La deconvoluzione è il processo di rimozione della degradazione del segnale dai dati registrati. I segnali hanno due modi principali di essere danneggiati: o il segnale viene creato o registrato in modo errato oppure il segnale subisce interferenze mentre viaggia da un punto all’altro. Qualsiasi forma di danno al segnale è chiamata convoluzione e la deconvoluzione è il processo di eliminazione di tali convoluzioni senza danneggiare i dati originali. Questi processi sono ampiamente utilizzati nell’elaborazione del segnale, nell’elaborazione audio e video e nella sismologia, ma il processo sottostante è utilizzato in quasi tutte le scienze tradizionali.
Qualsiasi interruzione di un segnale è una convoluzione. Non importa se l’interruzione è causata da un altro segnale, un riflesso dell’originale o anche un dispositivo di registrazione difettoso. Piccole circonvoluzioni di solito non interrompono il segnale abbastanza da preoccuparsi; questi sono spesso previsti semplicemente dal segnale che si muove nello spazio. D’altra parte, grandi circonvoluzioni renderanno un segnale illeggibile e dovranno essere rimosse.
La stragrande maggioranza della deconvoluzione sta determinando quali convoluzioni sono accadute al segnale originale. Una volta determinata l’esatta convoluzione, è possibile modificare l’originale per eliminarlo. La maggior parte delle volte, questo significa semplicemente che il segnale viene nuovamente modificato da un’altra convoluzione esattamente opposta al disgregatore originale. Questi due segnali si annulleranno a vicenda e riporteranno le informazioni registrate alla loro forma originale.
Questo processo ha un numero enorme di applicazioni del mondo reale. La deconvoluzione è ampiamente utilizzata come metodo per correggere le immagini ottiche per tenere conto della distorsione dell’ingrandimento. Quando un obiettivo ingrandisce un’immagine, l’immagine non viene ingrandita uniformemente sull’intero campo. Anche nei microscopi e nei telescopi di fascia alta, c’è una quantità molto piccola di distorsione. Quando un’immagine è fortemente ingrandita, guardando un oggetto molto piccolo o molto distante, la distorsione può influenzare radicalmente l’immagine. Applicando una convoluzione opposta all’immagine, viene creata una versione molto più vera.
Questa stessa tecnica viene utilizzata in molti altri campi audio e visivi per migliorare la potenza del segnale e creare registrazioni più reali. In sismologia, un segnale è distorto dalla distanza, dal mezzo e dalle riflessioni di se stesso. Tutte queste circonvoluzioni equivalgono a un segnale quasi inutile. Usando la deconvoluzione per spostarsi all’indietro attraverso tutte le distorsioni, gli scienziati possono saperne di più su ciò che sta accadendo nel punto di origine del segnale e su che tipo di cose esistono tra la trasmissione e la ricezione del segnale.