Che cos'è la deconvoluzione?
La deconvoluzione è il processo di rimozione della degradazione del segnale dai dati registrati. I segnali hanno due modi principali per essere danneggiati: o il segnale viene creato o registrato in modo errato o il segnale viene interferito mentre viaggia da un punto all'altro. Qualsiasi forma di danno al segnale è chiamata convoluzione e la deconvoluzione è il processo di eliminazione di tali convoluzioni senza danneggiare i dati originali. Questi processi sono utilizzati pesantemente nell'elaborazione del segnale, nell'elaborazione audio e video e nella sismologia, ma il processo sottostante è utilizzato in quasi tutte le scienze tradizionali.
Qualsiasi interruzione di un segnale è una convoluzione. Non importa se l'interruzione è causata da un altro segnale, un riflesso dell'originale o anche un dispositivo di registrazione difettoso. Le piccole circonvoluzioni di solito non disturbano abbastanza il segnale di cui preoccuparsi; spesso ci si aspetta semplicemente dal segnale che si muove attraverso lo spazio. D'altra parte, grandi convoluzioni renderanno illeggibile un segnale e dovranno essere rimosse.
La stragrande maggioranza della deconvoluzione sta determinando quali convoluzioni sono accadute al segnale originale. Una volta determinata la convoluzione esatta, è possibile modificare l'originale per modificarlo. Nella maggior parte dei casi, ciò significa semplicemente che il segnale viene nuovamente modificato da un'altra convoluzione che è esattamente l'opposto del disgregatore originale. Questi due segnali si annullano a vicenda e riportano le informazioni registrate nella loro forma originale.
Questo processo ha un numero enorme di applicazioni nel mondo reale. La deconvoluzione è ampiamente utilizzata come metodo di correzione delle immagini ottiche per tenere conto della distorsione dell'ingrandimento. Quando un obiettivo ingrandisce un'immagine, l'immagine non viene ingrandita uniformemente su tutto il campo. Anche nei microscopi e nei telescopi di fascia alta, c'è una quantità molto piccola di distorsione. Quando un'immagine viene fortemente ingrandita, osservando un oggetto molto piccolo o molto distante, la distorsione può influenzare radicalmente l'immagine. Applicando una convoluzione opposta all'immagine, viene creata una versione molto più vera.
Questa stessa tecnica viene utilizzata in molti altri campi audio e visivi per migliorare la potenza del segnale e creare registrazioni più reali. In sismologia, un segnale è distorto dalla distanza, dal mezzo e dai riflessi di se stesso. Tutte queste convoluzioni equivalgono a un segnale quasi inutile. Usando la deconvoluzione per spostarsi all'indietro attraverso tutte le distorsioni, gli scienziati possono imparare di più su ciò che sta accadendo nel punto di origine del segnale e su quali tipi di cose esistono tra la trasmissione e la ricezione del segnale.