Distorsión

Este artículo trata sobre tecnología, especialmente ingeniería eléctrica. Para otros usos, consulte Distorsión (desambiguación). "Distorsionar" vuelve a dirigir aquí. Para otros usos, consulte Distorsionar (desambiguación).

La distorsión es la alteración de la forma original (u otra característica) de algo. En comunicaciones y electrónica significa la alteración de la forma de onda de una señal portadora de información, como una señal de audio que representa sonido o una señal de video que representa imágenes, en un dispositivo electrónico o canal de comunicación.

La distorsión generalmente no es deseada, por lo que los ingenieros se esfuerzan por eliminarla o minimizarla. En algunas situaciones, sin embargo, la distorsión puede ser deseable. Por ejemplo, en sistemas de reducción de ruido como el sistema Dolby, una señal de audio se distorsiona deliberadamente de manera que enfatiza aspectos de la señal que están sujetos a ruido eléctrico, luego "no distorsiona" simétricamente después de pasar por un canal de comunicación ruidoso, reduciendo la ruido en la señal recibida. La distorsión también se utiliza como efecto musical, especialmente con guitarras eléctricas.

La adición de ruido u otras señales externas ( zumbidos, interferencias ) no se considera distorsión, aunque los efectos de la distorsión de cuantificación a veces se incluyen en el ruido. Las medidas de calidad que reflejan tanto el ruido como la distorsión incluyen la relación señal-ruido y distorsión (SINAD) y la distorsión armónica total más ruido (THD + N).

• 1 señales electrónicas
  • 1.1 distorsión de amplitud
  • 1.2 distorsión armónica
  • 1.3 distorsión de la respuesta de frecuencia
  • 1.4 Distorsión de fase
  • 1.5 distorsión de retardo de grupo
• 2 Corrección de distorsión
  • 2.1 Cancelación de la distorsión armónica de orden par
• 3 Señalización por teletipo o módem
• 4 Distorsión en el arte
• 5 distorsión de audio
• 6 ópticas
• 7 Proyecciones cartográficas
• 8 Véase también
• 9 referencias
• 10 enlaces externos

Señales electronicas

Gráfico de una forma de onda y algunas versiones distorsionadas de la misma forma de onda

En telecomunicaciones y procesamiento de señales, un sistema libre de ruido se puede caracterizar por una función de transferencia, de modo que la salida se puede escribir en función de la entrada como $$

y(t) {\ Displaystyle y (t)}$$X {\ Displaystyle x}

$$y(t)=F(X(t)) {\ Displaystyle y (t) = F (x (t))}

Cuando la función de transferencia comprende solo una constante de ganancia perfecta A y un retardo perfecto T

$$y(t)=A⋅X(t-T) {\ Displaystyle y (t) = A \ cdot x (tT)}

la salida no está distorsionada. La distorsión se produce cuando la función de transferencia F es más complicada que ésta. Si F es una función lineal, por ejemplo, un filtro cuya ganancia y / o retardo varía con la frecuencia, la señal sufre una distorsión lineal. La distorsión lineal no introduce nuevos componentes de frecuencia en una señal, pero altera el equilibrio de los existentes.

Este diagrama muestra el comportamiento de una señal (formada por una onda cuadrada seguida de una onda sinusoidal ) cuando pasa a través de varias funciones de distorsión.

1. El primer trazo (en negro) muestra la entrada. También muestra la salida de una función de transferencia sin distorsión (línea recta).
2. Un filtro de paso alto (trazo verde) distorsiona la forma de una onda cuadrada al reducir sus componentes de baja frecuencia. Esta es la causa de la "caída" que se ve en la parte superior de los pulsos. Esta "distorsión de pulso" puede ser muy significativa cuando un tren de pulsos debe pasar a través de un amplificador acoplado a CA (filtrado de paso alto). Como la onda sinusoidal contiene solo una frecuencia, su forma no se altera.
3. Un filtro de paso bajo (trazo azul) redondea los pulsos eliminando los componentes de alta frecuencia. Todos los sistemas son de paso bajo hasta cierto punto. Tenga en cuenta que la fase de la onda sinusoidal es diferente para los casos de paso bajo y paso alto, debido a la distorsión de fase de los filtros.
4. Una función de transferencia ligeramente no lineal (violeta), esta comprime suavemente los picos de la onda sinusoidal, como puede ser típico de un amplificador de audio de tubo. Esto genera pequeñas cantidades de armónicos de bajo orden.
5. Una función de transferencia de recorte (rojo) genera armónicos de orden alto. Partes de la función de transferencia son planas, lo que indica que toda la información sobre la señal de entrada se ha perdido en esta región.

