мини|300x300px| Приказ на примеркување сигнали. Континуиран сигнал е претставен со зелена боја, додека дискретните примероци се означени со сини вертикални линии. десно|мини|255x255пкс| Горните два графикони ги прикажуваат Фурјеовите трансформации на две различни функции кои даваат исти резултати кога се земаат примероци со одредена брзина. Функцијата на основниот опсег се зема побрзо од Никвистовата стапка, а функцијата за пропусниот опсег се претвора во основен опсег. Долните графикони покажуваат како идентичните спектрални резултати ствараат алијаси на процесот на земање примероци. Примеркување или земање примероци — во обработката на сигнали, примеркување (земање примероци) е намалување на континуираниот временски сигнал на дискретен временски сигнал. Вообичаен пример е претворање на звучен бран (континуиран сигнал) во серија примероци (дискретен временски сигнал).
Примерок е вредност или збир на вредности во момент и/или простор. Избирач на примероци е потсистем или операција која извлекува примероци од континуиран сигнал. Теоретски идеалниот избирач на примероци обезбедува примероци еквивалентни на моменталната вредност на континуираниот сигнал во саканите точки.
Изворниот сигнал може да се најде од низа примероци, до Никвистовата граница, со поминување на низата примероци низ нископропусен филтер наречен реконструкциски филтер.
Теорија Земањето примероци може да се прави за функции кои варираат во просторот, времето или која било друга димензија, а слични резултати се добиваат во две или повеќе димензии.
За функциите кои се менуваат во времето, нека s(t) е континуираната функција (или „сигнал“) за примеркување и нека примеркувањето се врши со мерење на вредноста на континуираната функција на секои T секунди, наречена интервал на примеркување или период на примеркување. Тогаш, функцијата од земените примероци е дадена со редоследот :
s (nT), за целобројни вредности на n .
Честотата на примеркување или брзината на примеркување, fs , е просечниот број на примероци добиени во една секунда (примероци во секунда), па f s = 1/T.
Реконструкцијата на континуираната функција од примероците се врши со интерполациски алгоритми. Витакер-Шеноновата формула за интерполација е математички еквивалентна на идеален нископропусен филтер чиј влез е серија на Диракови делта функции модулирани (помножени) со вредностите на примероците. Кога временскиот интервал помеѓу соседните примероци е константен (T), низата на делта функции се нарекува Диракова поворка импулси. Математички, модулираната Диракова поворка импулси е еквивалентна на производот од функцијата на поворката импулси со s (t). Оваа чисто математичка апстракција понекогаш се нарекува земање примероци или примеркување.
Повеќето од примеркуваните сигнали не се едноставно складирани и реконструирани. Но, верноста на теоретската реконструкција е вообичаена мерка за ефикасноста на земање примероци. Оваа верност се намалува кога s (t) содржи фреквенциски компоненти чија периодичност е помала од два примероци; или еквивалентно дека односот на циклусот спрема примероците е поголем од ½ (види алијасинг). Вредноста ½ циклуси/примерок × f s примероци/ сек = f s /2 циклуси/сек (во херци) е позната како Никвистова честота на примероци. Затоа, s (t) обично е излез на нископропусен филтер, функционално познат како антиалијасинг филтер. Без филтер против ублажување (антиалијасинг филтер), фреквенциите повисоки од Никвистовата фреквенција ќе влијаат на примероците на начин што е погрешно протолкуван од процесот на интерполација.
Теорија Во пракса, континуираниот сигнал се примеркува со помош на аналогно-дигитален конвертор (АДК), уред со различни физички ограничувања. Ова резултира со отстапувања од теоретски совршената реконструкција, кои во заедницата се нарекуваат изобличување.
Може да се појават различни видови изобличувања, вклучувајќи:
Алијасинг. Одредена количина на алијасинг е неизбежна бидејќи само теоретските, бескрајно долги, функции не можат да содржат фреквенции над Никвистовата фреквенција. Алијасингот може да се направи произволно мал со користење на доволно голем филтер за ублажување. Грешка на отворот е резултат на фактот што примерокот е добиен како временски просек во областа за земање примероци, а не е еднаков на вредноста на сигналот во моментот на земање примерокH.O. Johansson and C. Svensson, "Time resolution of NMOS sampling switches", IEEE J. Solid-State Circuits Volume: 33, Issue: 2, pp. 237–245, Feb 1998.. Во кругот на примерокот и задржувањето засновано на кондензатор, грешките на отворот се воведуваат со неколку механизми. На пример, кондензаторот не може моментално да го следи влезниот сигнал и кондензаторот не може истовремено да се изолира од влезниот сигнал. Отстапување од прецизни временски интервали на примерокот. Шум, вклучително и шум од топлинскиот сетилник, аналоген шум на струјата, итн. Многукратна граница на грешка, предизвикана од неможноста на АДК да ги менува влезните вредности доволно брзо. Квантизација како последица на конечната прецизност на зборовите што ги претставуваат претвораните вредности. Грешка поради други нелинеарни ефекти на пресликување на влезниот напон во претвораните излезни вредности (покрај ефектите на квантизација).
