ในการประมวลผลสัญญาณการบิดเบือนหมายถึงการเปลี่ยนแปลงรูปร่างดั้งเดิม (หรือลักษณะอื่น ๆ) ของสัญญาณในด้านการสื่อสารและอิเล็กทรอนิกส์หมายถึงการเปลี่ยนแปลงรูปคลื่น ของ สัญญาณที่บรรจุข้อมูลเช่นสัญญาณเสียงที่แสดงถึงเสียง หรือสัญญาณวิดีโอที่แสดงภาพ ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือ ช่อง ทางการ สื่อสาร

โดยทั่วไปแล้ว การบิดเบือนของเสียงเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ ดังนั้นวิศวกรจึงพยายามกำจัดหรือลดมันให้เหลือน้อยที่สุด อย่างไรก็ตาม ในบางสถานการณ์ การบิดเบือนของเสียงอาจเป็นสิ่งที่พึงปรารถนา ตัวอย่างเช่น ใน ระบบ ลดเสียงรบกวนเช่นระบบ Dolbyสัญญาณเสียงจะถูกบิดเบือนโดยเจตนาในลักษณะที่เน้นแง่มุมของสัญญาณที่ได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าจากนั้นสัญญาณจะถูก "แก้ไข" อย่างสมมาตรหลังจากผ่านช่องทางการสื่อสารที่มีเสียงรบกวน ซึ่งจะช่วยลดเสียงรบกวนในสัญญาณที่ได้รับ การบิดเบือนของเสียงยังถูกใช้เป็นเอฟเฟกต์ทางดนตรีโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับกีตาร์ไฟฟ้า

การเพิ่มเสียงรบกวนหรือสัญญาณภายนอกอื่นๆ ( เสียงฮัมเสียงรบกวนแทรกซ้อน ) ไม่ถือว่าเป็นความผิดเพี้ยน แม้ว่าผลกระทบจากความผิดเพี้ยนจากการแปลงสัญญาณดิจิทัลบางครั้งจะถูกรวมอยู่ในเสียงรบกวนก็ตาม มาตรวัดคุณภาพที่สะท้อนทั้งเสียงรบกวนและความผิดเพี้ยน ได้แก่ อัตราส่วน สัญญาณต่อเสียงรบกวนและความผิดเพี้ยน (SINAD) และความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกทั้งหมดบวกเสียงรบกวน (THD+N)

ในด้านโทรคมนาคมและการประมวลผลสัญญาณระบบที่ปราศจากสัญญาณรบกวนสามารถอธิบายได้ด้วยฟังก์ชันถ่ายโอนโดยที่เอาต์พุตสามารถเขียนได้ในรูปฟังก์ชันของอินพุตดังนี้ ${\displaystyle y(t)}$${\displaystyle x}$

${\displaystyle y(t)=F(x(t))}$

เมื่อฟังก์ชันถ่ายโอนประกอบด้วยค่าคงที่อัตราขยายA ที่สมบูรณ์แบบ และค่าหน่วงเวลาT ที่สมบูรณ์แบบเท่านั้น

${\displaystyle y(t)=A\cdot x(tT)}$

สัญญาณเอาต์พุตไม่มีการบิดเบือน การบิดเบือนเกิดขึ้นเมื่อฟังก์ชันถ่ายโอนFมีความซับซ้อนมากกว่านี้ หากFเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นเช่น ตัวกรองที่มีอัตราขยายและ/หรือความล่าช้าแปรผันตามความถี่ สัญญาณจะเกิดการบิดเบือนเชิงเส้น การบิดเบือนเชิงเส้นไม่ได้เพิ่มส่วนประกอบความถี่ใหม่ให้กับสัญญาณ แต่จะเปลี่ยนแปลงความสมดุลของส่วนประกอบความถี่ที่มีอยู่

แผนภาพนี้แสดงพฤติกรรมของสัญญาณ (ซึ่งประกอบด้วยคลื่นสี่เหลี่ยมตามด้วยคลื่นไซน์ ) เมื่อผ่านฟังก์ชันการบิดเบือนต่างๆ

