2010-06-13 19:43:53 阅读8 评论0 字号:大中小
采样率(也称为采样速度或者采样频率)定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数,单位用赫兹(Hz)来表示。采样频率的倒数是采样周期(也称为采样时间),它表示采样之间的时间间隔。这里要注意不要将采样率与位速相混淆。
采样频率只能适用于周期性采样的采样器,对于非周期性采样的采样器则没有规则限制。
采样频率的常用表示符号是 f_s。
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采样定理
采样定理表明采样频率必须大于被采样信号带宽的2倍,另外一种等同的说法是奈奎斯特频率必须大于被采样信号的带宽。
举个例子,假定信号的带宽是100Hz,那么为了避免出现混叠现象,采样频率必须大于200Hz。换句话说,采样频率必须至少是信号中{zd0}频率分量频率的2倍,否则就不能从信号采样中恢复原始信号。
根据奈魁斯特(NYQUIST)采样定理,用2倍于一个正弦波的频率进行采样就能xx真实地还原该波形,因此一个数码录音波的采样频率的取值直接关系到它的{zg}还原频率指标。例如用44.1KHZ的采样频率进行采样,则可还原为{zg}22.05KHZ的频率-----这个数值略高于人耳的听觉极限(注:像可录MD,例如R900的取样频率为44.1KHZ并且具有取样频率转换器,可将输入的32KHz/44.1KHZ/48KHZ转换为该机的标准取样频率。)。44.1KHZ的还原频率足已记示和真实再现世界上所有人再能辩的声音,所以CD音频的采样规格定义为16bit。当然,即使在最理想的环境下用现实生活中几乎不可能制造的高精密电子元器件真实地实现了16bit的录音,仍然还是会受到滤波和声特定位等问题带来的干扰。人们从中还是能察觉出一些微小的失真,正因如此,很多专业数码音频系统目前已经开始使用18bit甚至24bit的采样规格进行录音和回放了。
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过采样
在有些情况下,人们希望采样频率超出信号带宽的两倍这样就可以用数字滤波器替换性能不好的模拟抗混叠滤波器,这个过程称为过采样。
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视频系统
在模拟视频中,采样率定义为帧频和场频,而不是概念上的像素时钟。图像采样频率是传感器积分周期的循环速度。由于积分周期远远小于重复所需时间,采样频率可能与采样时间的倒数不同
声音其实是一种能量波,因此也有频率和振幅的特征,频率对应于时间轴线,振幅对应于电平轴线。波是无限光滑的,弦线可以看成由无数点组成,由于存储空间是相对有限的,数字编码过程中,必须对弦线的点进行采样。采样的过程就是抽取某点的频率值,很显然,在一秒中内抽取的点越多,获取得频率信息更丰富,为了复原波形,一次振动中,必须有2个点的采样,人耳能够感觉到的{zg}频率为20kHz,因此要满足人耳的听觉要求,则需要至少每秒进行40k次采样,用40kHz表达,这个40kHz就是采样率。我们常见的CD,采样率为44.1kHz。光有频率信息是不够的,我们还必须获得该频率的能量值并量化,用于表示信号强度。量化电平数为2的整数次幂,我们常见的CD位16bit的采样大小,即2的16次方。采样大小相对采样率更难理解,因为要显得抽象点,举个简单例子:假设对一个波进行8次采样,采样点分别对应的能量值分别为A1-A8,但我们只使用2bit的采样大小,结果我们只能保留A1-A8中4个点的值而舍弃另外4个。如果我们进行3bit的采样大小,则刚好记录下8个点的所有信息。采样率和采样大小的值越大,记录的波形更接近原始信号。