2020 09 05降取樣和公升取樣的理解

2021-10-24 08:47:02 字數 1988 閱讀 3088

降取樣

在做降取樣處理時,是先濾波,還是先降取樣,二者有區別嗎?

在訊號的處理過程中,對於同樣地一段訊號,先降取樣再濾波和先濾波,再降取樣,有區別嗎?

首先丟擲結論:先濾波,後抽取。原理很簡單,上面已經有知友回答了,一句話就能概括,如果抽取時不先做濾波,就會導致訊號混疊。這時,我們會多問一句:1.如果不濾波,為什麼混疊?好,書上告訴我們,抽取後的訊號頻譜將以新的取樣率fy為週期做頻譜延拓。2.為什麼降取樣,訊號頻譜會延拓?這貌似才是問題的根結,原因其實也很好解釋。先跟著我一起大聲念三遍《訊號與系統》老師一再強調的話「時域離散的意味頻域是週期的;頻域是離散的意味時域是週期的!」是不是覺得很熟悉?翻翻書,這是很基本的乙個概念,如果你說我沒聽過啊,那就趕緊把訊號的書從頭看一遍。這一點沒有障礙後,就可以進一步解釋啦。我們盡量不寫枯燥的公式,一切看圖說話:首先,假設你要處理的訊號,它長這樣

假設它在頻域上,長這樣:

你想處理這段訊號,當然先需要通過ad取樣,於是ad轉換為數碼訊號,它從時域上看就變成了這樣了:

根據「時域是離散的意味著頻域是週期的」,這裡的週期指的就是取樣頻率,就是上面那個圖裡面t1的倒數。現在訊號在頻域上可就不是原來那個樣子了,而是變成這個樣子:

對ad採完的離散訊號,我們進行抽取處理,完全可以理解成對一段已經離散的訊號,再進行一次「離散處理」:

也就是說,原本週期性的頻域訊號,將繼續「週期」一把,於是又發生了變化:

這是什麼鬼?這就是所謂的混疊啊!所以趕緊的,在抽取前趕緊濾波,濾的只剩下乙個「三角形」當然就不會混成這個鬼樣子了。這就是問題的答案。當然也有一些聰明的小夥伴也會問,如果這個三角形的底足夠窄(頻寬足夠小),抽的沒那麼狠,是不是就不會疊成這麼難看了。理論上說,的確存在這種不濾波也不會混疊的情況。但是現實中,頻域上除了三角形,也會在沒有三角形的地方會有一些亂七八糟的諧波啊、雜訊啊什麼的,所以機智的訊號處理工程師們就會非常謹慎的不管什麼咋地,先濾波再說!

濾波了之後,三角形被削成了竹筍,這時候再抽一把,就沒那麼凌亂:

上面解釋了為什麼先抽取後濾波夠通俗易懂。

公升取樣(upsampling)

在對訊號進行公升取樣時,往往採用在2個訊號點之間等間距地插入i-1個0點實現,稱為「插值」。

但是這樣直接插值會導致引入映象。即在頻譜上的週期會有原來的 2pi/t2 變成 2pii/t2。週期變長將原本不在乙個週期頻譜裡的訊號引入進來,稱為「映象」。

為防止「映象」,需對插值後的訊號進行低通濾波,去除原取樣率訊號外的訊號。

該低通濾波器的截止頻率為 0.5 * fs = 0.5/(t3i).

降取樣,過取樣,欠取樣,子取樣,下取樣

這幾天看了一篇將關於降取樣,過取樣,欠取樣,子取樣,下取樣 的文章,寫的挺好的,直接給出鏈結,文章比較長不貼過來了。簡單的說 過取樣是取樣頻率大於最高頻率的兩倍 奈奎斯特取樣率 實際對低通訊號取樣也是2.5倍左右過取樣。欠取樣就是小於奈奎斯特取樣率,應該就指帶通取樣吧。上取樣和下取樣其實對數碼訊號進...

降取樣,過取樣,欠取樣,子取樣,下取樣,上取樣

取樣 2048hz對訊號來說是過取樣了,事實上只要訊號不混疊就好 滿足尼奎斯特取樣定理 所以可 以對過取樣的訊號作抽取,即是所謂的 降取樣 在現場中取樣往往受具體條件的限止,或者不存在300hz的取樣率,或除錯非常困難等等。若 r 1,則rfs 2就遠大於音訊訊號的最高頻率fm,這使得量化雜訊大部分...

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