나이키 스트 한계는 무엇이며 사진 작가에게는 어떤 의미가 있습니까?
답변:
다음은 실제로 작동하는 방식을 단순화 한 것입니다.
배경:
디지털 사진에서는 렌즈가 이미지 센서에 빛 패턴을 집중시킵니다. 이미지 센서는 2 차원 픽셀 배열을 형성하기 위해 측정 값이 결합 된 수백만 개의 초소형 감광 센서로 구성됩니다. 각각의 작은 센서는 단일 광도 측정을 생성합니다. 간단히하기 위해 1 차원 사례를 살펴 보겠습니다. (단일 행의 픽셀 만 보는 슬라이스로 생각하십시오).
견본 추출:
각각의 단일 지점을 측정하는 소형 센서 는 연속 신호 (렌즈를 통해 들어오는 빛)의 샘플링 을 수행 하여 불연속 신호 (균일 한 간격의 각 픽셀의 광 강도 값 )를 생성합니다 .
샘플링 정리 :
모든 원래 신호 정보 를 여전히 포함 하는 신호를 생성하는 최소 샘플링 속도 (즉, 인치당 센서 수) 는 나이 퀴 스트 속도 (Nyquist rate )라고하며 , 이는 원래 신호의 최대 주파수의 두 배입니다. 아래 그림의 상단 그림은 나이 퀴 스트 속도로 샘플링 된 1Hz 사인파를 보여줍니다.이 사인파의 경우 2Hz입니다. 빨간색으로 표시된 결과 이산 신호에는 그 아래에 표시된 이산 신호와 동일한 정보가 포함되어 있으며 10Hz의 주파수에서 샘플링되었습니다. 약간 단순화 된 반면, 원래 샘플 속도를 알고있을 때 정보가 손실되지 않고 원래 신호의 최고 주파수가 샘플 속도의 절반보다 작다는 것은 본질적으로 사실입니다.
언더 샘플링의 효과 :
샘플 주파수가 신호의 최대 주파수의 2 배보다 작 으면 신호가 샘플링되지 않은 것으로 간주됩니다. 이 경우 이산 신호의 원래 연속 신호를 재구성 할 수 없습니다. 왜 그런지에 대한 그림은 아래 그림에서 찾을 수 있습니다. 동일한 속도로 샘플링 된 서로 다른 주파수의 사인파 두 개가 동일한 이산 점 세트를 생성합니다. 이 두 사인파를 서로의 별명이라고합니다.
모든 이산 신호와 디지털 신호에는 이산 신호를 생성 할 수있는 모든 사인파에 해당하는 무제한의 별칭이 있습니다. 이러한 앨리어스가 존재하면 원래 신호를 재구성 할 때 문제가있는 것처럼 보일 수 있지만, 해결책은 원래 신호의 최대 주파수를 초과하는 모든 신호 내용을 무시하는 것입니다. 이는 샘플링 된 지점이 가능한 가장 낮은 주파수 정현파에서 가져온 것으로 가정 한 것과 같습니다. 앨리어스가 겹치면 신호가 샘플링되지 않을 때 발생할 수있는 문제가 발생합니다.
그러나 사진은 정현파처럼 보이지 않습니다. 이 모든 것이 어떻습니까?
이 모든 것이 이미지에 중요한 이유는 푸리에 시리즈 를 적용하여 유한 한 길이의 신호를 정현파의 합으로 나타낼 수 있기 때문입니다. 즉, 그림에 식별 가능한 웨이브 패턴이 없더라도 다른 주파수의 정현파 시퀀스로 표현할 수 있습니다. 이미지에서 표현할 수있는 가장 높은 주파수는 나이키 스트 속도 (샘플링 주파수)의 절반입니다.
비슷한 용어의 의미 :
나이 퀴 스트 레이트 -원래 연속 신호의 완벽한 재구성 가능성을 보장하면서 사용할 수있는 가장 낮은 샘플링 주파수.
나이 퀴 스트 주파수 -신중한 신호 (주어진 샘플링 주파수에 대해)로 표현할 수있는 최고 주파수 연속 신호입니다.
이 두 용어는 같은 동전의 양면입니다. 첫 번째는 최대 주파수의 함수로 샘플링 속도에 대한 경계를 제공합니다. 두 번째는 샘플링 속도의 함수로 가능한 최대 주파수를 제공합니다. 자세한 내용은 Wikipedia : Nyquist frequency 를 참조하십시오 .
나이키 스트 한계 는 나이키 스트 주파수의 다른 이름입니다. wolfram.com 참조 : 나이 퀴 스트 주파수
Nyquist Limit는 주로 디지털 사운드 녹음에 사용되지만 디지털 사진에도 적용됩니다.
디지털 사운드 녹음에서 녹음 할 수있는 가장 높은 주파수 사운드는 샘플링 주파수의 절반입니다. 음원 av 44100 kHz는 22050 Hz 이상의 음원을 녹음 할 수 없습니다.
사진에서는 두 픽셀보다 파도가 더 가까운 파도 패턴을 캡처 할 수 없음을 의미합니다.
녹음시 모든 것이 주파수이므로 나이키 스트 한계는 항상 관련이 있습니다. 사진에서는 영향을받는 웨이브 패턴이없는 경우가 많기 때문에 주로 센서 해상도의 이론적 한계로 사용됩니다.
예를 들어 블라인드가 당겨진 거리에 창이있는 사진을 찍는 것과 같이 사진에 수평 또는 수직 파동 패턴이있는 몇 가지 상황에서이 한계의 영향을 볼 수 있습니다. 블라인드의 블레이드가 두 픽셀보다 가까이 있으면 별도의 블레이드를 구별 할 수 없습니다. 그러나 수직으로 정확하게 수평이 아닌 물결 무늬가 나타날 가능성이 높습니다. 이 경우 나이키 스트 한계 이전에 발생하는 들쭉날쭉 한 모서리 또는 모아레 패턴의 효과가 대신 나타납니다.