什么是采样频率采样频率是什么

2017-02-24

什么是采样频率

采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹(Hz)来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，它是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个信号样本。

连续信号在时间(或空间)上以某种方式变化着，而采样过程则是在时间(或空间)上，以T为单位间隔来测量连续信号的值。T称为采样间隔。在实际中，如果信号是时间的函数，通常他们的采样间隔都很小，一般在毫秒、微秒的量级。采样过程产生一系列的数字，称为样本。样本代表了原来的信号。每一个样本都对应着测量这一样本的特定时间点，而采样间隔的倒数，1/T即为采样频率，fs，其单位为样本/秒，即赫兹(hertz)。

采样频率只能用于周期性采样的采样器，对于非周期性采样的采样器没有规则限制。

采样频率的常用的表示符号是fs。

通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个信号样本，比如声音信号，此时采样频率可以是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的样本数据就越多，对信号波形的表示也越精确。采样频率与原始信号频率之间有一定的关系，根据奈奎斯特理论，只有采样频率高于原始信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的信号还原成为原来信号。在数字音频领域，常用的采样率有：

8000Hz 电话所用采样率，对于人的说话已经足够

11025Hz 获得的声音称为电话音质，基本上能让你分辨出通话人的声音

22050Hz 无线电广播所用采样率，广播音质

32000Hz miniDV数码视频camcorder、DAT(LPmode)所用采样率

44100Hz 音频CD，也常用于MPEG-1音频(VCD，SVCD，MP3)所用采样率

47250Hz NipponColumbia(Denon)开发的世界上第一个商用PCM录音机所用采样率

48000Hz miniDV、数字电视、DVD、DAT、电影和专业音频所用的数字声音所用采样率

50000Hz 二十世纪七十年代后期出现的3M和Soundstream开发的第一款商用数字录音机所用采样率

50400Hz 三菱X-80数字录音机所用所用采样率

96000或192000Hz DVD-Audio、一些LPCMDVD音轨、BD-ROM(蓝光盘)音轨、和HD-DVD(高清晰度DVD)音轨所用所用采样率

28224MHz SACD、索尼和飞利浦联合开发的称为DirectStreamDigital的1位sigma-deltamodulation过程所用采样率

总之当前声卡常用的采样频率一般为44.1KHz(每秒采集声音样本44.1千次)11KHz、22KHz、和48KHz。采样频率越高，获得的声音文件质量越好，占用存储空间也就越大。一首CD音质的歌曲会占去45M左右的存储空间。

采样定理

所谓采样定理，又称香农采样定理，奈奎斯特采样定理，是信息论，特别是通讯与信号处理学科中的一个重要基本结论。

采样是将一个信号(即时间或空间上的连续函数)转换成一个数值序列(即时间或空间上的离散函数)。采样定理指出，如果信号是带限的，并且采样频率高于信号带宽的两倍，那么，原来的连续信号可以从采样样本中完全重建出来。

带限信号变换的快慢受到它的最高频率分量的限制，也就是说它的离散时刻采样表现信号细节的能力是有限的。

采样定理是指，如果信号带宽不到采样频率的一半(即奈奎斯特频率)，那么此时这些离散的采样点能够完全表示原信号。高于或处于奈奎斯特频率的频率分量会导致混叠现象。大多数应用都要求避免混叠，混叠问题的严重程度与这些混叠频率分量的相对强度有关。

采样频率必须大于被采样信号带宽的两倍，另外一种等同的说法是奈奎斯特定律必须大于被采样信号的带宽。如果信号的带宽是100Hz，那么为了避免混叠现象采样频率必须大于200Hz。换句话说就是采样频率必须至少是信号中最大频率分量频率的两倍，否则就不能从信号采样中恢复原始信号。

在模拟视频系统中，采样率定义为帧频和场频，而不是概念上的像素时钟。图像采样频率是传感器积分周期的循环速度。由于积分周期远远小于重复所需时间，采样频率可能与采样时间的倒数不同。

50 Hz - PAL 视频

60 / 1.001 Hz - NTSC 视频

当模拟视频转换为数字视频的时候，出现另外一种不同的采样过程，这次是使用像素频率。一些常见的像素采样率有：

13.5 MHz - CCIR 601、D1 video

高频 luminance 成分的混淆现象作为摩尔纹出现。

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