Опубликовано: 03.08.2020  
Resampling

Передискретизация (resampling).

При обработке сигналов приходится встречаться с понятием передискретизация. Что оно означает, зачем нужно и какие виды бывают?

Передискретизация (resampling)

«Передискретизация» в англоязычной литературе обозначается термином resampling. И представляет собой изменение частоты дискретизации сигнала.

 

Когда применяется передискретизация?

Если вам необходимо изменить частоту дискретизации звука, то необходимо произвести  его передискретизацию.

Приведём пример. Допустим, есть запись голоса человека с частотой дискретизации 11025 моментальных значений в секунду (11025 Гц) и вы хотите её использовать с музыкой у которой частота  дискретизации 44100 моментальных значений в секунду (44100 Гц). Прежде, чем вы сможете соединить записи, необходимо их преобразовать так, чтобы они имели одинаковую частоту дискретизации. Вот здесь и понадобится использовать передискретизацию.

new style soundЗдесь стоит уточнить, что отсчёты сигнала, соответствующие новой частоте дискретизации не содержат новой информации, а вычисляются по уже имеющимся отсчётам.

 

Виды передискретизации

Существует два основных вида:

  • Повышающая передискретизация — интерполяция
  • Понижающая передискретизация — децимация

Поясним.

Чтобы соединить записи, о которых мы говорили выше (с частотой 11025 и 44100 Гц) можно применить два варианта. Первый это использовать понижающую передискретизацию  с 44100 отсчетов в секунду  до 11025. Представьте, что есть исходный аналоговый сигнал, каждая секунда которого «нарезана» на 44100 «ломтиков». В этой ситуации чтобы в секунде осталось 11025 «ломтиков», придется использовать только каждый четвертый.

И здесь возникает проблема. А именно: в изначальных 44100 фрагментах могли быть частоты вплоть до 22050 Гц, что значительно превосходит предел Найквиста для частоты дискретизации 11025 Гц, которой вы хотите добиться. Поэтому для получения качественного сигнала вам придется сначала отфильтровать запись музыки, чтобы вырезать из нее частоты, превышающие 5512 Гц, а после этого взять каждый четвертый отсчет.

Другой вариант — это повышающая передискретизация. То есть изменить запись голоса с 11025 отсчетов в секунду до 44100. И здесь возможны два подхода.

Первый — последовательно, значение за значением, анализировать имеющуюся запись и определять способ, с помощью которого задавать отсутствующие промежуточные значения. При таком подходе, называемом интерполяцией, можно использовать множество математических методов. Проблема, возникающая при этом, заключается в отсутствии детального представления о том, что происходит со спектром частот обрабатываемого сигнала.

Более простой вариант для преобразования записи с 11025 отсчетами в секунду в запись, содержащую 44100 отсчетов в секунду просто повторить каждое значение 4 раза. В результате мы получим зубчатый сигнал, который имитирует имеющий меньшее разрешение сигнал и, несомненно, содержит ложные частоты требуемого сигнала. Чтобы получить качественный сигнал, потребуется отфильтровать эти помехи до того, как вы станете дублировать выборки.

Бывают и более интересные случаи. Например, если ни одна из частот дискретизации не является точно кратной другой. И здесь один из способов разработки процедуры передискретизации в таком случае заключается в нахождении промежуточной частоты, которая будет кратна для обеих частот дискретизации. После этого производится повышающая передискретизация обоих сигналов до этой общей частоты, фильтрование сигнала, а затем понижающая передискретизация. Для большей эффективности эти три операции можно попытаться объединить в одну.

В следующей статье познакомимся с часто употребляемым термином в плагинах oversampling, и поясним в чём отличие от upsampling и downsampling.

Спасибо, что читаете New Style Sound (RSS-лента). Подписывайтесь на новости или RSS и делитесь статьями с друзьями. Что такое RSS (читать). Скачивайте также бесплатные плагины на сайте.

Похожие записи

 
 

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.