1. เส้นกราฟแรก (สีดำ) แสดงสัญญาณอินพุต นอกจากนี้ยังแสดงสัญญาณเอาต์พุตจากฟังก์ชันถ่ายโอนที่ไม่บิดเบือน (เส้นตรง) ด้วย
2. ตัวกรองความถี่สูง (เส้นสีเขียว) จะบิดเบือนรูปร่างของคลื่นสี่เหลี่ยมโดยการลดส่วนประกอบความถี่ต่ำลง นี่คือสาเหตุของ "การตก" ที่เห็นที่ด้านบนของพัลส์ การ "บิดเบือนพัลส์" นี้อาจมีนัยสำคัญมากเมื่อชุดของพัลส์ต้องผ่านแอมพลิฟายเออร์แบบ AC-coupled (ที่ผ่านการกรองความถี่สูง) เนื่องจากคลื่นไซน์มีเพียงความถี่เดียว รูปร่างของมันจึงไม่เปลี่ยนแปลง
3. ตัวกรองความถี่ต่ำ (เส้นสีน้ำเงิน) จะทำให้สัญญาณพัลส์มีลักษณะกลมมนโดยการกำจัดส่วนประกอบความถี่สูงออกไป ระบบทั้งหมดเป็นตัวกรองความถี่ต่ำในระดับหนึ่ง โปรดสังเกตว่าเฟสของคลื่นไซน์จะแตกต่างกันในกรณีตัวกรองความถี่ต่ำและตัวกรองความถี่สูง เนื่องจากความผิดเพี้ยนของเฟสที่เกิดจากตัวกรอง
4. ฟังก์ชันถ่ายโอน ที่ไม่เป็นเชิงเส้นเล็กน้อย(สีม่วง) นี้จะบีบอัดยอดของคลื่นไซน์อย่างนุ่มนวล ซึ่งอาจเป็นลักษณะทั่วไปของเครื่องขยายเสียงแบบหลอด สุญญากาศ ส่งผลให้เกิดฮาร์โมนิกส์ลำดับต่ำจำนวนเล็กน้อย
5. ฟังก์ชันถ่ายโอนแบบ ตัดสัญญาณอย่างรุนแรง(สีแดง) ก่อให้เกิดฮาร์โมนิกส์ลำดับสูง บางส่วนของฟังก์ชันถ่ายโอนจะแบนราบ ซึ่งบ่งชี้ว่าข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับสัญญาณอินพุตได้สูญหายไปในบริเวณนี้

ฟังก์ชันถ่ายโอนของแอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติที่มีอัตราขยายและเวลาหน่วงที่สมบูรณ์แบบนั้นเป็นเพียงค่าประมาณเท่านั้น พฤติกรรมที่แท้จริงของระบบมักจะแตกต่างออกไปความไม่เป็นเชิงเส้นในฟังก์ชันถ่ายโอนของอุปกรณ์แอคทีฟ (เช่นหลอดสุญญากาศทรานซิสเตอร์และตัวขยายสัญญาณปฏิบัติการ ) เป็นแหล่งที่มาทั่วไปของความผิดเพี้ยนที่ไม่เป็นเชิงเส้น ในส่วนประกอบ แบบพาสซีฟ (เช่นสายโคแอกเซียลหรือใยแก้วนำแสง ) ความผิดเพี้ยนเชิงเส้นอาจเกิดจากความไม่สม่ำเสมอ การสะท้อนและอื่นๆ ในเส้นทาง การแพร่กระจาย

การบิดเบือนแอมพลิจูด คือการบิดเบือนที่เกิดขึ้นในระบบ ระบบย่อย หรืออุปกรณ์ เมื่อแอมพลิจูดของเอาต์พุตไม่ใช่ฟังก์ชันเชิงเส้นของแอมพลิจูดของอินพุตภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

การบิดเบือนฮาร์มอนิกจะเพิ่มโอเวอร์โทนซึ่งเป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่ของคลื่นเสียง^{[ 1 ]}ความไม่เป็นเชิงเส้นที่ทำให้เกิดการบิดเบือนแอมพลิจูดในระบบเสียงมักจะวัดในแง่ของฮาร์มอนิก (โอเวอร์โทน) ที่เพิ่มเข้าไปในคลื่นไซน์ บริสุทธิ์ ที่ป้อนเข้าสู่ระบบ การบิดเบือนฮาร์มอนิกอาจแสดงในแง่ของความแรงสัมพัทธ์ของส่วนประกอบแต่ละส่วนในหน่วยเดซิเบลหรือรากกำลังสองเฉลี่ยของส่วนประกอบฮาร์มอนิกทั้งหมด: การบิดเบือนฮาร์มอนิกทั้งหมด (THD) เป็นเปอร์เซ็นต์ ระดับที่การบิดเบือนฮาร์มอนิกกลายเป็นสิ่งที่ได้ยินได้นั้นขึ้นอยู่กับลักษณะที่แน่นอนของการบิดเบือน ประเภทของการบิดเบือนที่แตกต่างกัน (เช่นการบิดเบือนครอสโอเวอร์ ) จะได้ยินได้ชัดเจนกว่าประเภทอื่น (เช่นการตัดแบบอ่อน ) แม้ว่าการวัด THD จะเหมือนกันก็ตาม การบิดเบือนฮาร์มอนิกใน การใช้งาน ความถี่วิทยุไม่ค่อยแสดงเป็น THD

