Częstotliwość próbkowania

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Sygnał analogowy (niebieski) i dyskretny (czerwony) spróbkowany ze stałą częstotliwością próbkowania

Częstotliwość próbkowania to wartość określająca liczbę próbek w jednostce czasu (zwykle sekund) pobranych z sygnału ciągłego w celu uzyskania sygnału dyskretnego.

Twierdzenie o próbkowaniu[edytuj | edytuj kod]

Z twierdzenia o próbkowaniu wynika, że idealne odtworzenie sygnału jest możliwe jeśli częstotliwość próbkowania jest większa niż dwukrotna największa częstotliwość sygnału próbkowanego, lub innymi słowy, kiedy częstotliwość Nyquista (połowa częstotliwości próbkowania) jest większa niż największa częstotliwość sygnału próbkowanego. Jeśli sygnał jest próbkowany z częstotliwością mniejszą to informacja zawarta w oryginalnym sygnale może nie być w całości odtworzona na podstawie sygnału dyskretnego. Na przykład jeśli górna granica pasma sygnału wynosi 100 Hz, to częstotliwość większa niż 200 Hz wystarcza aby uniknąć aliasingu i teoretycznie w pełni odtworzyć oryginalny sygnał.

Pełen zakres słyszalnego pasma mieści się w granicach od 20 Hz do 20 kHz. Minimalna częstotliwość próbkowania spełniająca ten warunek to 40 kHz. Jest to jeden z powodów, obok innych technicznych, że na płycie kompaktowej zastosowano częstotliwość próbkowania 44,1 kHz.

Nadpróbkowanie[edytuj | edytuj kod]

W uzasadnionych przypadkach celowe jest aby częstotliwość próbkowania była znacznie wyższa niż to wynika z pasma sygnału. Dzięki temu łatwiej uniknąć zniekształceń aliasingowych, stosując relatywnie prosty antyaliasingowy filtr analogowy oraz niemal idealny filtr cyfrowy. Powodem dla którego preferuje się układ prostego filtru analogowego z cyfrowym jest to, że filtry cyfrowe nie podlegają żadnym zmianom i ich odpowiedź na zadany sygnał wiernie odpowiada projektowi, co jest zadaniem trudnym do osiągnięcia w filtrach analogowych z uwagi na zmienność komponentów z których są one wytwarzane. Technologia ta jest również stosowana w celu programowego zwiększenia rozdzielczości przetwornika analogowo-cyfrowego[1][2].

Podpróbkowanie[edytuj | edytuj kod]

Możliwe są przypadki w których stosowana jest częstotliwość próbkowania niższa niż częstotliwość Nyquista[3][4]. Dla sygnałów dolnopasmowych (zawierających częstotliwości od 0 do szerokości pasma), metoda ta wprowadza zniekształcenia aliasingowe, jednak dla sygnałów środkowopasmowych, w których nie ma składowych o niskich częstotliwościach, które wprowadzałyby zniekształcenia w próbkowanym sygnale o wysokiej częstotliwości (ale o wąskim paśmie), jest możliwe stosowanie niższej częstotliwości próbkowania niż to wynika z twierdzenia o próbkowaniu. Technologia ta ma zastosowanie w radiokomunikacji cyfrowej[5].

Audio[edytuj | edytuj kod]

Najbardziej powszechnie stosowane częstotliwości próbkowania w cyfrowym przetwarzaniu sygnałów dźwiękowych to 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz i 192 kHz. Dwie główne bazowe częstotliwości próbkowania to 44,1 kHz i 48 kHz. Chociaż większość studiów nagraniowych stosuje sprzęt nagraniowy próbkujący sygnał z częstotliwością będącej wielokrotnością 48 kHz, ostateczny wynik wymaga przekształcenia do standardowej formy dystrybuowanej na CD.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. Telszewski
  2. Atmel
  3. Rezmer
  4. Bolikowski
  5. McCormack

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]