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采样定理

指数 采样定理

在数字信号处理领域,采样定理是连续信号(通常称作“模拟信号”)与离散信号(通常称作“数字信号”)之间的一个基本桥梁。它确定了信号带宽的上限,或能捕获连续信号的所有信息的离散采样信号所允许的采样频率的下限。 严格地说,定理仅适用于具有傅里叶变换的一类数学函数,即频率在有限区域以外为零(参照图1)。离散时间傅里叶变换(的一种形式)提供了实际信号的解析延拓,但只能近似该条件。直观上我们希望,当把连续函数化为采样值(叫做“样本”)的离散序列并插值到连续函数中,结果的保真度取决于原始采样的密度(或采样率)。采样定理介绍了对带宽限制的函数类型来说保真度足够完整的采样率的概念;在采样过程中"信息"实际没有损失。定理用函数的带宽来表示采样率。定理也导出了一个数学上理想的原连续信号的重构公式。 该定理没有排除一些并不满足采样率准则的特殊情况下完整重构的可能性。(参见下文非基带信号采样,以及壓縮感知。) 奈奎斯特–香农采样定理的名字是为了紀念哈里·奈奎斯特和克劳德·香农。该定理也被、等人独立发现。所以它还叫做奈奎斯特–香农–科特尔尼科夫定理、惠特克–香农–科特尔尼科夫定理、惠特克–奈奎斯特–科特尔尼科夫–香农定理及插值基本定理。.

目录

  1. 49 关系: 印刷四分色模式单边带调制反鋸齒取樣壓縮感知奈奎斯特频率带宽带通滤波器丹尼斯·加博尔三原色光模式三角积分亨利·藍道低通滤波器信号信号 (信息论)像素傅里叶变换傅里叶级数哈里·奈奎斯特凸優化函数充分必要条件光學頻譜克劳德·香农图像传感器CIE1931色彩空间矩形函数离散信号离散时间傅里叶变换点扩散函数狄拉克δ函数莫列波紋连续信号阶跃函数采样定理采样率降采样HSL和HSV色彩空间Lab色彩空间Sinc函数Sinc滤波器插值正弦曲線混疊有噪信道编码定理数字信号处理数值稳定性數位類比轉換器時頻分析

  2. 信息论
  3. 理论计算机科学数学定理
  4. 電信理論

印刷四分色模式

印刷四分色模式(CMYK)是彩色印刷时采用的一种套色模式,利用色料的三原色混色原理,加上黑色油墨,共計四种颜色混合疊加,形成所謂「全彩印刷」。四种标准颜色是:.

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单边带调制

在无线电通信中,单边带调制(SSB)或单边带抑制载波(SSB-SC),是一种可以更加有效的利用电能和带宽的调幅技术。调幅技术输出的调制信号带宽为源信号的两倍。单边带调制技术可以避免带宽翻倍,同时避免将能量浪费在载波上,不过因为设备变得复杂,成本也会增加。.

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反鋸齒

反鋸齒(anti-aliasing,簡稱AA),也译为抗锯齿或边缘柔化、消除混叠、抗图像折叠失真等。它是一种消除显示器输出的画面中图物边缘出现凹凸锯齿的技術,那些凹凸的锯齿通常因为高解析度的訊號以低解析度表示或无法准确运算出3D图形坐标定位時所導致的图形混叠(aliasing)而产生的,反鋸齒技术能有效地解决这些问题。它通常被用在在數字信號處理、數位攝影、電腦繪圖與數码音效等方面,柔化被混叠的数字信号。.

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取樣

在信号处理领域,采样是将信号从连续时间域上的模拟信号转换到离散时间域上的离散信号的过程,以采样器实现。通常采样与量化联合进行,模拟信号先由采样器按照一定时间间隔采样获得时间上离散的信号,再经模数转换器(ADC)在数值上也进行离散化,从而得到数值和时间上都离散的数字信号。很多情况下所说的“采样”就是指这种采样与量化结合的过程。 通过采样得到的信号,是连续信号(例如,现实生活中的表示压力或速度的信号)的离散形式。连续信号通常每隔一定的时间间隔被模数转换器(ADC)采样,当时时间点上的连续信号的值被表现为离散的,或量化的值。 这样得到的信号的离散形式常常给数据带来一些误差。误差主要来自于两个方面,与连续模拟信号频谱有关的采样频率,以及量化时所用的字长。采样频率指的是对连续信号采样的频度。它代表了离散信号在和时域和空间域上的精确度。字长(比特的数量)用来表示离散信号的值,它体现了信号的大小的精确性。 在一个理论采样器中,一个连续信号乘以将产生另外一个连续信号。只有当信号被量化之后它才变成数字信号,所有三个指数都被离散化。 信号处理中的基础定理采样定理指出,被采样信号不能被清晰地表示出频率超过采样频率一半的组成信号。这个频率(采样频率的一半)称为奈奎斯特频率。超过奈奎斯特频率的频率N能够在数字信号中看到,但是它们的频率是不确定的。也就是说,一个频率为f的成份频率不能从其它的成份频率2N-f、2N+f、4N-f等中区分开来。这个不确定性称为混叠。为了更加完美地处理这个问题,许多模拟信号在转换成数字表示之前使用抗混叠滤波器(通常是低通滤波器)滤除高于奈奎斯特频率的频率分量。 采样定理的推广定理指出,最高频率超过奈奎斯特频率的信号同样能够被采样,前提是已知这一信号的频带范围,并且信号带宽与采样频率须满足一定的关系。 在采样定理的约束的范围内,最初的信号能够在来自于理想样品集合的采样值的精度范围内被完全地重建起来。重建的信号是使用每个样品衡量一个Sinc函数并且使用奈奎斯特-香农插值公式累加结果得到的。.