Иако употребата на прекумерно земање примероци може целосно да ја елиминира грешката во отворот и ублажување со нивно поместување од пропусниот опсег, оваа техника практично не може да се користи над неколку GHz и може да биде прилично скапа на многу пониски фреквенции. Понатаму, иако прекумерното земање примероци може да ја намали грешката во квантизацијата и нелинеарноста, не може целосно да ги елиминира. Соодветно на тоа, практичните аналогни-дигитални конвертори на аудио фреквенции обично не покажуваат алијасинг, грешка на отворот и не се ограничени со грешка при квантизација. Наместо тоа, доминира аналогниот шум. На радио и микробранови фреквенции каде прекумерното земање примероци е непрактично, а филтрите се скапи, грешката на отворот, грешката во квантизацијата и потфрлањето може да бидат значителни ограничувања.
Треперењето, шумот и квантизацијата често се анализираат со нивно моделирање како случајни грешки додадени на вредностите на примерокот. Интеграционите ефекти и ефектите на задржување од нулти ред може да се анализираат како облик на филтрирање со мали премини. Нелинеарностите или на аналогно-дигиталниот конвертор или на дигитално-аналогниот конвертор се анализираат со замена на идеалното пресликување на линеарната функција со предложена нелинеарна функција.
Практични разгледувања
Примеркување на звук Дигиталното аудио користи импулсно-кодна модулација и дигитални сигнали за репродукција на звукот. Ова вклучува аналогно-дигитална конверзија (АДК), дигитално-аналогна конверзија (ДАК), складирање и пренос. Всушност, системот кој најчесто се нарекува дигитален всушност е аналогно дискретно ниво на претходниот електричен аналог. Иако модерните системи можат да бидат доста суптилни во нивните методи, основната употреба на дигиталниот систем е способноста за складирање, преземање и пренос на сигнали без губење на квалитетот.
Примеркување Вообичаената единица за брзина на примеркување е Hz, (херц) и значи „примероци во секунда“. На пример, 48 kHz е 48.000 примероци во секунда.
Кога е неопходно да се сними звук што го покрива целиот опсег, од 20-20.000 Hz, на човечкиот слух, како што е снимање музика или повеќе видови акустични настани, аудио брановите облици обично се земаат примероци на 44,1 kHz (CD), 48 kHz, 88,2 kHz или 96 kHz. Барањето за приближно двојна стапка е последица на Никвистовата теорема. Стапките на земање примероци повисоки од околу 50 kHz до 60 kHz не можат да обезбедат повеќе употребливи информации за човечките слушатели. Раните професионални производители на аудио опрема избрале стапки на земање примероци во областа од 40 до 50 kHz поради оваа причина.
Постоел индустриски тренд кон стапки на примеркување далеку над основните барања: 96 kHz, па дури и 192 kHz Иако ултразвучните фреквенции се нечујни за луѓето, снимањето и мешањето со повисоки стапки на примеркување е ефикасно во отстранувањето на изобличувањата што можат да бидат предизвикани од алијасингот. Спротивно на тоа, ултразвучните звуци можат да бидат во интеракција и можат да го модулираат звучниот дел од фреквенцискиот спектар (интермодулациско изобличување), деградирајќи ја верноста. Една од предностите на повисоките стапки на примеркување е тоа што тие можат да ги ублажат барањата за дизајн на нископропусен филтер за аналогно-дигитален конвертор и дигитално-аналоген конвертор, но со современите сигма-делта конвертори оваа предност е помалку важна.
Здружението за аудио инженерство препорачува брзина на примеркување од 48 kHz за повеќето апликации, но дава препознавање на 44,1 kHz за компактен диск (ЦД) и други цели на потрошувачите, 32 kHz за апликации поврзани со пренос и 96 kHz за поголем пропусен опсег или ублажено филтрирање. И Лаври инженеринг и Ј. Роберт Стјуарт наведуваат дека идеалната стапка на примеркување би била околу 60 kHz, но бидејќи ова не е стандардна фреквенција, се препорачуваат 88,2 или 96 kHz за цели на снимање.
Поцелосен список на вообичаени стапки на примеркување звук: