Нулевой переход — это точка, в которой знак математической функции меняется (например, с положительного на отрицательный), представленная точкой пересечения оси (нулевое значение) на графике функции. Это широко используемый термин в электронике, математике, акустике и обработке изображений .
В переменном токе переход через ноль — это мгновенная точка, в которой напряжение отсутствует. В синусоидальной волне или другой простой форме волны это обычно происходит дважды в течение каждого цикла . Это устройство для обнаружения точки, в которой напряжение пересекает ноль в любом направлении.
Переход через ноль важен для систем, которые передают цифровые данные по цепям переменного тока , таких как модемы , системы управления домашней автоматикой X10 и системы цифрового командного управления для поездов Lionel и других моделей переменного тока .
Подсчет пересечений нуля также является методом, используемым при обработке речи для оценки основной частоты речи.
В системе, где к входному сигналу применяется усилитель с цифровым управлением усилением, артефакты в ненулевом выходном сигнале возникают, когда усиление усилителя резко переключается между его дискретными настройками усиления. На звуковых частотах, таких как в современной бытовой электронике, такой как цифровые аудиоплееры , эти эффекты отчетливо слышны, что приводит к «пронзительному» звуку при быстром увеличении усиления или мягкому «щелчку» при однократном изменении усиления. Артефакты сбивают с толку и явно нежелательны. Если изменения вносятся только при нулевых переходах входного сигнала, то независимо от того, как изменяется настройка усиления усилителя, выход также остается на нуле, тем самым минимизируя изменение. (Мгновенное изменение усиления все равно вызовет искажение, но не вызовет щелчка.)
Если необходимо переключить электропитание, то никаких электрических помех не возникает, если переключение происходит в момент, когда тока нет — переход через ноль. Ранние диммеры света и подобные устройства создавали помехи; более поздние версии были разработаны для переключения при переходе через ноль.
В области цифровой обработки изображений большое внимание уделяется операторам, которые ищут края в изображении. Они называются фильтрами обнаружения краев или градиентными фильтрами . Градиентный фильтр — это фильтр, который ищет области быстрого изменения значения пикселя. Эти точки обычно отмечают край или границу. Фильтр Лапласа — это фильтр, который вписывается в это семейство, хотя он выполняет задачу по-другому. Он ищет точки в потоке сигнала, где цифровой сигнал изображения проходит через предустановленное значение «0», и отмечает это как потенциальную точку края. Поскольку сигнал пересек точку нуля, это называется нулевым пересечением . Пример можно найти здесь, включая исходный код на Java.
В области промышленной радиографии он используется как простой метод сегментации потенциальных дефектов. [1]
В области обработки естественного языка частота нулевых переходов, наблюдаемая в спектрограмме, может использоваться для различения определенных фонем, таких как фрикативные звуки , глухие взрывные звуки и гласные. [2]