Войти
Преобразование частоты дискретизации - это процесс изменения частоты дискретизации дискретный сигнал для получения нового дискретного представления базового непрерывного сигнала. Области применения включают масштабирование изображения и аудиовизуальные системы, в которых могут использоваться разные частоты дискретизации по техническим, экономическим или историческим причинам.
Например, системы Compact Disc Digital Audio и Digital Audio Tape используют разные частоты дискретизации, а американское телевидение, европейское телевидение и фильмы используют разные частота кадров. Преобразование частоты дискретизации предотвращает изменения скорости и шага, которые в противном случае произошли бы при передаче записанного материала между такими системами.
В определенных доменах или для конкретных преобразований также используются следующие альтернативные термины для преобразования частоты дискретизации: преобразование частоты дискретизации, повторная дискретизация, повышающая дискретизация, понижающая дискретизация, интерполяция, прореживание, масштабирование, уменьшение . Термин многоскоростная цифровая обработка сигналов иногда используется для обозначения систем, которые включают преобразование частоты дискретизации.
Концептуальные подходы к преобразованию частоты дискретизации включают: преобразование в аналоговый непрерывный сигнал, затем повторную дискретизацию с новой частотой или вычисление значений новые образцы прямо из старых образцов. Последний подход более удовлетворителен, поскольку он вносит меньше шума и искажений. Два возможных метода реализации следующие:
Эти два метода математически идентичны: выбор функции интерполяции во второй схеме эквивалентен выбору импульсной характеристики фильтра в первой схеме. Линейная интерполяция эквивалентна треугольной импульсной характеристике; Windowed sinc приближается к фильтру кирпичной стены (он приближается к желаемому фильтру «кирпичная стена» по мере увеличения количества точек). Длина импульсной характеристики фильтра в методе 1 соответствует количеству точек, используемых при интерполяции в методе 2.
В методе 1 медленное предварительное вычисление (например, алгоритм Ремеза ) можно использовать для получения оптимальной (в соответствии с требованиями приложения) конструкции фильтра. Метод 2 будет работать в более общих случаях, например. где соотношение частот дискретизации нерационально, или должны быть приспособлены два потока в реальном времени, или частоты дискретизации меняются во времени.
См. прореживание и повышающая дискретизация для получения дополнительной информации о конструкции / реализации фильтра преобразования частоты дискретизации.
Сигналы ТВ с медленной разверткой от лунных миссий Аполлон были преобразованы в обычные Тарифы на ТВ для домашних телезрителей. Схемы цифровой интерполяции в то время не были практичны, поэтому использовалось аналоговое преобразование. Это было основано на телекамеру, просматривающей монитор, отображающий изображения с медленной разверткой Apollo.
Фильмы (снятые с частотой 24 кадра в секунду) преобразуются в телевизионные (примерно 50 или 60 полей в секунду). Например, чтобы преобразовать фильм со скоростью 24 кадра в секунду в телевизионный со скоростью 60 кадров в секунду, альтернативные кадры фильма отображаются 2 и 3 раза соответственно. Для систем с частотой 50 Гц, таких как PAL, каждый кадр отображается дважды. Поскольку 50 - это не совсем 2 × 24, фильм будет работать на 50/48 = 4% быстрее, а высота звука будет на 4% выше, эффект, известный как ускорение PAL. Это часто принимается для простоты, но возможны более сложные методы, которые сохраняют время и высоту звука. Каждый двенадцатый кадр может повторяться 3 раза, а не дважды, либо можно использовать цифровую интерполяцию (см. Выше) в устройстве масштабирования видео .
Аудио на Компакт-диск имеет частоту дискретизации 44,1 кГц; чтобы передать его на цифровой носитель, который использует 48 кГц, можно использовать способ 1, описанный выше, с L = 160, M = 147 (поскольку 48000/44100 = 160/147). Для обратного преобразования значения L и M меняются местами. Как указано выше, в обоих случаях фильтр нижних частот должен быть установлен на 22,05 кГц.
Преобразование частоты дискретизации в нескольких измерениях:
Методы и обработка, которые могут включать преобразование частоты дискретизации:
