弦曲線の周波数は = 0.95 と = 0.05 となる。 一般に周波数 の正弦曲線を周波数 で標本化したとき、その標本は周波数が となる他の正弦曲線の標本と区別できない( は任意の整数であり、 は実際の信号周波数)。多くの再生技法ではこれらのうち最小の周波数を生成するので、 が唯一の最小であることがしばしば重要となる。そのための十分条件は であり、 を一般にナイキスト周波数と呼ぶ。 ここでの例では、元の信号が赤の正弦曲線ならナイキストの条件を満たしている()。しかし なら、最小イメージ周波数は次のようになる。 : * 考えられる最小の周波数を標本群から構築する再生技法では、灰色の正弦曲線ではなく赤の正弦曲線が生成される。 * イメージ周波数として もありうるが、 の周波数の正弦曲線と の周波数の正弦曲線を区別する方法はない。従って、全ての偽信号は単に正の周波数を使って表される。 抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア(Wikipedia)』 ■ウィキペディアで「折り返し雑音」の詳細全文を読む 英語版ウィキペディアに対照対訳語「 Aliasing 」があります。 スポンサード リンク
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