【AI-1000问】为什么信号有单位而且是dB?

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【AI-1000问】为什么信号有单位而且是dB?

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你知道信号的单位dB的由来吗?

想必熟悉图像噪声和和图像信噪比的应该都听说过dB,一般监控摄像机的图像信噪比是50dB,信噪比的典型值一般为45-55dB,若为50dB,则图像有少量噪声,但图像质量良好;若为60dB,则图像质量优良,不出现噪声。说了这么多dB,那你知道dB的由来吗?

作者/编辑 汤兴旺

dB在我们的生活中是一个常见的单位,如果你仔细观察,肯定多次见过。在无线通讯领域,衡量一个地点的某一无线基站通信信号强度我们用dB表示;在天线技术方面,dB是衡量天线性能的一个参数,名称为增益

它是指在输入功率相等的条件下,实际天线与理想天线在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比,另外它还可以表示声音的大小。通过上面的举例你应该发现dB和通信的联系非常紧密。的确是的,它的由来就和通信相关,请看下面对它由来的解释。

通信工程师发现,有线通信的线路越长,信号越弱,10英里电缆的信号会衰减到1/10,20英里会衰减到1/100,30英里会衰减到1/1000......于是将这个衰减量用电话发明人Bel先生的名字进行了命名,其定义为:损失(Bel)=log10(输入功率/输出功率),然而Bel同电容中的F一样,单位显得太大,并不适用,因此加上1/10的前缀deci的首位小字母,成为dB。如果你把dB写成DB、db、Db,这都是都是不对的,以后一定要注意哟。

此后,该指标在图像领域被广泛用于评测图像的信噪比,最常用的就是峰值信噪比PSNR (Peak Signal to NoiseRatio),它是原图像与处理图像之间均方误差(Mean Square Error)相对于(2^n-1)^2 的对数值,其中n是每个采样值的比特数,8位图像即为256。

PSNR越大表示失真越小,均方误差的计算如下:

其中M,N为图像的行与列数,μi,j是像素灰度平均值,fi,j即像素灰度值。

下面展示了JPEG和JPEG2000算法在不同压缩率下的PSNR,通常PSNR大于35的图像质量会比较好。

看出来了吧,极限就是50dB左右。

思考

你现在对dB的由来了解了吗?希望你能更好的掌握它。

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