书上在讲采样定理那一块儿,先把原模拟信号进行采样,然后发现其频域出现周期性延拓,所以用低通滤波器滤除高频部分,再进行傅里叶逆变换得到模拟信号的复原。

我不理解的是为什么不能将采样后的信号直接输出?不经过低通滤波器的输出会是什么样?

直觉上来讲,假如我以每秒100次的速率把一首歌在这些瞬间的声音记录下来,然后将其直接播放,应该和原来的歌曲差不多吧?就好像我以每秒100次的速率用摄像机把一场比赛记录下来,然后再回放,也没什么差别吧?

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以下是原题问

以一个较高的频率对模拟信号进行采样,得到一串声音序列,这串声音序列为什么不能直接输出成声音信号?

而是把采样信号通过低通滤波器才输出,还要考虑低通滤波器的上限频率防止信号失真,多麻烦?

虽然把采样信号直接输出也有失真,但是这样就不用进行傅里叶变换,对信号进行频率分析了呀!这样一通操作的好处究竟是什么?


楼上的回答其实已经回答到位了,采样后信号在时域上表现为离散,频域上的频谱就会出现周期延拓,而延拓后相同的频谱形状就会出现在多个不同的频率上,有高频部分,也有低频部分(或者说是中频信号,也就是基带信号)。如果直接将采样后的信号输出,则相当于对应的延拓频谱傅里叶逆变换后的时域信号,这时候输出的时域信号带有多个频率上的分量,也就是多个不同的谐波的叠加,现在这个输出信号和原来采样前的信号还是一样的吗,肯定不一样。如果采样前信号是模拟信号,那经过ad转换肯定要采样,然后低通滤波,如果采样前信号是离散信号,假设其已经经过了低通滤波,频域上只有一个波形,高速采样后直接输出,其实没影响。


你采样完的得到的信号是一系列的脉冲,比如输入 [公式] 经过采样得到 [公式] ,它的表达式为[公式] ,只有在时间t取T的整数倍时才有值,在两个采样点之间是无意义的,物理上不可实现,怎么直接输出?

你说的声音记录下来或者把比赛记录下来再播放的方法,其实是用了零阶保持器,在两个采样点之间把上一拍采样的值保持一拍,这也相当于一种低通滤波。


采样的目的是为了以后的量化,变成数字信号,这样便于存储及传输,因为数字信号采取适当编码方式是可以做到无损传输的,而不像模拟信号那样受到干扰或有杂讯就影响原信号的质量了。

模拟信号直接采样,不量化再恢复成模拟信号,还真没想到哪里会这样用,目的是什么,反正非常少见。模拟信号变成数字信号后,如果符合纳奎斯特抽样规则,其频谱中就包含了全部模拟信号频谱,也就是并没有丢失模拟信号的信息,但频谱比模拟信号拓宽很多,也就是有了原信号以外的一些信息,或者可以说是无用的信息,没有适当处理情况下就会变成干扰。

再把数字信号恢复为模拟信号时,无论采取什么方式,都需要把采样过程中加入的那部分无用信息处理掉,因为增加的那部分在频谱上看都是高频信号,所以使用低通滤波器就可以滤除,而恢复出原模拟信号。如果不滤除,高频信号就会与原信号混淆在一起,找不出原来信号了。


如果采样后直接输出的话,那你采样的目的是什么?拿电风扇摇扇子?


采样信号可以直接输出,但是直接输出得不到你想要的信号呀。采样的本质就是信号的频谱搬移,有低频和高频成分,这个你应该可以通过公式推出来,并画出图像。

为什么得不到你想要的信号,首先得明确,你需要的信号是什么成分,高频还是低频成分?

要低频就加低通滤波器,要高频就加高通滤波器。因此,你应该明白了为什么直接输出不可以了。


你是真实采集了信号还是在模拟采样的过程,实际信号采集和回放并不存在你说的这些问题,预处理集成在AD和DA晶元中,对于使用者来说,就是直接把信号灌倒DA中输出就可以了


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