소음 감소: 선명도 향상, 컴퓨터 비전의 노이즈 감소를 위한 고급 기술

By Fouad Sabry

노이즈 감소란 무엇입니까

노이즈 감소는 신호에서 노이즈를 제거하는 프로세스입니다. 오디오 및 이미지에 대한 소음 감소 기술이 존재합니다. 노이즈 감소 알고리즘은 신호를 어느 정도 왜곡할 수 있습니다. 잡음 제거는 공통 모드 제거율과 마찬가지로 원하는 신호 성분에서 원하지 않는 신호 성분을 분리하는 회로의 기능입니다.

혜택 방법

(I) 다음 주제에 대한 통찰 및 검증:

1장: 소음 감소

2장: 돌비 소음 감소 시스템

3장: 데시벨 확장 (노이즈 감소)

4장: 디지털 이미지 처리

5장: 이미지 노이즈

6장: 잔물결

7장: 가우스의 차이

8장: 양측 필터

9장: 비국소적 수단

10장: 블록 일치 및 3차원  필터링

(II) 소음 감소에 관한 대중의 주요 질문에 답합니다.

(III) 다양한 분야에서 소음 감소를 사용하는 실제 사례.

이 책은 누구를 위한 책인가요?

전문가, 학부생, 대학원생, 매니아, 취미생활자, 그리고 모든 종류의 소음 감소에 대한 기본 지식이나 정보를 넘어서고 싶은 사람들을 위한 책입니다.

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: Apr 28, 2024

Book preview

1 장 : 노이즈 감소

신호에서 원치 않는 배경 잡음을 제거하는 것을 잡음 감소라고 합니다. 시각 및 청각 소음은 다양한 방법을 사용하여 줄일 수 있습니다. 신호는 노이즈 감소 알고리즘에 의해 약간 왜곡될 수 있습니다. 공통 모드 제거율과 잡음 제거율은 원치 않는 신호를 필터링하는 회로의 능력을 측정하는 두 가지 척도입니다.

아날로그 및 디지털 신호 프로세서가 공유하는 특성이 있어 노이즈에 취약합니다. 장치의 메커니즘 또는 신호 처리 알고리즘은 우리가 백색 잡음이라고 부르는 무작위적이고 균일한 잡음 외에도 주파수 종속 잡음을 유발할 수 있습니다.

쉿 소리는 온도 변동에 반응하는 전자의 무질서한 운동으로 인해 발생하는 일반적인 형태의 전자 노이즈입니다. 이러한 교반된 전자가 출력 신호에 빠르게 더하고 빼면 가청 잡음이 발생합니다.

사진 필름과 자기 테이프의 입자 구조는 녹음에 노이즈(가시 및 청각 모두)를 도입합니다. 사진 필름의 감도는 입자의 크기에 따라 결정됩니다. 더 민감한 필름은 더 큰 입자를 갖습니다. 자기 테이프의 노이즈는 자성 입자(일반적으로 산화철 또는 자철광)의 크기에 비례하여 증가합니다. 더 많은 필름이나 자기 테이프를 사용하여 소음을 더 견딜 수 있는 수준으로 줄일 수 있습니다.

노이즈를 줄이기 위해 알고리즘은 일반적으로 어떤 방식으로든 신호를 수정합니다. 신호에 대한 수정을 피하는 것은 국소 신호 및 잡음 직교화 알고리즘의 도움으로 가능합니다.

지진 이미징의 경우 배경 노이즈에 묻혀 있는 유용한 신호가 종종 간과되어 최종 마이그레이션된 이미지에서 지진 이벤트 및 아티팩트의 가짜 불연속성이 발생할 가능성이 있기 때문에 신호 향상이 특히 중요합니다. 석유 및 가스 탐지에서 해석의 어려움과 오경보 위험을 줄이는 것은 지진 프로파일의 무작위 노이즈를 감쇠하면서 유용한 신호를 증폭함으로써 달성할 수 있습니다.

노이즈 감소 예시

Audacity를 사용하여 0Hz에서 주파수 평활화와 12초의 어택/디케이 시간을 사용하여 30dB, 12dB, 150dB 및 0.15dB에서 노이즈 감소의 예를 들면 다음과 같습니다.

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이 파일에 문제가 있습니까? 자세한 내용은 미디어를 확인하세요.

