فرهنگ و تاريخ | سرگرمي | نيازمنديها | مذهبي | اقتصادي | خانواده و اجتماع | هنر | اخبار | ورزش | کامپيوتر | گردشگري | صنعت و دانشگاه | صفحه اصلي

صفحه اول بخش الکترونيک
دانشگاه ها و اساتيد برق
آموزش علوم رشته برق
آموزش نرم افزارهاي برق
مراکز تحقيقاتي رشته برق
پروژه هاي تحقيقاتي برق
رده بندي سايتهاي برق
آشنايي با متخصصين برق
بانک مقالات رشته برق
پايان نامه هاي دانشجويي
کتاب ، جزوه ، مجلات برق
گالري عکسهاي رشته برق
 
 

عنوان: نمونه برداري (پردازش سيگنال)

نويسنده: مهندس ازادبخت                ايميل:

منبع اطلاعاتي: electronic2009.blogfa.com      تاريخ نگارش: 05/06/1389

عکس
 

 

گالري تصاوير

 

- - - -

   
 
 

نمايندگي سيگنال نمونه برداري. سيگنال پيوسته است با رنگ سبز در حالي كه نمونه گسسته حضور در پردازش سيگنال ابي هستند ، نمونه برداري كاهش سيگنال پيوسته به سيگنال گسسته است. به عنوان مثال شايع تبديل موج صوتي (سيگنال پيوسته به زمان) را به دنباله اي از نمونه (سيگنال گسسته در زمان) است.
 

نمونه اشاره به مقدار و يا ارزش را در يك نقطه در زمان و مجموعه يا فضا است.


نمونه گرافيك و يا عملياتي كه عصاره نمونه از سيگنال پيوسته است. نظري نمونه ايده آل توليد نمونه معادل ارزش لحظه از سيگنال پيوسته در نقاط مورد نظر.

◄   نايكوئيست ، نمونه برداري قضيه شانون:
براي راحتي ، ما كه با سيگنال هاي متفاوت هم بحث كنند. با اين حال ، همان نتايج را مي توانيد به سيگنال هاي مختلف در فضا استفاده و يا به هر ابعاد ديگر و نتايج مشابه را در دو يا بيشتر از ابعاد به دست آمد.
اجازه دهيد ايكس (تي) مي شود سيگنال پيوسته است كه به نمونه و نمونه گيري است كه با اندازه گيري مقدار سيگنال پيوسته به هر ثانيه تي ، است كه به نام فاصله نمونه برداري انجام مي شود. به اين ترتيب ، سيگنال نمونهبرداري اكس نفر [] داده شده توسط:
اكس [نفر] = ايكس (nT) ، با تعداد = 0 ، 1 ، 2 ، 3 ،...
فركانس نمونه گيري يا نمونه برداري خرامان نرخ به عنوان تعدادي از نمونه به دست آمده در يك ثانيه و يا تعريف خرامان = 1 / T. نرخ نمونه برداري است كه با هرتز اندازه گيري و يا در نمونه هاي در هر ثانيه.

اما هم اكنون مي توانيد بپرسيد: تحت چه شرايطي ممكن است براي بازسازي سيگنال اصلي دقيقا و به طور كامل (بازسازي كامل)؟

پاسخ جزئي است قضيه نمونه برداري نايكوئيست ، شانون ، فراهم مي كند كه كافي است (اما هميشه لازم نيست) كه تحت آن شرايط بازسازي كامل امكان پذير است ارائه شده. نمونه برداري حداقل تضمين هاي دادرسي قضيه كه سيگنال هاي bandlimited (به عنوان مثال ، سيگنال هاي كه فركانس حداكثر) را مي توان بازسازي خود را كاملا از نسخه نمونه ، اگر نرخ نمونه برداري است كه بيش از دو برابر حداكثر فركانس. بازسازي در اين مورد را مي توان با استفاده از دست Whittaker - شانون فرمول درج.
فركانس برابر با نيمي از نرخ نمونه برداري است بنابراين محدود در بالاترين فراواني است كه مي تواند unambiguously توسط سيگنال نمونه برداري شده ، بيان كرد. اين فركانس (نيمه نرخ نمونهبرداري) ناميده مي شود فركانس نايكوئيست نمونه برداري از سيستم. فركانس هاي بالاتر از فركانس نايكوئيست fN را مي توان در سيگنال نمونه مشاهده شده ، اما فركانس آنها مبهم است. به عبارت ديگر ، مولفه فركانس با فركانس اف مي توانند از ساير اجزاء با فركانس NfN + و NfN ج -- براي اعداد صحيح غير صفر ج ن اين ابهام است كه به نام aliasing نمي شود نيست. كه مسئوليت رسيدگي به اين مشكل به عنوان آرامي تا حد امكان ، بيشتر سيگنال هاي آنالوگ با فيلتر ضد aliasing (معمولا يك فيلتر پايين گذر با قطع نزديك به فركانس نايكوئيست فيلتر شده) قبل از تبديل به نمايندگي نمونه گسسته است.