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壓縮感知

压缩感知(Compressed sensing),也被称为压缩采样(Compressive sampling)或稀疏采样(Sparse sampling),是一种寻找欠定线性系统的稀疏解的技术。压缩感知被应用于电子工程尤其是信号处理中,用于获取和重构稀疏或可压缩的信号。這個方法利用訊號稀疏的特性,相較於奈奎斯特理論,得以從較少的測量值還原出原來整個欲得知的訊號。核磁共振就是一個可能使用此方法的應用。这一方法至少已经存在了四十年,由于David Donoho、Emmanuel Candès和陶哲轩的工作,最近这个领域有了长足的发展。近幾年,為了因應即將來臨的第五代移動通信系統,壓縮感知技術也被大量應用在無線通訊系統之中,獲得了大量的關注以及研究。.

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奈奎斯特频率

奈奎斯特频率(Nyquist频率)是离散信号系统采样频率的一半,因哈里·奈奎斯特或奈奎斯特-香农采样定理得名。采样定理指出,只要离散系统的奈奎斯特频率高于被采样信号的最高频率或带宽,就可以避免混叠现象。 从理论上说,即使奈奎斯特频率恰好大于信号带宽(但不可相等),也足以通过信号的采样重建原信号。但是,重建信号的过程需要以一个低通滤波器或者带通滤波器将在奈奎斯特频率之上的高频分量全部滤除,同时还要保证原信号中频率在奈奎斯特频率以下的分量不发生畸变,而这是不可能实现的。在实际应用中,为了保证抗混叠滤波器的性能,接近奈奎斯特频率的分量在采样和信号重建的过程中可能会发生畸变。因此实际应用中信号带宽并不能无限接近奈奎斯特频率,具体的情况要看所使用的滤波器的性能。 例如,CD音频信号的采样频率为44100Hz,那么它的奈奎斯特频率就是22050 Hz,这是CD音频数据所能表现的最高频率。如果选择的抗混叠滤波器(此处为低通滤波器)的过渡带宽为2000 Hz,这种情况下的截止频率最高只能为20050 Hz,而高于20050 Hz的信号能量都会被滤除。 需要注意的是,奈奎斯特频率必须严格大于信号包含的最高频率。如果信号中包含的最高频率恰好为奈奎斯特频率,那么在这个频率分量上的采样会因为相位模糊而有无穷多种该频率的正弦波对应于离散采样,因此不足以重建为原来的连续时间信号。.

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带宽

带宽(Bandwidth)指信号所占据的频带--宽度;在被用来描述信道时,带宽是指能够有效通过该信道的信号的最大频带--宽度。对于模拟信号而言,带寬又称为频寬,以赫兹(Hz)为单位。例如模拟语音电话的信号带宽为3400Hz,一个PAL-D电视频道的带宽为8MHz(含保护带宽)。对于数字信号而言,带宽是指单位时间内链路能够通过的数据量。例如ISDN的B信道带宽为64Kbps。由于数字信号的传输是通过模拟信号的调制完成的,为了与模拟带宽进行区分,数字信道的带宽一般直接用波特率或符号率来描述。 带宽在信息论、无线电、通信、信号处理和波谱学等领域都是一个核心概念。.

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带通滤波器

一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。 一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带,例如在通带内没有增益或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉,另外,通带外的转换在极小的频率范围完成。实际上,并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉,尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象,并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。通常,滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好,这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而,随着滚降范围越来越小,通带就变得不再平坦—开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显,这种效应称为吉布斯现象(Gibbs phenomenon)。 除了电子学和信号处理领域之外,带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域,很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据,这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。 在频带较低的截止频率f1和较高的截止频率f2之间是共振频率,这里滤波器的增益最大,滤波器的带宽就是f2和f1之间的差值。.

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丹尼斯·加博尔

#重定向 加博尔·德奈什.

