書上在講採樣定理那一塊兒,先把原模擬信號進行採樣,然後發現其頻域出現週期性延拓,所以用低通濾波器濾除高頻部分,再進行傅裏葉逆變換得到模擬信號的復原。

我不理解的是為什麼不能將採樣後的信號直接輸出?不經過低通濾波器的輸出會是什麼樣?

直覺上來講,假如我以每秒100次的速率把一首歌在這些瞬間的聲音記錄下來,然後將其直接播放,應該和原來的歌曲差不多吧?就好像我以每秒100次的速率用攝像機把一場比賽記錄下來,然後再回放,也沒什麼差別吧?

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以下是原題問

以一個較高的頻率對模擬信號進行採樣,得到一串聲音序列,這串聲音序列為什麼不能直接輸出成聲音信號?

而是把採樣信號通過低通濾波器才輸出,還要考慮低通濾波器的上限頻率防止信號失真,多麻煩?

雖然把採樣信號直接輸出也有失真,但是這樣就不用進行傅裏葉變換,對信號進行頻率分析了呀!這樣一通操作的好處究竟是什麼?


樓上的回答其實已經回答到位了,採樣後信號在時域上表現為離散,頻域上的頻譜就會出現週期延拓,而延拓後相同的頻譜形狀就會出現在多個不同的頻率上,有高頻部分,也有低頻部分(或者說是中頻信號,也就是基帶信號)。如果直接將採樣後的信號輸出,則相當於對應的延拓頻譜傅裏葉逆變換後的時域信號,這時候輸出的時域信號帶有多個頻率上的分量,也就是多個不同的諧波的疊加,現在這個輸出信號和原來採樣前的信號還是一樣的嗎,肯定不一樣。如果採樣前信號是模擬信號,那經過ad轉換肯定要採樣,然後低通濾波,如果採樣前信號是離散信號,假設其已經經過了低通濾波,頻域上只有一個波形,高速採樣後直接輸出,其實沒影響。


你採樣完的得到的信號是一系列的脈衝,比如輸入 [公式] 經過採樣得到 [公式] ,它的表達式為[公式] ,只有在時間t取T的整數倍時纔有值,在兩個採樣點之間是無意義的,物理上不可實現,怎麼直接輸出?

你說的聲音記錄下來或者把比賽記錄下來再播放的方法,其實是用了零階保持器,在兩個採樣點之間把上一拍採樣的值保持一拍,這也相當於一種低通濾波。


採樣的目的是為了以後的量化,變成數字信號,這樣便於存儲及傳輸,因為數字信號採取適當編碼方式是可以做到無損傳輸的,而不像模擬信號那樣受到幹擾或有雜訊就影響原信號的質量了。

模擬信號直接採樣,不量化再恢復成模擬信號,還真沒想到哪裡會這樣用,目的是什麼,反正非常少見。模擬信號變成數字信號後,如果符合納奎斯特抽樣規則,其頻譜中就包含了全部模擬信號頻譜,也就是並沒有丟失模擬信號的信息,但頻譜比模擬信號拓寬很多,也就是有了原信號以外的一些信息,或者可以說是無用的信息,沒有適當處理情況下就會變成幹擾。

再把數字信號恢復為模擬信號時,無論採取什麼方式,都需要把採樣過程中加入的那部分無用信息處理掉,因為增加的那部分在頻譜上看都是高頻信號,所以使用低通濾波器就可以濾除,而恢復出原模擬信號。如果不濾除,高頻信號就會與原信號混淆在一起,找不出原來信號了。


如果採樣後直接輸出的話,那你採樣的目的是什麼?拿電風扇搖扇子?


採樣信號可以直接輸出,但是直接輸出得不到你想要的信號呀。採樣的本質就是信號的頻譜搬移,有低頻和高頻成分,這個你應該可以通過公式推出來,並畫出圖像。

為什麼得不到你想要的信號,首先得明確,你需要的信號是什麼成分,高頻還是低頻成分?

要低頻就加低通濾波器,要高頻就加高通濾波器。因此,你應該明白了為什麼直接輸出不可以了。


你是真實採集了信號還是在模擬採樣的過程,實際信號採集和回放並不存在你說的這些問題,預處理集成在AD和DA晶元中,對於使用者來說,就是直接把信號灌倒DA中輸出就可以了


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