En el procesamiento de señales , la distorsión es la alteración de la forma original (u otra característica) de una señal . 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 suele ser no deseada, por lo que los ingenieros se esfuerzan por eliminarla o minimizarla. Sin embargo, en algunas situaciones puede ser deseable la distorsión. Por ejemplo, en sistemas de reducción de ruido como el sistema Dolby , una señal de audio se distorsiona deliberadamente de manera que enfatizan aspectos de la señal que están sujetos al ruido eléctrico , luego se "desdistorsiona" 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 , particularmente con guitarras eléctricas .
La adición de ruido u otras señales externas ( zumbido , interferencia ) 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).
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
Cuando la función de transferencia comprende sólo una constante de ganancia perfecta A y un retardo perfecto T
la salida no está distorsionada. La distorsión ocurre cuando la función de transferencia F es más complicada que esto. 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 (compuesta por una onda cuadrada seguida de una onda sinusoidal ) a medida que pasa por varias funciones distorsionadoras.
La función de transferencia de un amplificador ideal, con ganancia y retardo perfectos, es sólo una aproximación. El verdadero comportamiento del sistema suele ser diferente. Las no linealidades en la función de transferencia de un dispositivo activo (como válvulas 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 faltas de homogeneidad, reflexiones , etc. en la ruta de propagación .
La distorsión de amplitud es la distorsión que ocurre en un sistema, subsistema o dispositivo cuando la amplitud de salida no es una función lineal de la amplitud de entrada en condiciones específicas.
La distorsión armónica agrega sobretonos que son múltiplos de números enteros de las frecuencias de una onda de sonido. [1] 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 (armónicos) añadidos a una onda sinusoidal pura alimentada al sistema. La distorsión armónica se puede expresar en términos de la fuerza relativa de los componentes individuales, en decibeles , o la raíz cuadrática media de todos los componentes armónicos: Distorsión armónica total (THD), como porcentaje. El nivel al que la distorsión armónica se vuelve audible depende de la naturaleza exacta de la distorsión. Diferentes tipos de distorsión (como la distorsión cruzada ) son más audibles que otros (como el recorte suave ) incluso si las mediciones de THD son idénticas. La distorsión armónica en aplicaciones de radiofrecuencia rara vez se expresa como THD.
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 una impedancia de altavoz dependiente de la frecuencia , etc.
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.
Sólo 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 su punto máximo cerca de la frecuencia de corte , lo que produce una distorsión del pulso. Cuando las troncales analógicas de larga distancia eran comunes, por ejemplo en portadoras de 12 canales , la distorsión del retardo de grupo debía corregirse en los repetidores .
Como la salida del sistema está 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 está corregido.
Un ejemplo de una corrección similar es cuando las grabaciones de LP/ vinilo o las transmisiones de audio de FM se preenfatizan deliberadamente mediante un filtro lineal , el sistema de reproducción aplica un filtro inverso para que el sistema general no esté distorsionado.
La corrección no es posible si la inversa no existe; por ejemplo, si la función de transferencia tiene puntos planos (la inversa asignaría múltiples puntos de entrada a un único punto de salida). Esto produce una pérdida de información incorregible. Esta situación puede ocurrir cuando un amplificador está saturado, causando saturación o distorsión de velocidad de respuesta cuando, por un momento, las características del amplificador por sí solas y no la señal de entrada determinan la salida.
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 los componentes de distorsión son aproximadamente de la misma magnitud pero desfasados. Los ejemplos incluyen amplificadores push-pull y pares de cola larga .
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 . A esto a veces se le llama distorsión sesgada .
La distorsión telegráfica es un problema similar y más antiguo, que distorsiona la relación entre los intervalos de marca y espacio . [2]
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. [3] Los términos para tipos específicos de distorsión de audio no lineal incluyen: distorsión cruzada y distorsión inducida por giro (SID).
Otras formas de distorsión de audio son la respuesta de frecuencia no plana , la compresión , la modulación , el aliasing , el ruido de cuantificación , el wow y el flutter de medios analógicos como discos de vinilo y cintas magnéticas . El oído humano no puede oír 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 utiliza intencionalmente como efecto cuando se aplica a una señal de guitarra eléctrica en estilos de música rock como el heavy metal y el punk rock .
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. Estas 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 tienen proporciones irregulares y (como suele ocurrir con las distorsiones físicas) asimétricas de una manera que no es posible en la perspectiva estándar .
En óptica , la distorsión de imagen/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.
En cartografía , una distorsión es la tergiversación del área o forma de una característica. La proyección de Mercator , por ejemplo, distorsiona exagerando el tamaño de las regiones en latitudes altas .
Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C. Administración de Servicios Generales . Archivado desde el original el 22 de enero de 2022. (en apoyo de MIL-STD-188 ).
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