◄   دوره رصد:
مدت زمان بررسي محدوده زماني كه در طي آن يك سري از نمونه داده ها در فواصل منظم جمع آوري شده است. در سطح وسيع تر ، آن را مي توانيد به هر دوره خاص كه در طي آن مجموعه اي از نقاط داده ها جمع آوري مراجعه ، صرف نظر از اينكه آيا يا نه داده است تناوبي در طبيعت. بنابراين محقق ممكن است از بروز زلزله و سونامي در طول مدت زمان خاص مطالعه ، مانند يك سال يا قرن.
مدت زمان بررسي است به سادگي محدوده زماني است كه طي آنها مورد مطالعه قرار داده است ، صرف نظر از اينكه داده ها را گرد نشان دهنده مجموعه اي از وقايع گسسته با زمان بندي دلخواه در داخل فاصله ، يا اينكه آيا اين نمونه ها به صراحت به فواصل زماني مشخص فرعي محدود شده است.

◄   مفهوم عملي:
در عمل ، سيگنال پيوسته است نمونه با استفاده از مبدل آنالوگ به ديجيتال (ADC) ، دستگاه هاي غير ايده آل ها با محدوديت هاي مختلف فيزيكي است. اين منجر به انحراف از قابليت هاي بازسازي تئوري كامل ، مجموعا به عنوان اعوجاج مي گويند.

◄   انواع اعوجاج مي تواند رخ دهد ، از جمله:
Aliasing. پيش شرط نمونه گيري قضيه اين است كه سيگنال bandlimited شود. با اين حال ، در عمل ، هيچ سيگنال زمان محدود را مي توان bandlimited. از آنجا كه سيگنال هاي مورد علاقه تقريبا هميشه به زمان محدود (به عنوان مثال ، در بيشتر پوشا طول عمر دستگاه را در نمونه سوال) ، چنين بر مي آيد كه آنها bandlimited نيست. با اين حال ، با طراحي نمونه بردار با باند نگهبان مناسب ، ممكن است براي به دست آوردن خروجي است كه به عنوان دقيق در صورت لزوم.
اثر ادغام و يا اثر ديافراگم. اين نتايج از اين واقعيت است كه به عنوان نمونه به طور متوسط هم در داخل منطقه نمونه به دست آمده ، و نه تنها بودن برابر با مقدار سيگنال در لحظه نمونه برداري. اثر ادغام شده است به آساني قابل توجه در عكاسي هنگام قرار گرفتن در معرض بيش از حد طولاني و ايجاد تيرگي در عكس. دوربين ايده آل خواهد بود زمان قرار گرفتن در معرض از صفر داشته باشد. در نمونه مبتني بر خازن و نگه مدار ، اثر ادغام شده است به خاطر معرفي خازن بلافاصله نمي تواند تغيير ولتاژ نمونه بنابراين نياز به غير صفر عرض.
لرزش و يا انحراف از فواصل نمونه زمان دقيق.
سر و صدا ، سر و صدا از جمله سنسور حرارتي ، مدار آنالوگ سر و صدا ، و غيره.
كشت ميزان خطا را محدود كرده ، ناشي از عدم توانايي براي مقدار خروجي ADC براي تغيير به اندازه كافي سريع باشد.
تعيين ميزان به عنوان يك نتيجه از دقت متناهي از كلماتي را كه نشان دهنده ارزش ها تبديل شده است.
به دليل اثرات غير خطي از نقشه برداري از ولتاژ ورودي به خطا تبديل خروجي ارزش (علاوه بر اثرات تدريج).
متعارف ، عملي ديجيتال به آنالوگ مبدل (مبدل عددي به قياسي) آيا دنباله اي از انگيزه هاي ديراك (خروجي نيست به طوري كه اگر ايده آل فيلتر پايين گذر ، در نتيجه سيگنال اصلي قبل از نمونه گيري) ، اما به جاي خروجي دنباله اي از ارزش هاي ثابت و يا تكهاي پالس مستطيلي است. اين به اين معني است كه اثر ذاتي نگه صفر منظور در پاسخ فركانس موثر مبدل عددي به قياسي كه منجر به رول - خفيف كردن از كسب در فركانسهاي بالا (از دست دادن 3.9224 دسي بل در فركانس نايكوئيست وجود دارد). اين صفر سفارش اثر برگزار نتيجه از عمل از برگزاري مبدل عددي به قياسي است و با توجه به نمونه و نگه كه ممكن است قبل از ADC معمولي است كه اغلب نه به عنوان اشتباه. مبدل عددي به قياسي نيز مي تواند از اشتباهات عصباني شدن ، سر و صدا ، slewing رنج مي برند ، و نقشه برداري هاي غير خطي از ارزش ورودي به ولتاژ خروجي است.

لرزش ، سر و صدا ، و تعيين ميزان اغلب توسط مدل سازي آنها را به عنوان تجزيه و تحليل خطاهاي تصادفي ارسال به ارزش نمونه. يكپارچگي و صفر سفارش اثر برگزار مي تواند به عنوان شكلي از تجزيه و تحليل پايين گذر فيلتر شده باشد. غير linearities اعم از ADC مبدل عددي به قياسي هستند و يا با جايگزيني ايده آل نگاشت تابع خطي با تابع غير خطي پيشنهاد قرار گرفت.

◄   كاربردها:
      
+   نمونه صوتي
          
نرخ نمونه برداري
هنگامي كه لازم است براي گرفتن پوشش صوتي كامل 20-20،000 هرتز از محدوده شنوايي انسان ، مانند هنگامي كه موسيقي ضبط شده و يا انواع مختلفي از حوادث صوتي ، شكل موج هاي صوتي معمولا در 44.1 كيلوهرتز (سي دي) نمونه ، 48 كيلوهرتز (صوتي حرفه اي) ، و يا 96 كيلوهرتز. تقريبا دو برابر نرخ مورد نياز در نتيجه از قضيه نايكوئيست است.

شده است وجود دارد روند صنعت نسبت به نرخ نمونه برداري و فراتر از الزامات پايه اي ؛ 96 كيلوهرتز و حتي 192 هرتز در دسترس هستند. اين در تضاد با آزمايش هاي آزمايشگاهي ، كه نتوانسته اند نشان مي دهد كه فركانس صوت قابل شنيدن هستند به ناظران بشر ، اما در برخي موارد براي تلفن هاي موبايل ارتباط برقرار كردن با صوت انجام و زير و بم كردن بخشي از طيف فركانس قابل شنيدن (اعوجاج intermodulation). قابل توجه است كه اعوجاج موجود در intermodulation صوتي زندگي نمي كردند و پس از آن نشان دهنده فن رنگرزي مصنوعي به صدا زندگي مي كنند.
يكي از مزاياي بالاتر از نرخ نمونه برداري اين است كه آنها مي توانند صافي پايين گذر نيازهاي طراحي براي ADCs DACs و آرامش اما با مدرن oversampling مبدل هاي سيگما دلتا ، اين مزيت است كه كمتر اهميت دارد.

         
بيت عمق (تدريج)
صوتي معمولا در 8 ثبت -- ، 16 -- و 20 بيتي عمق ، كه عملكرد سيگنال حداكثر نظري نسبت به تدريج سر و صدا (SQNR) براي موج سينوسي خالص ، حدود ، 49.93 دسي بل ، 98.09 و 122.17 دسي بل دسيبل . هشت بيتي هاي صوتي به طور كلي مورد استفاده قرار نيست به علت اختلال تدريج برجسته و ذاتي (كم حداكثر SQNR) ، اگر چه قانون و زير قانون 8 بيتي encodings بسته تر به وضوح 8 بيت در حالي كه افزايش در كل اعوجاج هارمونيكي. سي دي هاي صوتي با كيفيت است در 16 بيت ثبت شده است. در عمل ، نه stereos مصرف كننده بيشتر مي توانيد بسياري از توليد بيش از 90 دسي بل از محدوده ديناميكي ، اگر چه برخي مي تواند بيش از 100 دسي بل. نويز حرارتي محدوديت تعداد واقعي بيت است كه مي تواند در تدريج استفاده مي شود. تعداد كمي از سيستم هاي آنالوگ را سيگنال نسبت به نويز (SNR) بيش از 120 دسي بل ، در نتيجه ، شرايط چند خواهد شد نياز به بيش از 20 بيتي تدريج.
براي پخش و ضبط نمي اهداف ، تجزيه و تحليل مناسب از سطح نمونه برنامه در سراسر سيستم صوتي نشان مي دهد كه قابليت هاي خوب مهندسي مواد 16 بيتي به مراتب بيش از كساني كه از بهترين سيستم هاي سلام ، في ، با سر و صدا ميكروفون و بلندگو كه headroom عوامل محدود كننده واقعي

      
+   نمونه گفتار
سيگنال هاي گفتار ، يعني ، سيگنال هاي مورد نظر براي اجراي سخنراني فقط انسان ، مي تواند معمولا در ميزان بسيار پايين تر مي شود نمونه. براي بسياري از واج ، تقريبا تمام انرژي در 5Hz - 4 كيلوهرتز گستره موجود ، اجازه مي دهد نرخ نمونه برداري 8 كيلوهرتز از. اين نرخ نمونه برداري استفاده شده توسط تقريبا تمام سيستم هاي تلفني ، كه استفاده از نمونه گيري G.711 و مشخصات تدريج مي باشد.

◄   فيلم نمونه برداري:
تعريف استاندارد تلويزيون (SDTV) استفاده مي كند يا توسط 720 در 480 پيكسل (ايالات متحده NTSC 525 خط) و يا 704 توسط 576 پيكسل (انگلستان پال 625 خط) را براي منطقه تصوير قابل مشاهده است.
تلويزيون وضوح بالا (HDTV) در حال حاضر سه استاندارد در حال حركت به سوي مراجعه كننده به دستگاه به عنوان 720p (مترقي) ، 1080i (interlaced) و 1080p (مترقي ، همچنين به عنوان كامل - HD شناخته مي شود) كه همه آسان تر ، آماده 'قادر خواهد بود تا صفحه نمايش .
داستان از امتيازات نمونه (محور y) در مقابل فركانس لبه فوقاني (اكس محور) را براي گروه از عرض 1 ؛ grays مناطق هستند كه تركيب "" اجازه در اين معني كه هيچ دو فركانس در باند به نام مستعار فركانس مشابه دارد. نواحي تيره تر خاكستري متناظر با undersampling با كمترين rate.When نمونه مجاز يكي از نمونه هاي سيگنال bandpass در نرخ پايين تر از نرخ نايكوئيست ، نمونه ها برابر با نمونه اي از نام مستعار با فركانس پايين و فركانس بالا سيگنال اصلي سيگنال هنوز هم منحصر به فرد ارائه شود و بازيابي اگر طيف از نام مستعار خود را مي كند بيش از نيمي از نرخ نمونه برداري رد نشد. undersampling چنين است همچنين به عنوان نمونه bandpass ، نمونه برداري هماهنگ ، اگر نمونه شناخته مي شود ، و اگر به مستقيم تبديل ديجيتال است.
 

 

 

 

 

گروه علمي فدک

کليه مطالب ارسالي با نام اشخاص و ذکر منبع در اين سايت درج مي شود

راهنما  |  آمار سايت  |  درباره ما  |  تماس با ما  |  نظر خواهي  | آرشيو  |  عضويت در سايت