Co to jest dekonwolucja?

Dekonwolucja to proces usuwania degradacji sygnału z zarejestrowanych danych. Sygnały mają dwa podstawowe sposoby uszkodzenia: albo sygnał jest tworzony lub zapisywany nieprawidłowo, albo sygnał jest zakłócany podczas przemieszczania się od punktu do punktu. Każda forma uszkodzenia sygnału nazywana jest splotem, a dekonwolucja to proces usuwania tych splotów bez uszkadzania oryginalnych danych. Procesy te są szeroko stosowane w przetwarzaniu sygnałów, przetwarzaniu audio i wideo oraz w sejsmologii, ale proces leżący u podstaw jest wykorzystywany w prawie wszystkich głównych naukach.

Każde zakłócenie sygnału jest splotem. Nie ma znaczenia, czy zakłócenie jest spowodowane innym sygnałem, odbiciem oryginału, czy nawet wadliwym urządzeniem rejestrującym. Małe zwoje zwykle nie zakłócają sygnału wystarczająco, aby się martwić; często oczekuje się tego po prostu od sygnału poruszającego się w przestrzeni. Z drugiej strony duże zwoje spowodują, że sygnał będzie nieczytelny i będzie musiał zostać usunięty.

Zdecydowana większość dekonwolucji decyduje o tym, jakie sploty wystąpiły z pierwotnym sygnałem. Po ustaleniu dokładnego splotu można zmodyfikować oryginał, aby go edytować. W większości przypadków oznacza to po prostu, że sygnał jest ponownie modyfikowany przez inny splot, który jest dokładnie przeciwny do pierwotnego zakłócacza. Te dwa sygnały wzajemnie się anulują i przywrócą zapisaną informację do pierwotnej postaci.

Ten proces ma ogromną liczbę aplikacji w świecie rzeczywistym. Dekonwolucja jest szeroko stosowana jako metoda korekcji obrazów optycznych w celu uwzględnienia zniekształceń powiększenia. Kiedy obiektyw powiększa obraz, obraz nie jest równomiernie powiększany na całym polu. Nawet w wysokiej klasy mikroskopach i teleskopach występuje niewielkie zniekształcenie. Gdy obraz jest silnie powiększany, albo przez oglądanie bardzo małego, albo bardzo odległego obiektu, zniekształcenie może radykalnie wpłynąć na obraz. Dzięki zastosowaniu odwrotnego splotu obrazu powstaje o wiele bardziej prawdziwa wersja.

Ta sama technika jest stosowana w kilku innych polach audio i wizualnych w celu poprawy siły sygnału i tworzenia bardziej rzeczywistych nagrań. W sejsmologii sygnał jest zniekształcony przez odległość, medium i odbicia samego siebie. Wszystkie te splot stanowią prawie bezużyteczny sygnał. Wykorzystując dekonwolucję do cofania się przez wszystkie zniekształcenia, naukowcy mogą dowiedzieć się więcej o tym, co dzieje się w punkcie pochodzenia sygnału i jakie rzeczy istnieją między transmisją a odbieraniem sygnału.