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下采樣(信號處理)
編輯在數字信號處理中,下采樣、壓縮和抽取是與多速率數字信號處理系統中重采樣過程相關的術語。下采樣和去分化都可以是壓縮的同義詞,或者它們可以描述帶寬減少(過濾)和采樣率降低的整個過程。當這個過程在一個信號或連續函數的樣本序列上進行時,它產生了一個以較低速率(或密度,如照片)對信號進行采樣所得到的序列的近似值。十邊形是一個術語,在歷史上意味著去除每十個一。但在信號處理中,十進位的系數實際上意味著只保留每十個樣本。這個系數乘以采樣間隔,或者說,等同于除以采樣率。例如,如果44,100樣本/秒的光盤音頻被抽取5/4的系數,那么得到的采樣率是35,280。一個執行抽取的系統組件被稱為抽取器。以一個整數系數進行的抽取也被稱為壓縮。
按整數因子降低采樣率
編輯按整數因子M降低采樣率可以解釋為一個兩步的過程,有一個等效的實現方法,效率更高。用數字低通濾波器減少高頻信號成分。將過濾后的信號按M分解;也就是說,只保留每第M個樣本。僅僅是步驟2就會使高頻信號成分被數據的后續使用者誤解,這是一種稱為混疊的失真。必要時,步驟1可以將混疊抑制到一個可接受的水平。在這種應用中,該濾波器被稱為抗混疊濾波器,其設計將在下面討論。關于帶通函數和信號的抽取,也請看低取樣的信息。當抗混疊濾波器是一個IIR設計時,它依賴于在第二步之前從輸出到輸入的反饋。有了FIR濾波,只計算每第M個輸出是一件很容易的事。一個去噪的FIR濾波器對第n個輸出樣本進行的計算是一個點積。其中h[-]序列是脈沖響應,K是其長度。在通用處理器中,在計算完y[n]后,計算y[n+1]的最簡單方法是將x[-]陣列中的起始索引提前M,然后重新計算點乘。在M=2的情況下,h[-]可以被設計成一個半帶濾波器,其中幾乎一半的系數是零,不需要包括在點乘中。以M的間隔取的脈沖響應系數構成一個子序列,有M個這樣的子序列(相位)被復用在一起。點積是每個子序列與x[-]序列的相應樣本的點積之和。此外,由于M的下采樣,M個點積中的任何一個所涉及的x[-]樣本流都不會涉及其他的點積。因此,M個低階FIR濾波器分別對輸入流的M個復用階段中的一個進行過濾,而M個輸出則被相加。這種觀點提供了一種不同的實現方式,在多處理器結構中可能是有利的。
換句話說,輸入流被解復用,并通過一個由M個濾波器組成的銀行,其輸出被相加。當以這種方式實現時,它被稱為多相濾波器。為了完整起見,我們現在提到一個可能的,但不太可能的,每個階段的實現方式是在h[-]陣列的副本中用0替換其他階段的系數,以輸入速率處理原始x[-]序列(這意味著乘以0),并將輸出降低M的因子。它有時被用于多相法的推導中。抗混疊濾波器讓X(f)是任何函數x(t)的傅里葉變換,其在某個區間T的樣本等于x[n]序列。那么離散時間傅里葉變換(DTFT)是X(f)的周期性求和的傅里葉序列表示。有赫茲的單位。
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