基本介紹
- 中文名：過採樣
- 外文名：Oversampling
簡介,採樣,截止頻率,
簡介
在信號處理中，過採樣（英語：Oversampling）是指以遠遠高於信號頻寬兩倍或其最高頻率對其進行採樣的過程。模擬信號變換成數位訊號會產生量化失真（噪聲），這需要模擬低通濾波器濾除，但模擬低通濾波器並非直接濾除截止頻率以外的信號、而是大幅減少截止頻率以外的信號、同時小幅減少及影響截止頻率以內的信號，若能提高低通濾波器的截止頻率，則模擬低通濾波器對期待保留的頻段（以音響系統為例、就是人耳聽得到的20Hz~20KHz）的影響就會降低；過採樣可以將量化噪聲推往更高頻率、讓系統可以選用更高截止頻率的低通濾波器，藉此幫助避免混疊、改善解析度以及降低噪聲。
採樣
在信號處理領域，採樣是將信號從連續時間域上的模擬信號轉換到離散時間域上的離散信號的過程，以採樣器實現。通常採樣與量化聯合進行，模擬信號先由採樣器按照一定時間間隔採樣獲得時間上離散的信號，再經模數轉換器（ADC）在數值上也進行離散化，從而得到數值和時間上都離散的數位訊號。很多情況下所說的“採樣”就是指這種採樣與量化結合的過程。
這樣得到的信號的離散形式常常給數據帶來一些誤差。誤差主要來自於兩個方面，與連續模擬信號頻譜有關的採樣頻率，以及量化時所用的字長。採樣頻率指的是對連續信號採樣的頻度。它代表了離散信號在和時域和空間域上的精確度。字長（比特的數量）用來表示離散信號的值，它體現了信號的大小的精確性。
信號處理中的基礎定理採樣定理指出，被採樣信號不能被清晰地表示出頻率超過採樣頻率一半的組成信號。這個頻率（採樣頻率的一半）稱為奈奎斯特頻率。超過奈奎斯特頻率的頻率N能夠在數位訊號中看到，但是它們的頻率是不確定的。也就是說，一個頻率為f的成分頻率不能從其它的成分頻率2N-f、2N+f、4N-f等中區分開來。這個不確定性稱為混疊。為了更加完美地處理這個問題，許多模擬信號在轉換成數字表示之前使用抗混疊濾波器（通常是低通濾波器）濾除高於奈奎斯特頻率的頻率分量。
採樣定理的推廣定理指出，最高頻率超過奈奎斯特頻率的信號同樣能夠被採樣，前提是已知這一信號的頻帶範圍，並且信號頻寬與採樣頻率須滿足一定的關係。
在採樣定理的約束的範圍內，最初的信號能夠在來自於理想樣品集合的採樣值的精度範圍內被完全地重建起來。重建的信號是使用每個樣品衡量一個Sinc函式並且使用奈奎斯特－香農插值公式累加結果得到的。
