Apodización - Apodization

La apodización es una técnica de filtrado óptico. Su traducción literal del griego es "quitar el pie". Es el término técnico para cambiar la forma de una función matemática , una señal eléctrica, una transmisión óptica o una estructura mecánica. En óptica , se utiliza principalmente para eliminar discos Airy causados ​​por difracción alrededor de un pico de intensidad, mejorando el enfoque.

Apodización en electrónica

Apodización en el procesamiento de señales

El término apodización se usa con frecuencia en publicaciones sobre el procesamiento de señales infrarrojas por transformada de Fourier (FTIR) . Un ejemplo de apodización es el uso de la ventana de Hann en el analizador de transformada rápida de Fourier para suavizar las discontinuidades al principio y al final del registro de tiempo muestreado.

Apodización en audio digital

Se puede usar un filtro apodizador en el procesamiento de audio digital en lugar de los filtros de pared de ladrillo más comunes, para evitar el timbre previo que introduce este último.

Apodización en espectrometría de masas

Durante la oscilación dentro de un Orbitrap , la señal transitoria de iones puede no ser estable hasta que los iones se asienten en sus oscilaciones. Hacia el final, las colisiones de iones sutiles se han sumado para causar un desfase notable. Esto presenta un problema para la transformación de Fourier, ya que promedia la señal oscilatoria a lo largo de la medición en el dominio del tiempo. El software permite la "apodización", la eliminación de la sección frontal y posterior de la señal transitoria de la consideración en el cálculo de FT. Por tanto, la apodización mejora la resolución del espectro de masas resultante. Otra forma de mejorar la calidad del transitorio es esperar para recopilar datos hasta que los iones se hayan asentado en un movimiento oscilatorio estable dentro de la trampa.

Apodización en óptica

En la jerga del diseño óptico, una función de apodización se usa para cambiar intencionalmente el perfil de intensidad de entrada de un sistema óptico , y puede ser una función complicada adaptar el sistema a ciertas propiedades. Por lo general, se refiere a un perfil de transmisión o iluminación no uniforme que se acerca a cero en los bordes.

Apodización en imágenes

Dado que los lóbulos laterales del disco de Airy son responsables de degradar la imagen, se utilizan técnicas para suprimirlos. En caso de que el haz de imágenes tenga una distribución gaussiana, cuando la relación de truncamiento (la relación entre el diámetro del haz gaussiano y el diámetro de la apertura truncada) se establece en 1, los lóbulos laterales se vuelven insignificantes y el perfil del haz se vuelve puramente gaussiano.

En la ecografía médica , el efecto de los lóbulos de la rejilla se puede reducir activando elementos transductores ultrasónicos que utilizan voltajes variables en el proceso de apodización.

Apodización en fotografía

La mayoría de las lentes de las cámaras contienen diafragmas que reducen la cantidad de luz que ingresa a la cámara. Estos no son estrictamente un ejemplo de apodización, ya que el diafragma no produce una transición suave a la intensidad cero, ni proporciona la forma del perfil de intensidad (más allá de la transmisión obvia de todo o nada, "sombrero de copa" de su apertura). .

Algunas lentes utilizan otros métodos para reducir la cantidad de luz que deja entrar. Por ejemplo, la lente Minolta / Sony STF 135 mm f / 2.8 T4.5 , sin embargo, tiene un diseño especial introducido en 1999, que logra esto mediante la utilización de un gris neutro cóncavo elemento de lente tintado como filtro de apodización, produciendo así un agradable bokeh . El mismo efecto óptico se puede lograr la combinación de profundidad de campo horquillado con exposición múltiples , tal como se aplica en el 7 Minolta Maxxum 's función STF . En 2014, Fujifilm anunció una lente que utiliza un filtro de apodización similar en la lente Fujinon XF 56mm F1.2 R APD . En 2017, Sony presentó el objetivo de fotograma completo con montura E Sony FE 100 mm F2.8 STF GM OSS ( SEL-100F28GM ) basado en el mismo principio óptico Smooth Trans Focus .

La simulación de un perfil de entrada de rayo láser gaussiano también es un ejemplo de apodización.

Los tamices de fotones proporcionan una forma relativamente fácil de lograr una apodización óptica personalizada.

Apodización en astronomía

La apodización se utiliza en la óptica de los telescopios para mejorar el rango dinámico de la imagen. Por ejemplo, las estrellas con baja intensidad en las inmediaciones de estrellas muy brillantes se pueden hacer visibles utilizando esta técnica, e incluso se pueden obtener imágenes de planetas cuando están oscurecidas por la atmósfera brillante de la estrella que orbitan. Generalmente, la apodización reduce la resolución de una imagen óptica; sin embargo, debido a que reduce los efectos del borde de difracción, en realidad puede mejorar ciertos pequeños detalles. De hecho, la noción de resolución, como se define comúnmente con el criterio de Rayleigh , es en este caso parcialmente irrelevante. Hay que entender que la imagen formada en el plano focal de una lente (o un espejo) se modela mediante el formalismo de difracción de Fresnel . El patrón de difracción clásico, el disco de Airy , está conectado a una pupila circular, sin ninguna obstrucción y con una transmisión uniforme. Cualquier cambio en la forma de la pupila (por ejemplo, un cuadrado en lugar de un círculo), o en su transmisión, da como resultado una alteración en el patrón de difracción asociado.

Ver también

• Función de apodización

Referencias