La función de transferencia de un amplificador ideal, con ganancia y retardo perfectos, es solo una aproximación. El verdadero comportamiento del sistema suele ser diferente. Las no linealidades en la función de transferencia de un dispositivo activo (como tubos de vacío, transistores y amplificadores operacionales ) son una fuente común de distorsión no lineal; en componentes pasivos (como un cable coaxial o fibra óptica ), la distorsión lineal puede ser causada por falta de homogeneidad, reflejos, etc. en la ruta de propagación.

Distorsión de amplitud

Artículo principal: distorsión de amplitud Ver también: Clipping (procesamiento de señales)

La distorsión de amplitud es la distorsión que se produce en un sistema, subsistema o dispositivo cuando la amplitud de salida no es una función lineal de la amplitud de entrada en condiciones específicas.

Distorsión armónica

La distorsión armónica agrega armónicos que son múltiplos de números enteros de las frecuencias de una onda de sonido. Las no linealidades que dan lugar a la distorsión de amplitud en los sistemas de audio se miden con mayor frecuencia en términos de los armónicos (sobretonos) añadidos a una onda sinusoidal pura alimentada al sistema. La distorsión armónica puede expresarse en términos de la fuerza relativa de los componentes individuales, en decibelios, o la raíz cuadrada media de todos los componentes armónicos: distorsión armónica total (THD), como porcentaje. El nivel en el que la distorsión armónica se vuelve audible depende de la naturaleza exacta de la distorsión. Los diferentes tipos de distorsión (como la distorsión de cruce ) son más audibles que otros (como el recorte suave ) incluso si las medidas de THD son idénticas. La distorsión armónica en aplicaciones de radiofrecuencia rara vez se expresa como THD.

Distorsión de la respuesta de frecuencia

Ver también: respuesta de frecuencia

La respuesta de frecuencia no plana es una forma de distorsión que ocurre cuando diferentes frecuencias se amplifican en diferentes cantidades en un filtro. Por ejemplo, la curva de respuesta de frecuencia no uniforme del amplificador en cascada acoplado a CA es un ejemplo de distorsión de frecuencia. En el caso del audio, esto se debe principalmente a la acústica de la sala, altavoces y micrófonos deficientes, cables de altavoz largos en combinación con impedancia de altavoz dependiente de la frecuencia, etc.

Distorsión de fase

Artículo principal: distorsión de fase

Esta forma de distorsión ocurre principalmente debido a la reactancia eléctrica. Aquí, todos los componentes de la señal de entrada no se amplifican con el mismo cambio de fase, por lo que algunas partes de la señal de salida están desfasadas con el resto de la salida.

Distorsión de retardo de grupo

Solo se puede encontrar en medios dispersivos. En una guía de ondas, la velocidad de fase varía con la frecuencia. En un filtro, el retardo de grupo tiende a alcanzar un pico cerca de la frecuencia de corte, lo que produce una distorsión de pulso. Cuando los troncales analógicos de larga distancia eran comunes, por ejemplo, en la portadora de 12 canales, la distorsión de retardo de grupo tenía que corregirse en los repetidores.

Corrección de distorsión

Como la salida del sistema viene dada por y (t) = F (x (t)), entonces si se puede encontrar la función inversa F ⁻¹ y usarla intencionalmente para distorsionar la entrada o la salida del sistema, entonces la distorsión se corrige.

Un ejemplo de una corrección similar es cuando las grabaciones LP / vinilo o las transmisiones de audio FM se enfatizan deliberadamente mediante un filtro lineal, el sistema de reproducción aplica un filtro inverso para que el sistema general no se distorsione.

