在 ざい 信号 しんごう 处理 领域,采 さい 样是 ぜ 将 しょう 信号 しんごう 从连续时间域 いき 上 うえ 的 てき 模 かたぎ 拟信号 ごう 转换到离散时间域 いき 上 うえ 的 てき 离散信号 しんごう 的 てき 过程,以采样器实现。通常 つうじょう 采 さい 样与量 りょう 化 か 联合进行,模 かたぎ 拟信号 ごう 先 さき 由 よし 采 さい 样器按照一定时间间隔采样获得时间上离散 的 てき 信号 しんごう ,再 さい 经類比 るいひ 數 すう 位 い 轉換 てんかん 器 き (ADC)在 ざい 数 すう 值上也进行 ぎょう 离散化 か ,从而得 え 到 いた 数 かず 值和时间上 うえ 都 と 离散的 てき 数字 すうじ 信号 しんごう 。很多情 たじょう 况下所 しょ 说的“采 さい 样”就是指 ゆび 这种采 さい 样与量 りょう 化 か 结合的 てき 过程。
通 つう 过采样得到 いた 的 てき 信号 しんごう ,是 ぜ 连续信号 しんごう (例 れい 如,现实生活 せいかつ 中 ちゅう 的 てき 表示 ひょうじ 压力 或 ある 速度 そくど 的 てき 信号 しんごう )的 てき 离散形式 けいしき 。连续信号 しんごう 通常 つうじょう 每 ごと 隔 へだた 一定的时间间隔被類比 るいひ 數 すう 位 い 轉換 てんかん 器 き (ADC)采 さい 样,当 とう 时时间点上 じょう 的 てき 连续信号 しんごう 的 てき 值被表 ひょう 现为离散的 てき ,或 ある 量 りょう 化 か 的 てき 值。
这样得 え 到 いた 的 てき 信号 しんごう 的 てき 离散形式 けいしき 常常 つねづね 给数据 すえ 带来一 いち 些误差 さ 。误差主要 しゅよう 来 き 自 じ 于两个方面 めん ,与 あずか 连续模 も 拟信号 ごう 频谱有 ゆう 关的采 さい 样频率 りつ ,以及量 りょう 化 か 时所用 よう 的 てき 字 じ 长。采 さい 样频率 りつ 指 ゆび 的 てき 是 ぜ 对连续信号 ごう 采 さい 样的频度。它代表 だいひょう 了 りょう 离散信号 しんごう 在 ざい 和 わ 时域和 わ 空 そら 间域上 じょう 的 てき 精 せい 确度。字 じ 长(比 ひ 特 とく 的 てき 数量 すうりょう )用 よう 来 らい 表示 ひょうじ 离散信号 しんごう 的 てき 值,它体现了信号 しんごう 的 てき 大小 だいしょう 的 てき 精 せい 确性。
在 ざい 一个理论采样器中,一个连续信号乘以狄拉克 かつ 梳 くしけず 将 はた 产生另外一 いち 个连续信号 ごう 。只 ただ 有 ゆう 当 とう 信号 しんごう 被 ひ 量 りょう 化 か 之 これ 后 きさき 它才变成数字 すうじ 信号 しんごう ,所有 しょゆう 三个指数都被离散化。
信号 しんごう 处理中 ちゅう 的 てき 基 もと 础定理 ていり 采 さい 样定理 ていり 指出 さしで ,被 ひ 采 さい 样信号 ごう 不能 ふのう 被 ひ 清 きよし 晰地表示 ひょうじ 出 で 频率超 ちょう 过采样频率 りつ 一半 いっぱん 的 てき 组成信号 しんごう 。这个频率(采 さい 样频率 りつ 的 てき 一半 いっぱん )称 しょう 为奈奎斯特频率 。超 ちょう 过奈奎斯特 とく 频率的 てき 频率N能 のう 够在数字 すうじ 信号 しんごう 中 ちゅう 看 み 到 いた ,但 ただし 是 ぜ 它们的 てき 频率是 ぜ 不 ふ 确定的 てき 。