การตอบสนองความถี่ที่ไม่ราบเรียบเป็นรูปแบบหนึ่งของการบิดเบือนที่เกิดขึ้นเมื่อความถี่ต่างๆ ถูกขยายด้วยปริมาณที่แตกต่างกันในตัวกรองตัวอย่างเช่น เส้นโค้งการตอบสนองความถี่ที่ไม่สม่ำเสมอของวงจรขยายแบบอนุกรมที่ ต่อแบบ AC เป็นตัวอย่างหนึ่งของการบิดเบือนความถี่ ในกรณีของระบบเสียง สาเหตุหลักมาจากสภาพอะคูสติกของห้อง ลำโพงและไมโครโฟนคุณภาพต่ำ สายลำโพงที่ยาวเกินไป ร่วมกับค่าความต้านทาน ของลำโพงที่ขึ้นอยู่กับความถี่ เป็นต้น

ความผิดเพี้ยนในรูปแบบนี้ส่วนใหญ่เกิดจากรีแอกแทนซ์ทางไฟฟ้าในกรณีนี้ ส่วนประกอบทั้งหมดของสัญญาณอินพุตจะไม่ถูกขยายด้วยเฟสชิฟต์เดียวกัน ทำให้บางส่วนของสัญญาณเอาต์พุตมีเฟสต่างจากส่วนที่เหลือ

ปรากฏการณ์นี้พบได้เฉพาะในตัวกลางที่มีการกระจายตัวในท่อ นำคลื่น ความเร็วเฟสจะแปรผันตามความถี่ ในตัวกรอง ความล่าช้าของกลุ่มคลื่นมักจะถึงจุดสูงสุดใกล้ความถี่ตัดทำให้เกิดการบิดเบือนของพัลส์ เมื่อระบบส่งสัญญาณทางไกลแบบอนาล็อกเป็นเรื่องปกติ เช่น ในระบบส่งสัญญาณ 12 ช่องการบิดเบือนจากความล่าช้าของกลุ่มคลื่นจะต้องได้รับการแก้ไขในเครื่อง ทวนสัญญาณ

เนื่องจากเอาต์พุตของระบบกำหนดโดย y(t) = F(x(t)) ดังนั้น หากสามารถหาฟังก์ชันผกผัน F ⁻¹ได้ และนำมาใช้โดยเจตนาเพื่อบิดเบือนทั้งอินพุตหรือเอาต์พุตของระบบ การบิดเบือนนั้นก็จะได้รับการแก้ไข

ตัวอย่างของการแก้ไขที่คล้ายกันคือ ในกรณีที่แผ่นเสียง LP/ ไวนิลหรือ การส่งสัญญาณ เสียง FMถูกเน้นความถี่สูงโดยเจตนาด้วยตัวกรองเชิงเส้นระบบการเล่นจะใช้ตัวกรองผกผันเพื่อทำให้ระบบโดยรวมไม่ผิดเพี้ยน

การแก้ไขจะไม่สามารถทำได้หากไม่มีฟังก์ชันผกผันอยู่ เช่น หากฟังก์ชันถ่ายโอนมีจุดราบเรียบ (ฟังก์ชันผกผันจะแปลงจุดอินพุตหลายจุดเป็นจุดเอาต์พุตเดียว) ซึ่งจะทำให้เกิดการสูญเสียข้อมูลที่ไม่สามารถแก้ไขได้ สถานการณ์เช่นนี้อาจเกิดขึ้นเมื่อแอมพลิฟายเออร์ทำงานเกินกำลัง ทำให้เกิดการตัดสัญญาณหรือการบิดเบือนอัตราการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณเมื่อในช่วงเวลาหนึ่ง คุณลักษณะของแอมพลิฟายเออร์เพียงอย่างเดียว ไม่ใช่สัญญาณอินพุต เป็นตัวกำหนดเอาต์พุต

วงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบสมมาตรจำนวนมากช่วยลดขนาดของฮาร์โมนิกคู่ที่เกิดจากความไม่เป็นเชิงเส้นของส่วนประกอบของแอมพลิฟายเออร์ โดยการรวมสัญญาณสองสัญญาณจากครึ่งตรงข้ามของวงจร ซึ่งส่วนประกอบที่ทำให้เกิดการบิดเบือนจะมีขนาดใกล้เคียงกันแต่เฟสต่างกัน ตัวอย่างเช่นแอมพลิฟายเออร์แบบพุช พูล และคู่สายยาว