La corrección no es posible si la inversa no existe, por ejemplo, si la función de transferencia tiene puntos planos (la inversa mapearía múltiples puntos de entrada a un solo punto de salida). Esto produce una pérdida de información incorregible. Esta situación puede ocurrir cuando un amplificador está sobrecargado, lo que provoca saturación o distorsión de la velocidad de respuesta cuando, por un momento, las características del amplificador por sí solas y no la señal de entrada determinan la salida.

Cancelación de la distorsión armónica de orden par

Muchos circuitos electrónicos simétricos reducen la magnitud de los armónicos pares generados por las no linealidades de los componentes del amplificador, al combinar dos señales de mitades opuestas del circuito donde hay componentes de distorsión que son aproximadamente de la misma magnitud pero desfasados. Los ejemplos incluyen amplificadores push-pull y pares de cola larga.

Señalización por teletipo o módem

En la señalización binaria como FSK, la distorsión es el desplazamiento de los instantes significativos de los pulsos de señal desde sus posiciones adecuadas con respecto al comienzo del pulso de inicio. La magnitud de la distorsión se expresa en porcentaje de una longitud de pulso unitaria ideal. Esto a veces se denomina distorsión de sesgo.

La distorsión telegráfica es un problema similar y más antiguo, que distorsiona la relación entre las marcas y los intervalos de espacio.

Distorsión en el arte

En el mundo del arte, una distorsión es cualquier cambio realizado por un artista en el tamaño, la forma o el carácter visual de una forma para expresar una idea, transmitir un sentimiento o mejorar el impacto visual. Tales distorsiones o "abstracciones" se refieren principalmente a desviaciones intencionadas de la perspectiva fotorrealista o de la proporcionalidad realista. Los ejemplos incluyen " La mujer que llora " de Picasso y " La adoración de los pastores " de El Greco, cuyos temas humanos están irregularmente y (como sucede a menudo con distorsiones físicas) asimétricamente proporcionados de una manera que no es posible en una perspectiva estándar.

Distorsión de audio

Un gráfico de una forma de onda y la versión distorsionada de la misma forma de onda

	Formas de onda distorsionadas Un ejemplo de audio de una muestra corta seguida de diferentes versiones distorsionadas de la misma.
¿Problemas al reproducir este archivo? Consulte la ayuda de medios.

Con respecto al audio, la distorsión se refiere a cualquier tipo de deformación de una forma de onda de salida en comparación con su entrada, generalmente recorte, distorsión armónica o distorsión de intermodulación ( fenómenos de mezcla ) causada por el comportamiento no lineal de los componentes electrónicos y las limitaciones de la fuente de alimentación. Los términos para tipos específicos de distorsión de audio no lineal incluyen: distorsión de cruce y distorsión inducida por variación (SID).

Otras formas de distorsión de audio son la respuesta de frecuencia no plana, compresión, modulación, aliasing, ruido de cuantificación, wow y flutter de medios analógicos como discos de vinilo y cinta magnética. El oído humano no puede escuchar la distorsión de fase, excepto que puede afectar la imagen estéreo.

En la mayoría de los campos, la distorsión se caracteriza como un cambio no deseado en una señal. La distorsión en la música a menudo se usa intencionalmente como un efecto cuando se aplica a la señal de una guitarra eléctrica en estilos de música rock como el heavy metal y el punk rock.

Óptica

Artículo principal: Distorsión (óptica)

En óptica, la imagen / distorsión óptica es una divergencia de la proyección rectilínea causada por un cambio en el aumento al aumentar la distancia desde el eje óptico de un sistema óptico.

Proyecciones cartográficas

Artículo principal: Proyección de mapas

En cartografía, una distorsión es la tergiversación del área o forma de una característica. La proyección de Mercator, por ejemplo, distorsiona al exagerar el tamaño de las regiones en latitudes altas.

Ver también

• Aliasing
• Distorsión de atenuación
• Medidas del sistema de audio
• Distorsión de sesgo
• Síntesis de distorsión
• Desvanecimiento
• Deformación de la imagen
• Compresión con pérdida

Referencias

 Este artículo incorpora  material de dominio público del documento de la Administración de Servicios Generales : "Norma Federal 1037C". (en apoyo de MIL-STD-188 )

enlaces externos

• Medios relacionados con la distorsión en Wikimedia Commons