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保真度

/fidelity/
条目作者吴成柯

吴成柯

最后更新 2023-06-11
浏览 189
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信源压缩过程中的逼真程度。又称逼真度。

英文名称
fidelity
又称
逼真度
所属学科
信息与通信工程

保真度是信息论的基本概念之一,表征无线电子设备的输出信号所能重现其输入信号的相似程度。例如,无线电接收机或电视机等,其输出的声音或图像越保真,即失真越小,则说明保真度越高。

通信的基本任务是要求接收机输出的信号波形与原来的调制信号波形一致。实际上,信号通过接收机不可避免地会产生失真,接收机的失真越小,则它的保真度越高。例如,接收无线电话的接收机通常要求:频率失真在300~3000赫,振幅频率不均匀性小于10~15分贝;非线性失真系数不超过15%。至于相位失真,对话音的听觉影响不大,一般不予考虑。对于抑制载波的单边带接收机来说,如果恢复载波的频率有较大误差,话音会变得听不懂,故一般要求此误差不得大于100赫。对于广播接收机,为了提高保真度,对上述频率失真、非线性失真和恢复载波的误差则有比较高的要求。

收音机发音的自然度决定于收音机低频放大器对音频的放大情况,以及广播电台所发射的频谱通过收音机各级的情况。保真度特性曲线就是从天线输入端起到扬声器止的整个收音机电路的特性曲线。保真度特性曲线表示在信号的载频电压和调幅度都不变的情况下,收音机输出端的电压与输入端信号的调制音频之间的关系。保真度特性曲线和频率特性曲线用同样的方法表示,所不同的是保真度特性曲线在高频范围有较大的降落。高调制频率的减弱程度决定于收音机频带的宽度和它的谐振特性曲线的形状。

①评价电声系统。高保真度的英语原词是high-fidelity,简称Hi-Fi,意思为与原来的声音高度相似的声音,用于音响系统即为高保真度的意思。它是指电声系统如实反映声音原来面貌的能力,但也包括对声音信号进行必要的加工的能力,总之是使重放的声音保真并加以美化。因此,评价一个电声系统是否达到高保真度,就要看该系统是否能保真地重放现场的声音。为此,要使电声系统达到高保真度,就需要对一些主要技术指标,如频率特性、谐波失真、信号噪声比、互调失真和相位失真等提出较高的要求,以便给出很好的音质。但是,真正的高保真度系统仅仅满足这些指标还是不够的,还应进一步给出声音的空间感、乐队的宽度感和展开感等,这就要借助立体声技术。可见,高保真度包含了立体声的含义。很难设想,一个谐波失真大或频响狭窄的立体声系统,能够重放出具有良好音乐现场感的声音。

②图像保真准则。在对图像进行有损压缩编码后,重新解压的图像与原始图像可能会存在差异,因此,需要评价压缩后图像的质量。描述解码图像相对原始图像偏离程度的测度一般称为保真度准则。常用的准则可分为两大类:客观保真度准则和主观保真度准则。客观保真度准则所损失的信息量能通过编码输入和编码输出的函数进行表达,其优点是便于计算或测量。一个常用的客观保真度准则与压缩-解压缩图的均方信噪比有关。主观保真度准则尽管为客观保真度提供了一种简单和方便的评估信息损失的测度,但很多解压图最终是供人看的。在这种情况下,用主观保真度的方法来测量图像的质量更为合适。主观保真度准则使用起来比较困难,并且其与客观保真度准则并没有在所有情况下都得到很好的融合。主观保真度准则主要有3种:损伤检验,即观察者对图像根据其损伤程度打分;质量检验,即观察者对图像根据其质量排序;对比测试,即观察者对图像进行两两比较。前两种检验是绝对的,很难做到无偏向的确定;而后一种对比测试是一种相对的结果。

  • 黄永定.音响技术及应用.北京:机械工业出版社,2007.
  • 蓝章礼,李益才,李艾星.数字图像处理与图像通信.北京:清华大学出版社,2009.

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