也就是 ぜ 说,一 いち 个频率 りつ 为f的 てき 成 なり 份频率 りつ 不能 ふのう 从其它的成 なり 份频率 りつ 2N-f、2N+f、4N-f等 とう 中 ちゅう 区分 くぶん 开来。这个不 ふ 确定性 せい 称 しょう 为混 こん 叠 。为了更 さら 加 か 完 かん 美 び 地 ち 处理这个问题,许多模 も 拟信号 ごう 在 ざい 转换成 なり 数字 すうじ 表示 ひょうじ 之 の 前 ぜん 使用 しよう 抗 こう 混 こん 叠滤波 なみ 器 き (通常 つうじょう 是 ぜ 低 てい 通 つう 滤波器 き )滤除高 だか 于奈奎斯特 とく 频率的 てき 频率分量 ぶんりょう 。
采 さい 样定理 ていり 的 てき 推广定理 ていり 指出 さしで ,最高 さいこう 频率超 ちょう 过奈奎斯特 とく 频率的 てき 信号 しんごう 同 どう 样能够被采 さい 样,前提 ぜんてい 是 ぜ 已 やめ 知 ち 这一信号的频带范围,并且信号 しんごう 带宽与采 さい 样频率 りつ 须满足 あし 一定 いってい 的 てき 关系。
在 ざい 采 さい 样定理 ていり 的 てき 约束的 てき 范围内 ない ,最初 さいしょ 的 てき 信号 しんごう 能 のう 够在来 ざいらい 自 じ 于理想 りそう 样品集合 しゅうごう 的 てき 采 さい 样值的 てき 精度 せいど 范围内 ない 被 ひ 完全 かんぜん 地 ち 重 じゅう 建 けん 起 おこり 来 らい 。重 じゅう 建 けん 的 てき 信号 しんごう 是 ぜ 使用 しよう 每 ごと 个样品 ひん 衡量一 いち 个Sinc函数 かんすう 并且使用 しよう 奈奎斯特-香 が 农插值公式 しき 累加 るいか 结果得 え 到 いた 的 てき 。
一 いち 個 こ 理論 りろん /理想 りそう 的 てき 取 と 樣 よう 結果 けっか ,是 これ 把 わ 連續 れんぞく 訊號乘 じょう 上 じょう 梳 くしけず 狀 じょう 脈 みゃく 衝波形 がた :
δ でるた
T
(
t
)
=
∑
n
=
−
∞
∞
δ でるた
(
t
−
n
T
)
{\displaystyle \delta _{T}(t)=\sum _{n=-\infty }^{\infty }\delta (t-nT)}
。
結果 けっか 是 ぜ 一個被改變振幅的梳狀脈衝波形。
離散 りさん 訊號就是一連串這個被改變振幅的波形。
實際 じっさい 上 うえ 的 てき 取 と 樣 よう 被 ひ 稱 しょう 作 さく 類比 るいひ 數 すう 位 い 轉換 てんかん 器 き (A/D converter or ADC)。
在 ざい 非 ひ 理想 りそう 的 てき 取 と 樣 よう 方法 ほうほう 下 か 會 かい 產 さん 生 なま 取 と 樣 よう 失 しつ 真 しん 。
失 しつ 真 しん 的 てき 类型有 ゆう 以下 いか 几种:
混 こん 叠 :取 と 樣 よう 定理 ていり 的 てき 一 いち 個 こ 前提 ぜんてい 為 ため ——訊號在 ざい 有限 ゆうげん 的 てき 頻 しき 寬 ひろし 內。有限 ゆうげん 時間 じかん 長 ちょう 度 ど 的 てき 訊號頻 しき 寬 ひろし 必為無限 むげん 大 だい ,而我們有興趣 きょうしゅ 的 てき 訊號,幾 いく 乎都是 ぜ 有限 ゆうげん 長 ちょう 度 ど 的 てき ,意味 いみ 著 ちょ 這些訊號頻 しき 寬 ひろし 都 と 是 ぜ 無限 むげん 大 だい 。然 しか 而在现实生活 せいかつ 中 ちゅう ,取 と 樣 さま 器 き 只 ただ 能 のう 處理 しょり 其设计为適合 てきごう 的 てき 頻 しき 寬 ひろし ,对處理 しょり 範圍 はんい 以外 いがい 的 てき 頻 しき 帶 おび ,则会直接 ちょくせつ 截掉,进而影響 えいきょう 輸出 ゆしゅつ 的 てき 準 じゅん 確 かく 性 せい 。
