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गिब्स घटना

1899
  • Henry Wilbraham
  • J. Willard Gibbs
सिग्नल प्रोसेसिंग प्रयोगशाला असंतुलन बिंदुओं पर फूरियर श्रृंखला के व्यवहार का विश्लेषण कर रही है।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

The Gibbs phenomenon describes the behavior of a फूरियर श्रृंखला at a jump discontinuity. The partial sums of the series exhibit an overshoot near the jump, which does not disappear as more terms are added. This overshoot converges to a constant value of about 9% of the jump height, regardless of the number of terms in the series.

When a function with a jump discontinuity, like a square wave, is approximated by its फूरियर श्रृंखला, the approximation is not perfect at the discontinuity. As more terms are added to the series (i.e., as the approximation includes higher frequencies), the approximation gets better everywhere except in the immediate vicinity of the jump. Near the jump, the partial sum overshoots the function’s value. The width of this overshoot region shrinks as more terms are added, but the height of the overshoot remains constant.

This overshoot is not a sign of non-convergence. The series does converge pointwise, and at the discontinuity itself, it converges to the midpoint of the jump as predicted by Dirichlet’s theorem. However, the convergence is not uniform. The maximum overshoot, related to the Wilbraham-Gibbs constant, is approximately [latex]frac{1}{pi} int_0^pi frac{sin t}{t} dt – frac{1}{2} approx 0.08949…[/latex] times the jump size. This phenomenon is a fundamental property of series approximations of discontinuous functions and is important in signal and image processing, where it can manifest as ‘ringing’ artifacts near sharp edges.

UNESCO Nomenclature: 1201
बीजगणित

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • फूरियर series representation of discontinuous functions
  • Dirichlet’s convergence theorem
  • आंशिक योग और श्रृंखला अभिसरण की अवधारणा
  • study of the Sinc function [latex]\frac{\sin(x)}{x}[/latex]

आवेदन

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • डिजिटल फिल्टर में रिंगिंग को कम करने के लिए विंडोइंग फ़ंक्शन (जैसे, हैमिंग, हैनिंग) का विकास।
  • एज एन्हांसमेंट और आर्टिफैक्ट रिमूवल के लिए इमेज प्रोसेसिंग एल्गोरिदम
  • गिब्स ओवरशूट को सुचारू बनाने के लिए सिग्मा-अनुमान तकनीकें
  • ट्रंकेशन आर्टिफैक्ट्स को कम करने के लिए उन्नत एमआरआई पुनर्निर्माण एल्गोरिदम
  • बेहतर ट्रांजिएंट रिस्पॉन्स वाले लो-पास फिल्टर का डिज़ाइन
  • वेवलेट-आधारित संपीड़न विधियाँ जो फूरियर-आधारित विधियों की तुलना में असंतुलन को बेहतर ढंग से संभालती हैं
  • हाइपरबोलिक पीडीएस को हल करने के लिए संख्यात्मक योजनाएं जो अवांछित दोलनों के बिना झटकों को नियंत्रित करती हैं
  • छवि प्रसंस्करण में कुल भिन्नता शोर कम करना
  • असंतुलन प्रबंधन के साथ अवकल समीकरणों को हल करने के लिए वर्णक्रमीय विधियाँ
  • संपीड़ित ऑडियो में प्री-इको कलाकृतियों को रोकने के लिए ऑडियो प्रोसेसिंग तकनीकें
Related to: Gibbs phenomenon, Fourier series, jump discontinuity, overshoot, ringing artifact, signal processing, convergence, partial sums, Wilbraham-Gibbs constant, uniform convergence.

ऐतिहासिक संदर्भ

गिब्स घटना

1854
1854
1895
1899
1900
1911
1920
1850
1854
1884
1896
1900
1903
1914
1922

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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