ในการส่งสัญญาณ แบบไบนารี เช่นFSKการบิดเบือนคือการเลื่อนของช่วงเวลาสำคัญของพัลส์สัญญาณจากตำแหน่งที่ถูกต้องเมื่อเทียบกับจุดเริ่มต้นของพัลส์ เริ่มต้น ขนาดของการบิดเบือนแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของ ความยาว พัลส์ หน่วยในอุดมคติ บางครั้งเรียกว่าการบิดเบือนแบบไบแอส

การบิดเบือนโทรเลขเป็นปัญหาที่คล้ายคลึงกันและเก่ากว่า ซึ่งบิดเบือนอัตราส่วนระหว่างช่วงเครื่องหมายและช่องว่าง^{[ 2 ]}

ในส่วนของเสียง การบิดเบือนหมายถึงการเปลี่ยนแปลงใดๆ ของรูปคลื่นเอาต์พุตเมื่อเทียบกับอินพุต ซึ่งมักจะเป็นการตัด การบิดเบือนฮา ร์มอนิกหรือการบิดเบือนอินเตอร์โมดูเลชัน ( ปรากฏการณ์ การผสม ) ที่เกิดจาก พฤติกรรม ที่ไม่เป็นเชิงเส้นของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และข้อจำกัดของแหล่งจ่ายไฟ^{[ 3 ]}คำศัพท์สำหรับประเภทเฉพาะของการบิดเบือนเสียงที่ไม่เป็นเชิงเส้น ได้แก่การบิดเบือนครอสโอเวอร์และการบิดเบือนที่เกิดจากสลีว (SID)

รูปแบบอื่นๆ ของการบิดเบือนเสียง ได้แก่ การตอบสนองความถี่ที่ไม่ราบเรียบการ บีบ อัดการมอดูเลชั่นการเกิดเอเลียสซิ่ง เสียง รบกวนจากการแปลงสัญญาณดิจิทัล และ เสียง วาวและฟลัตเตอร์จากสื่ออนาล็อก เช่นแผ่นเสียงไวนิลและเทปแม่เหล็กหูของมนุษย์ไม่สามารถได้ยินการบิดเบือนเฟสได้ยกเว้นว่ามันอาจส่งผลต่อภาพสเตอริโอ

ในสาขาส่วนใหญ่ การบิดเบือนสัญญาณหมายถึงการเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์ของสัญญาณ แต่ในดนตรี การบิดเบือนสัญญาณมักถูกใช้เป็นเอฟเฟ็กต์โดยเจตนาเมื่อนำไปใช้กับ สัญญาณ กีตาร์ไฟฟ้าในดนตรีแนวร็อกเช่นเฮฟวีเมทัลและพังก์ร็อก

ในศิลปะทัศนศิลป์การบิดเบือนหมายถึงการเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่ศิลปินกระทำต่อขนาด รูปร่าง หรือลักษณะทาง視覚ของรูปทรง เพื่อแสดงความคิด สื่อความรู้สึก หรือเพิ่มผลกระทบทาง視覚 การบิดเบือนหรือ "การสร้างภาพนามธรรม" ดังกล่าวส่วนใหญ่หมายถึงการเบี่ยงเบนอย่างมีจุดประสงค์จาก ทัศนียภาพ แบบเหมือนจริงหรือจากสัดส่วนที่สมจริง ตัวอย่างเช่น ภาพ " หญิงร่ำไห้ " โดยปิกัสโซ และ " การบูชาของคนเลี้ยงแกะ " โดยเอล เกรโก ซึ่งตัวบุคคลในภาพมีสัดส่วนที่ไม่สม่ำเสมอและ (เช่นเดียวกับการบิดเบือนทางกายภาพ) ไม่สมมาตรในแบบที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในทัศนียภาพมาตรฐาน

ในทางทัศนศาสตร์การบิดเบือนภาพ/การบิดเบือนทางแสง คือการเบี่ยงเบนจากการฉายภาพเชิงเส้นตรงซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงกำลังขยายเมื่อระยะห่างจากแกนแสงของระบบแสง เพิ่มขึ้น

ในวิชาการทำแผนที่การบิดเบือนหมายถึงการแสดงพื้นที่หรือรูปร่างของลักษณะภูมิประเทศที่ไม่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น การฉายภาพแบบเมอร์เคเตอร์ทำให้เกิดการบิดเบือนโดยการขยายขนาดของพื้นที่ในละติจูด สูงให้ใหญ่เกิน จริง

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับการบิดเบือนภาพในวิกิมีเดียคอมมอนส์