抖動 :取 と 樣 よう 時 じ 基 もと 發生 はっせい 偏差 へんさ 。
積分 せきぶん 效 こう 應 おう :取 と 樣 よう 所得 しょとく 並 なみ 非 ひ 是 ぜ 瞬時 しゅんじ 的 てき ,而是一小段時間內的值,稱 しょう 為 ため 積分 せきぶん 效 こう 應 おう 。
雜 ざつ 訊 :熱 ねつ 雜 ざつ 訊,類比 るいひ 電路 でんろ 雜 ざつ 訊等。
量 りょう 化 か 誤差 ごさ :捨去 すてさ 小數 しょうすう 的 てき 誤差 ごさ ,發生 はっせい 在 ざい 每次 まいじ 取 と 樣 よう 時 じ ,ADC所 しょ 轉換 てんかん 出 で 的 てき 整數 せいすう 中 ちゅう 。
取 と 樣 さま 率 りつ 過 か 慢 :ADC轉換 てんかん 的 てき 速度 そくど 不 ふ 夠快,無法 むほう 反映 はんえい 出 で 訊號的 てき 變化 へんか 。
截斷 せつだん 誤差 ごさ :當 とう 輸入 ゆにゅう 訊號超過 ちょうか ADC所 しょ 能 のう 轉換 てんかん 的 てき 大小 だいしょう 時 じ ,輸出 ゆしゅつ 就會被 ひ 截斷 せつだん 。
在 ざい 攝 と 影 かげ 中 ちゅう 很容易 ようい 看 み 出 で 這些影響 えいきょう ,當 とう 曝光時間 じかん 太 ふとし 長 ちょう ,就會在 ざい 影像 えいぞう 中 ちゅう 出現 しゅつげん 雜 ざつ 點 てん 。
一個理想的相機應該可以在零曝光時間完成照相。
在 ざい 一 いち 個 こ 有 ゆう 使用 しよう 電 でん 容 よう 的 てき 取 と 樣 よう 保持 ほじ 電路 でんろ 中 ちゅう ,因 いん 為 ため 電 でん 容 よう 無法 むほう 根據 こんきょ 取 と 樣 よう 立 たて 刻 こく 改變 かいへん 電壓 でんあつ ,需要 じゅよう 非 ひ 零 れい 寬 ひろし 度 ど 的 てき 取 と 樣 よう 訊號,所以 ゆえん 會 かい 產 さん 生 せい 積分 せきぶん 效 こう 應 おう 。
積分 せきぶん 效 こう 應 おう 可 か 以被當 とう 作 さく 低 てい 頻 しき 濾波器 き 分析 ぶんせき 。
而其他 た 部分 ぶぶん 失 しつ 真 しん 可 か 以當成 なり 隨 ずい 機 き 雜 ざつ 訊來分析 ぶんせき 。
聲 こえ 波 は 通常 つうじょう 使用 しよう 44.1kHz (CD )或 ある 48kHz きろへるつ (professional audio )的 てき 取 と 樣 よう 頻 しき 率 りつ 。根據 こんきょ 取 と 樣 よう 定理 ていり ,必須 ひっす 使用 しよう 兩 りょう 倍 ばい 的 てき 取 と 樣 よう 頻 しき 率 りつ 才能 さいのう 將 はた 該頻率 りつ 的 てき 聲 こえ 波 は 記錄 きろく 下 か 來 らい ,44.1kHz きろへるつ 的 てき 一半 いっぱん 為 ため 22.05KHz,也就是 ぜ CD可 か 表現 ひょうげん 的 てき 最高 さいこう 頻 しき 率 りつ 為 ため 22.05KHz。人類 じんるい 的 てき 聽覺 ちょうかく 系統 けいとう 所 しょ 能 のう 聽到頻 しき 率 りつ 範圍 はんい 大約 たいやく 是 ぜ 15-20kHz きろへるつ ,44.1kHz きろへるつ 的 てき 取 と 樣 よう 頻 しき 率 りつ 已 やめ 可 か 滿足 まんぞく 大 だい 部分 ぶぶん 用途 ようと 。
