частота выборки
Частота дискретизации или частота дискретизации , а также частота дискретизации , частота дискретизации или частота дискретизации - это, при обработке сигнала , частота, с которой аналоговый сигнал (включая вызываемый сигнал непрерывного времени ) в течение заранее определенного времени дискретизируется (т.е. измеряется и преобразуется в дискретный по времени сигнал ). Хотя фактическая выборка имеет место только в контексте оцифровки, этот параметр также называется частотой дискретизации для дальнейшей обработки, включая преобразование обратно в аналоговый сигнал.
генеральный
Единицы частоты дискретизации
Поскольку выборка всегда является периодическим процессом, ее основной единицей являются герцы (сокращенно Гц), то есть периоды в секунду. Постоянно изменяющийся входной сигнал измеряется только в момент процесса выборки, что означает, что каждый раз определяется мгновенное значение. Поэтому отдельные результаты измерений также называются (по-английски - выборка образцов ), и мы также говорим о выборках в секунду, сокращенно SPS, Sat / s или S / s. При необходимости используются обычные префиксы единиц измерения :
- Одна выборка в секунду: 1 Гц = 1 с / с
- 44100 выборок в секунду: 44,1 кГц = 44,1 кГц / с (см. Образец звука )
- Один миллиард процессов сканирования в секунду: 1 ГГц = 1 Гвыб / с или GSPS (см. Технологию высокочастотных измерений ).
Интервал выборки
Интервал между временами выборки - это интервал выборки, который выражается в секундах или их частях. Если это расстояние постоянно, частота дискретизации f s может быть определена из интервала дискретизации t s :
Согласно теореме выборки Найквиста-Шеннона , более чем вдвое большая частота дискретизации необходима для полного отображения сигнала с постоянной во времени частотой дискретизации с наивысшим спектральным компонентом f a :
Ошибки, такие как эффект наложения спектров, возникают при дискретизации сигналов с частотами выше f a . Ошибки выборки можно уменьшить с помощью аналогового фильтра нижних частот для ограничения входной частоты f a .
Выборка может выполняться аналого-цифровым преобразователем, который, помимо выборки, также выполняет квантование и преобразует дискретный по времени сигнал в цифровой сигнал.
Преобразование с высокой частоты дискретизации на низкую или с низкой на высокую частоту дискретизации при сохранении дискретизированного сигнала называется преобразованием частоты дискретизации .
Примеры
Аудио технологии
С частотой дискретизации 44,1 кГц используется для аудио компакт - дисков . Этого достаточно для записи аудиосигналов с частотами до 22 кГц. При использовании цифровой аудиоленты (DAT) в потребительском секторе используется частота дискретизации 48 кГц, при этом многие устройства также имеют режим длительного воспроизведения с частотой 32 кГц. Рекордеры DAT из профессионального сектора также могут работать с частотой 44,1 кГц и были предпочтительным носителем для премастеров, предварительным этапом для печати компакт-дисков, примерно до 2000 года.
При использовании DVD-Audio возможна частота дискретизации до 96 и 192 кГц. Из-за более высоких частот дискретизации необходимые аналоговые фильтры нижних частот для сглаживания могут работать с более низким коэффициентом качества , что приводит к более низкой крутизне и, следовательно, меньшим искажениям. Частоту среза также можно увеличить, чтобы звуковые сигналы с соответственно более высокими частотами передавались чисто.
Видео технологии
Хотя требуемое разрешение уровня яркости ниже, чем для звука, количество передаваемых точек данных кратно. Для отображения аналоговых телевизионных сигналов с помощью технологии цифрового видео используются частоты дискретизации в диапазоне до нескольких 100 МГц, в зависимости от ширины полосы требуемого аналогового сигнала.
Потоки цифровых видеоданных даже сложнее цифровых аудиосигналов. Передаются не только аудио- и видеосигналы, но и дополнительная информация, такая как импульсы гашения и синхронизации, также включаются в поток данных. В отличие от сигналов необработанных данных для сигналов аудио и изображения, скорость передачи данных форматированных видеосигналов не дает никаких прямых технических указаний о частоте среза, как в случае с аудиосигналами. Обычными цифровыми видеоинтерфейсами являются, например, ITU-R BT 601 и ITU-R BT 656 , которые работают в SDTV с частотой дискретизации 13,5 МГц.
литература
- Алан против. Оппенгейм, Рональд В. Шафер: обработка сигналов в дискретном времени . 3. Издание. Ольденбург, 1999, ISBN 3-486-24145-1 .
- Томас Гёрне: Звуковая инженерия . 1-е издание. Карл Хансер Верлаг, Лейпциг 2006 г., ISBN 3-446-40198-9 .
веб ссылки
- Почему всего 44,1 кГц? - англ. ( Памятка от 13 июня 2010 г. в Интернет-архиве )