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采样率

2012-9-10 13:36| 发布者: seerz| 查看: 25403| 评论: 0|来自: 百度百科

摘要: 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 ...
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。


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最大频率分量频率的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完全真实地还原该波形,因此一个数码录音波的采样频率的取值直接关系到它的最高还原频率指标。例如用44.1KHZ的采样频率进行采样,则可还原为最高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。

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。

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。
  * 50 Hz - PAL 视频
  * 60 / 1.001 Hz - NTSC 视频
  
当模拟视频转换为数字视频的时候,出现另外一种不同的采样过程,这次是使用像素频率。一些常见的[像素]]采样率有:
  * 13.5 MHz - CCIR 601、D1 video
  
高频 luminance 成分的 混淆现象 作为 moiré pattern 出现。

数字音频
  
在数字音频领域,常用的采样率有:
  * 8,000 Hz - 电话所用采样率, 对于人的说话已经足够;;
  * 11,025 Hz;
  * 22,050 Hz - 无线电广播所用采样率;
  * 32,000 Hz - miniDV 数码视频 camcorder、DAT (LP mode)所用采样率;
  * 44,100 Hz - 音频 CD, 也常用于 MPEG-1 音频(VCD, SVCD, MP3)所用采样率;
  * 47,250 Hz - Nippon Columbia (Denon)开发的世界上第一个商用 PCM 录音机所用采样率;
  * 48,000 Hz - miniDV、数字电视、DVD、DAT、电影和专业音频所用的数字声音所用采样率;
  * 50,000 Hz - 二十世纪七十年代后期出现的 3M 和 Soundstream 开发的第一款商用数字录音机所用采样率;
  * 50,400 Hz - 三菱 X-80 数字录音机所用所用采样率;
  * 96,000 或者 192,000 Hz - DVD-Audio、一些 LPCM DVD 音轨、BD-ROM(蓝光盘)音轨、和 HD-DVD (高清晰度 DVD)音轨所用所用采样率;
  * 2.8224 MHz - SACD、 索尼 和 飞利浦 联合开发的称为 Direct Stream Digital 的 1 位 sigma-delta modulation 过程所用采样率。


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