스펙트럼 미백이란?


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DSP에서 "스펙트럼 화이트닝"이란 무엇입니까?

이미지 처리에 사용될 때 스펙트럼 미백은 어떤 영향을 미칩니 까? (시각적으로 또는 그렇지 않으면 ...)

오디오 처리 또는 분석에서 스펙트럼 화이트닝이 유용한 이유는 무엇입니까? 스펙트럼 적으로 희게 된 오디오 신호는 어떤 소리를 내나요?

답변:


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DSP에서 "스펙트럼 화이트닝"이란 무엇입니까?

스펙트럼 미백은 일반적으로 신호의 스펙트럼을 "보다 균일하게"만들려는 시도입니다. 이것이 좋은 일이 될 수있는 한 가지 이유는 신호의 자기 상관을 더 좁게하는 효과를 가질 수 있기 때문입니다 (그리고 이산 시간 신호의 경우 Dirac 델타에 더 가깝습니다). 이를 통해 제 시간에 현지화 할 수 있습니다.

이미지 처리에 사용될 때 스펙트럼 미백은 어떤 영향을 미칩니 까? (시각적으로 또는 그렇지 않으면 ...)

일반적으로 예쁘지 않습니다. 대부분의 이미지는 "로우 패스"입니다 (대부분의 정보는 스펙트럼의 저주파수 부분에 있습니다). 이미지의 미백에 대한 간단한 접근 방법 중 하나는 열 단위 (또는 행 단위) 차이를 만드는 것입니다 (예 : diffmatlab).

이는 음의 픽셀 값을 의미하며 일반적으로 표준 이미지에서 감지 할 수있는 것에 매핑되지 않습니다.

이 예는 이미지 처리 템플릿 일치에서 사전 미백이 지역화를 개선하는 방법을 보여줍니다. 해당 링크의 사진은 다음과 같습니다.

사전 미백 유무에 관계없이 이미지의 패치 현지화.

오디오 처리 또는 분석에서 스펙트럼 화이트닝이 유용한 이유는 무엇입니까?

소리의 시작을 현지화 (시간에 따라)하려는 경우 스펙트럼 미백이이를 개선 할 수 있습니다. SNR을 감소 (감소)시킬 수도있다.

스펙트럼 적으로 희게 된 오디오 신호는 어떤 소리를 내나요?

음성 또는 음악의 오디오의 경우 더 높은 주파수를 가져 오는 경향이 있습니다.


데이터 신호 btw를 어떻게 '미백'할 수 있습니까?
TheGrapeBeyond

"데이터 신호"의 의미에 따라 다릅니다. 당신은 단지 구성 신호 의미합니까 1의와 0의를?
Peter K.

PSD가 균일하지 않도록 데이터 벡터, 예를 들어 100 개의 숫자를 제공한다고 가정하겠습니다.
TheGrapeBeyond

확인. 한 가지 방법은 AR (자가 회귀) 스펙트럼 추정기를 사용하여 (예를 들어 Yule-Walker 방정식 사용) PSD를 추정하고 그 역을 사용하여 신호를 필터링하는 것 입니다. 그러나 그것은 어떤 형태의 미백이 의미가 있는지에 따라 적용에 달려 있습니다.
Peter K.

아, 흥미로운 감사합니다! 내가 미리 미백에 대해 한 가지 오해는, 처음부터 시작해야했던 의미있는 구조를 파괴하지 않는 것입니까? 역으로 필터링하면 델타 함수가 남습니다. 좋은 점은 무엇입니까? ...
TheGrapeBeyond

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Spectral Whitening은 Magnitude 스펙트럼을 만드는 과정입니다 Uniform.

이미지의 경우 여기저기서 점프하는 주파수가 적지 않고 Magnitude Spectrum이 더 연속적입니다. 기본적으로 "화이트닝"이라는 단어는 모든 주파수에서 스펙트럼이 일정한 화이트 프로세스에서 나옵니다. 그러나 이미지에 그렇게하면 의미가 없습니다. 따라서 실제로 노이즈를 과도하게 유도하지 않고 다소 매끄럽고 불안한 스펙트럼을 원할 것입니다.

이미지에 어떤 영향을 미치는지 잘 모르겠지만 이것이 적용되는 위치의 예를들 수 있습니다. 통신 시스템 (또는 모든 주파수에 대해 다소 "백색"주파수 응답을 갖지 않는 오디오 시스템의 LTI 채널을 고려하십시오. 오디오 시스템은 모든 주파수를 동일한 크기로 왕복 운동하지 않고 평형화됩니다). 수신기 끝에서 (스피커의 출력 또는RX당신이받는 것은 입력 신호의 왜곡 된 버전입니다. 따라서 시스템을 통해 신호를 보내기 전에 이론적으로하고 싶은 것은 시스템이 신호를 왜곡 할 때 신호가 평평하게되도록 신호의 모양을 수정하는 것입니다. 이를 일반적으로 프리 엠 퍼시스 또는 이퀄라이제이션이라고합니다. 이미지 처리에서 Spectral Whitening이 어디에 적용되는지 잘 모르겠지만 (이전에 수행하지 않은 것처럼) 여기에서 설명한 것과 동일한 사용법과 응용 프로그램이 있습니다.

그런 다음 "스펙트럼 화이트 너"또는 이퀄라이저 (통신 시스템의 경우)를 왜곡시키는 시스템의 역수로 생각할 수 있습니다. 시스템의 주파수 응답이H()미백은 1/H(). 그러나 신호의 크기가 이전에 매우 낮은 일부 장소에서 노이즈 레벨을 향상시킬 수 있기 때문에 신호에 노이즈가 발생한 후이 작업을 수행 할 경우주의를 기울여야합니다.


크기 스펙트럼을 균일하게 만들 때 무엇이 ​​변하지 않는가? 화이트 노이즈조차 균일 한 스펙트럼을 갖습니다.
user13107

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백색 스펙트럼은 백색광의 스펙트럼입니다. 모든 파장 (주파수)은 일정한 평균 전력을 갖습니다. 일반적으로 신호와 이미지가 없습니다. 백색 스펙트럼이 필요한 경우, 현재 신호 / 이미지를 미백하는 방법이 필요합니다. 사전 미백을위한 많은 방법이 있습니다. 가장 간단한 것 중 하나는 시계열의 선형 예측입니다. 이미지 처리에서 단순한 고역 통과 필터조차도 이미지를 희게합니다.

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