아날로그 테이프 녹음에서 테이프 히스는 주요 성능 병목 현상입니다. 이는 테이프 헤드를 가로지르는 테이프 속도, 기록 매체에 분사되는 자기 에멀젼의 입자 크기 및 질감과 관련이 있습니다.

단일 종단 사전 녹음, 히스 감소, 표면 소음 감소 및 코덱 또는 이중 종단 시스템은 소음 감소의 네 가지 주요 방법입니다. 단일 종단 사전 레코딩 시스템(예: Dolby HX Pro)은 레코딩 프로세스 중에 미디어 자체를 수정하는 것을 목표로 합니다. 긁힘, 팝 및 표면 비선형성은 모두 DNL과 같은 단일 종단 히스 감소 시스템의 도움으로 축음기 레코드 재생 중에 완화될 수 있습니다. Phase Linear Autocorrelator 노이즈 감소 및 다이내믹 레인지 리커버리 시스템(모델 1000 및 4000)은 빈티지 레코딩에서 다양한 노이즈를 제거하는 데 사용할 수 있는 단일 종단 다이내믹 레인지 익스팬더입니다. 듀얼 엔드 시스템(예: Dolby 노이즈 감소 시스템 또는 dbx)의 녹음 단계에서는 프리엠퍼시스 프로세스가 적용되고 재생 단계에서는 디엠퍼시스 프로세스가 적용됩니다.

녹음하는 동안 듀얼 엔드 컴팬더 노이즈 감소 시스템은 프리엠퍼시스를 적용하고 재생 중에는 디엠퍼시스를 적용합니다.

비닐 녹음 전문가가 사용하는 Dolby A 및 UC와 Dolby FM은 모두 FM 라디오 방송에 사용되는 High Com FM 및 FMX와 같은 시스템의 예입니다.

Ray Dolby는 1966년에 녹음된 음악의 배경 소음을 줄이는 최초의 성공적인 방법을 개발했습니다. Dolby Type A는 산업용 애플리케이션을 위해 설계된 인코딩/디코딩 시스템입니다. 녹음(인코딩) 중에는 4개 대역의 주파수 진폭이 증가하고, 재생 중에는 그에 따라 진폭이 감소(디코딩)되었습니다. 특히, 1kHz 이상의 오디오 신호는 신호의 조용한 부분을 녹음하는 동안 증폭됩니다. 이를 통해 테이프의 신호 대 잡음비가 신호 강도에 따라 최대 10dB까지 향상되었습니다. 디코더는 재생 중에 역순으로 작동하여 배경 소음을 최대 10데시벨까지 효과적으로 줄였습니다.

Dolby B는 Henry Kloss와 공동으로 개발한 소비자 중심의 단일 대역 시스템입니다. Dolby B는 Dolby A만큼 강력하지는 않았지만 디코더 없이 재생할 수 있어 장점이 되었습니다.

Telefunken High Com 집적 회로 U401BR 은 대부분 Dolby B 호환 컴팬더로도 작동하는 데 사용할 수 있습니다.

다양한 후기 세대 High Com 테이프 데크에서 Dolby-B 에뮬레이션 D NR Expander 기능은 재생뿐만 아니라 설명서에 없기 때문에 레코딩 중에도 추가로 작동했습니다.

Dbx, Inc.의 David E. Blackmer가 만든 Dbx는 대체 아날로그 노이즈 감소 시스템이었습니다. 고잡음 주파수를 증폭하고 RMS(Root-Mean-Squared) 알고리즘을 사용하여 인코딩 및 디코딩하기 전에 전체 신호에 2:1 컴팬더를 적용했습니다. 디코더 없이 재생할 수 있는 Dolby B와 달리 dbx는 전체 가청 스펙트럼을 사용했습니다. 그러나 이 방법을 사용하면 최대 30dB의 노이즈 감소가 가능합니다.

아날로그 비디오 녹화에서는 휘도 부분(직접 색상 시스템의 컴포지트 비디오 신호)이 채도를 유지하기 위해 주파수로 변조되기 때문에 오디오 스타일의 노이즈 감소가 필요하지 않습니다.

필립스는 1971년 배경 소음을 줄이기 위한 방법으로 카세트 데크에 사용할 수 있는 DNL(Dynamic Noise Limiter)을 출시했습니다.