最近 さいきん 的 てき 趨勢 すうせい 是 ぜ 使用 しよう 更 さら 高 だか 的 てき 取 と 樣 よう 頻 しき 率 りつ (大 だい 該是基本 きほん 需求的 てき 兩 りょう 倍 ばい 或 ある 四 よん 倍 ばい ),這尚未 み 有理 ゆうり 論 ろん 支持 しじ ,而且即 そく 使 し 在 ざい 吹毛求 もとめ 疵 きず 的 てき 聆聽環境 かんきょう 下 か ,也無法 ほう 讓 ゆずる 聽到的 てき 聲音 こわね 有 ゆう 什麼 いんも 不同 ふどう 。然 しか 而有許多 きょた 錄音 ろくおん 室 しつ 正 せい 使用 しよう 96kHz きろへるつ 的 てき 配備 はいび 且承諾 しょうだく 「superaudio」格式 かくしき 將 しょう 會 かい 和 わ DVD一 いち 樣 よう 是 ぜ 個 こ 選擇 せんたく 。许多声 ごえ 称 たたえ 取 ど 样频率 りつ 必须高 だか 于48kHz きろへるつ 的 てき 文章 ぶんしょう 都 と 认为16bit 的 てき 音 おと 频信号 ごう 的 てき 动态响应范围应该是 ぜ 96dB ,这个数字 すうじ 通常 つうじょう 是 ぜ 简单的 てき 对量化 か 的 てき 最大 さいだい 值和最小 さいしょう 值的取 と 比率 ひりつ ,也就是 ぜ
2
16
{\displaystyle 2^{16}}
,65536。这样的 てき 计算错误在 ざい 于没有 ゆう 考 こう 虑到信号 しんごう 的 てき 峰 みね 值并非理 ひり 论上允 まこと 许的最大 さいだい 正弦 せいげん 波 は 信号 しんごう 值,而量化 か 步 ふ 长也并非平均 へいきん 噪声值,即 そく 使 つかい 它们是 ぜ 一致 いっち 的 てき ,它也不能 ふのう 够在不 ふ 考 こう 虑ITU-R 468噪声加 か 权 函数 かんすう 的 てき 前提 ぜんてい 下 か 表示 ひょうじ 声音 こわね 的 てき 大小 だいしょう 。在 ざい 对典型 がた 的 てき 程 ほど 序 じょ 量 りょう 值在声音 こわね 处理的 てき 各 かく 个环节进行 ぎょう 严格的 てき 分析 ぶんせき 以后,可 か 以发现这样一个事实,也就是 ぜ 在 ざい 良好 りょうこう 的 てき 工程 こうてい 基 もと 础上16比 ひ 特 とく 的 てき 录音质量可 か 以远远的超 ちょう 过最好 こう 高保 たかやす 真 しん 系 けい 统的表 ひょう 现力,而其中 ちゅう 麦 むぎ 克 かつ 风噪音 おん 和 わ 扩音器 き 的 てき 容量 ようりょう 才 ざい 是 ぜ 真正 しんせい 的 てき 制 せい 约因素 もと 。
Matt Pharr and Greg Humphreys, Physically Based Rendering: From Theory to Implementation , Morgan Kaufmann, July 2004. ISBN 0-12-553180-X 。关于采 さい 样的章 あきら 节(在 ざい 线资料 りょう )精 せい 心地 ごこち 配置 はいち 了 りょう 图表、核 かく 心理 しんり 论和代 だい 码示例 れい 。
理論 りろん 子 こ 領域 りょういき 技術 ぎじゅつ 取 と 樣 よう