Τετάρτη, 9 Φεβρουαρίου 2011

Ενα ενδιαφερον μαθημα φυσικης!

Οπως ισως εχετε διαπιστωσει διανυουμε περιοδο εξεταστικης στην τριτοβαθμια εκπαιδευση. Καθε φορα τετοιο καιρο εκνευριζομαι με ορισμενα θεματα. Οπως για παραδειγμα μερικους καθηγητες. Δεν ειναι δυνατον να γουσταρεις να παιδευεις τους φοιτητες σου! Και δεν το βλεπω αθωα!! Οταν ο συγκεκριμενος παραδιδει μαθημα βλεποντας μας να μην εχουμε καταλαβει τις επιστημονικομαθηματικες του αρλουμπες σκαει ενα χαμογελο μεχρι τα αυτια!! Δεν θα πω τιποτα αλλο γι αυτον τον ανθρωπο γιατι ομολογουμενως δεν ειναι καλα και δεν αξιζει να με συγχιζει.

Διαβαζοντας λοιπον προχθες επεσα πανω σε ενα φαινομενο το οποιο ειχα στο μυαλο μου απο μικρος αλλα ποτε δεν ειχα μαθει οτι εχει ονομασια. Ποσο μαλλον δεν περιμενα ποτε οτι κρυβει τοση επιστημονικη μελετη πισω του του και οτι το συνανταμε τοσο συχνα μπροστα μας! Θα σας το περιγραψω με πολυ απλα λογια και συγχωρεστε με οσοι το κατεχετε αν πω και μερικες ανακριβειες!
Σιγουρα εχετε παρατηρησει καθως πατε μια βολτα με το αυτοκινητο τους τροχους ενος διπλανου αυτοκινητου που πολλες φορες σας δημιουργειται η αισθηση οτι γυρνουν αναποδα με αργη ταχυτητα. Το ιδιο μπορετε να εχετε παρατηρησει και πολλα περιστρεφομενα αντικειμενα οπως ο ανεμιστηρας, οι ακτινες ενος ποδηλατου η ελικα ενος ελικοπτερου κτλ... Σας ειχε πει κανεις οτι το φαινομενο αυτο λεγεται Aliasing?? (ελληνικα: ψευδοαντιγραφο, ψευδοεικονα κ.α.) Το φαινομενο εχει να κανει με την δειγματοληψια της εικονας (και κατεπεκταση οποιουδηποτε αναλογικου σηματος) απο το ματι μας. Πρεπει να ξετετε οτι το ανθρωπινο ματι δεν ειναι και "ο καλυτερος αισθητηρας" απο πλευρας γρηγορης αποκρισης. Αργει να αντιληφθει γρηγορες αλλαγες, τηρουμενων παντα των αναλογιων. Ετσι οταν εχουμε μια επαναλαμβανομενη κατασταση οπως η περιστροφη ενος ελικα ελικοπτερου και η ταχυτητα της περιστροφης πλησιαζει την ταχυτητα αποκρισης του ματιου τοτε μας δημιουργειται μια λανθασμενη εικονα περιστροφης του ελικα! Καποιες φορες πολυ πιο αργη απο την πραγματικη και καποιες φορες με αντιθετη φορα!! Δειτε για παραδειγμα το παρακατω βιντεο:



Εντυπωσιακο? Ο ελικας φαινεται ακινητος!! Φυσικα δεν ειναι! Στην πραγματικοτητα συμβαινει το εξης: Η ταχυτητα ή για να ειμαστε ακριβεις, η συχνοτητα με την οποια γυρναει ο ελικας ειναι ακριβως ιδια με την συχνοτητα που η καμερα φωτογραφιζει το ελικοπτερο για να φτιαξει τα καρε του βιντεο! Απο την στιγμη δηλαδη που η καμερα τραβαει το πρωτο καρε μεχρι την στιγμη που τραβαει το επομενο, ο ελικας εχει κανει ακριβως μια περιστροφη! Ετσι αν το ελικοπτερο εχει σταθερη ταχυτητα περιστροφης στον ελικα θα ειναι παντα συγχρονισμενος με τον ρυθμο ληψης της βιντεοκαμερας! Σε αυτο το link δειχνει με ενα απλο διαγραμμα αυτο που σας εξηγω. Στο τελος του link...εδω δηλαδη μας δειχνει ενα διαγραμμα στο οποιο η καμερα τραβαει τα καρε λιγο πριν ο ελικας κανει μια πληρη περιστροφη, δηλαδη η καμερα τραβαει με λιγο μεγαλυτερη συχνοτητα απο την συχνοτητα περιστροφης του ελικα! Με αυτον τον τροπο η εικονα που θα καταγραφει στο βιντεο θα ειναι ο ελικας να γυρναει αργα με αναποδη φορα απο την πραγματικη!
Αν λοιπον το ματι μας ειχε την ιδια αποκριση με την συγκεκριμενη βιντεοκαμερα θα βλεπαμε και απο κοντα το ελικοπτερο να πεταει με ακινητο τον ελικα! Κανενος τα ματια βεβαια δεν εχουν τοσο γρηγορη αποκριση...
Το φαινομενο αυτο (aliasing ειπαμε) συνανταταται και μας κανει την ζωη δυσκολη σε οποιαδηποτε μετατροπη αναλογικου σηματος σε ψηφιακο με την μεθοδο της δειγματοληψιας. Οταν δηλαδη θελουμε να μετατρεψουμε σε ψηφιακη μορφη εικονα, ηχο, η οποιοδηποτε αλλο σημα της φυσης!
Παρακατω εχω ενα χαρακτηριστικο παραδειγμα του φαινομενου στην περιπτωση της εικονας.

(καντε κλικ επανω για να την δειτε πληρη)

Κι εδω εχουμε επαναλαμβανομενους κυκλους οι οποιοι πυκνωνουν οσο απομακρυνομαστε απο το κεντρο και υπαρχουν σημεια που το ματι μας (ή ακομα και η οθονη) δεν μπορει να τους διακρινει και αλλοιωνει την εικονα! Επισης αν αλλαξετε μεγεθος στην εικονα θα δειτε οτι οι "εικονικοι" κυκλοι αλλαζουν σημεια αφου αλλαζουμε και την συχνοτητα με την οποια εμφανιζονται!!

Αυτα λοιπον με πολυ απλα λογια, γυμνασιακου επιπεδου μπορω να πω, αλλα μην φανταστειτε οτι μπορουσα να το περιγραψω και διαφορετικα! Ηταν ενα ποστ διαφορετικο απο τα συνηθισμενα μου και ελπιζω να σας αρεσε!!

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου