訊號經過抽樣,並且滿足抽樣定理,真的不會丟失資訊?

時間 2021-06-19 16:54:44

1樓:知之為知之

我認為只要是抽樣,就一定發生了資訊的丟失,首先這符合我們的認知,丟失的東西無法復原。上面幾位的說法總體來說是沒有太大問題的,但是忽視了乙個細節,那就是截止頻率的概念,試問有哪些函式的傅利葉變換後的頻寬是有限的。現實中的訊號處理中變換成頻域後永遠是無限頻寬的,使用抽樣定理是一定發生頻譜混疊的,有位朋友用的是已經抗混疊後的頻域波形來說明問題,但是這已經是加工後的波形。

還有乙個值得注意的問題,當訊號變成非物理的時候,確實有訊號可以實現有限頻寬,滿足抽樣定理後可以發現訊號的資訊抽樣後仍被保留下來。這是反常識的。至於為什麼我也不大清楚。

2樓:王珂

真的可以不會。

因為訊號的資訊是否全部保留,並不應該在時域觀察,或者說,在時域觀察並不「顯然」。

訊號在時域雖然被打散碎了一地,但是從傅利葉變換後的頻域看,只要訊號有效頻譜完全保留,隨後如果我們用低通濾波器這種「膠水」,是可以將打散的顆粒「粘」在一起的。

那麼,多「散」就無法「粘」在一起了呢?

這就要求取樣得足夠密,取樣頻率要高於訊號的有效最高頻譜的兩倍,取樣後才可以無損復原。

為什麼是兩倍呢?

因為在時域用衝激串取樣,在頻域相當於用衝激串進行「卷積」,相當於對基帶頻譜進行複製然後搬移。

如果取樣頻率低於2倍訊號的最高頻率,那在頻域經過衝激串「複製」「搬移」之後的頻譜就會和基帶頻譜發生「混疊」,也就是胳膊和胳膊攪在一起了。如下圖(c):

如果這樣,再用低通濾波器復原就會失真,無論用多麼理想的低通濾波器都沒用,因為頻譜本身已經失真了。

因此,需要保證如圖(b)所示,頻譜高低部分之間留有足夠的「間隙」。然後用低通濾波器把基帶頻譜「過濾」出來即可,這個濾波器在工程上往往是乙個電容,或者有源濾波器。

當然,在取樣之前,還需要通過「抗混疊濾波器」,就是首先用一把刀,將頻譜有效頻率後面的高頻分量清理乾淨,防止高頻分量經過複製搬移後,蔓延到基帶,影響有效的頻譜。

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