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三原色光模式

三原色光模式(RGB color model),又称RGB颜色模型或红绿蓝颜色模型,是一种加色模型,将红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三原色的色光以不同的比例相加,以产生多种多样的色光。 RGB颜色模型的主要目的是在电子系统中检测,表示和显示图像,比如电视和电脑,但是在传统摄影中也有应用。在电子时代之前,基于人类对颜色的感知,RGB颜色模型已经有了坚实的理论支撑。 RGB是一种依赖于设备的颜色空间:不同设备对特定RGB值的检测和重现都不一样,因为颜色物质(荧光剂或者染料)和它们对红、绿和蓝的单独响应水平随着制造商的不同而不同,甚至是同样的设备不同的时间也不同。.

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三角积分

三角积分是含有三角函数的一种积分。一些简单的含有三角函数的积分,可在三角函数积分表中找到。.

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亨利·藍道

亨利·雅各·藍道(Henry Jacob Landau)是美國的數學家,研究信息论,特別是函數以及矩的相關研究。 藍道分別在1953年、1955年及1957年在哈佛大學獲得文学士、文學碩士及哲學博士,博士論文是On Canonical Conformal Maps of Multiply Connected Regions,由拉斯·阿尔福斯及指導。 藍道在畢業後,曾在普林斯頓的普林斯頓高等研究院二次擔任客座成員,也在纽约市立大学、香港中文大學及哥伦比亚大学擔任客座教授,最後成為貝爾實驗室的技術人員成員。.

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低通滤波器

低通滤波器(Low-pass filter)容许低频信号通过,但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器,或高音消除滤波器。 高通滤波器则相反,而带通滤波器则是高通滤波器同低通滤波器的组合。 低通滤波器概念有许多不同的形式,其中包括电子线路(如音频设备中使用的hiss滤波器、平滑数据的数字算法、音障(acoustic barriers)、图像模糊处理等等)。低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数(moving average)所起的作用;这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。.

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信号

信号(Signal)可以指:.

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信号 (信息论)

在通讯系统、信号处理或者电子工程等技术领域中,信号是“传递有关一些现象的行为或属性的信息的函数。” 在现实世界中,任何随时间或者空间变化的量(如影像)都是潜在的信号,它们可能会提供一个物理系统的状态信息,或在不同观察者之间传达消息等。《IEEE信号处理汇刊》阐述“信号”一词如下: 信号的其他例子如传递温度信息的热电偶输出,传递酸度信息的pH计输出。 一般来说,信号通常由传感器提供,而且通常用换能器将能量从原始形式转换为其他形式。例如,麦克风的声学信号转换为电压波形,而一个扬声器做相反的事情。.

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像素

--,為影像顯示的基本單位,譯自英文「pixel」,pix是英语单词picture的常用简写,加上英语单词“元素”element,就得到pixel,故“像素”表示「畫像元素」之意,有時亦被稱為pel(picture element)。每个这样的訊息元素不是一个点或者一个方块,而是一个抽象的取樣。仔细處理的话,一幅影像中的像素可以在任何尺度上看起来都不像分离的点或者方块;但是在很多情况下,它们采用点或者方块显示。每個像素可有各自的顏色值,可採三原色顯示,因而又分成紅、綠、藍三種子像素(RGB色域),或者青、品红、黄和黑(CMYK色域,印刷行业以及打印机中常见)。照片是一个个取樣点的集合,在影像没有经过不正确的/有损的压缩或相机镜头合适的前提下,單位面積内的像素越多代表解析度越高,所顯示的影像就會接近于真实物体。.

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傅里叶变换

傅里叶变换(Transformation de Fourier、Fourier transform)是一种線性积分变换,用于信号在时域(或空域)和频域之间的变换,在物理学和工程学中有许多应用。因其基本思想首先由法国学者约瑟夫·傅里叶系统地提出,所以以其名字来命名以示纪念。实际上傅里叶变换就像化学分析,确定物质的基本成分;信号来自自然界,也可对其进行分析,确定其基本成分。 经傅里叶变换生成的函数 \hat f 称作原函数 f 的傅里叶变换、亦称频谱。在許多情況下,傅里叶变换是可逆的,即可通过 \hat f 得到其原函数 f。通常情况下,f 是实数函数,而 \hat f 则是复数函数,用一个复数来表示振幅和相位。 “傅里叶变换”一词既指变换操作本身(将函数 f 进行傅里叶变换),又指该操作所生成的复数函数(\hat f 是 f 的傅里叶变换)。.

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傅里叶级数

在数学中,傅里叶级数(Fourier series, )是把类似波的函数表示成简单正弦波的方式。更正式地说,它能将任何周期函数或周期信号分解成一个(可能由无穷个元素组成的)简单振荡函数的集合,即正弦函数和余弦函数(或者,等价地使用复指数)。离散时间傅里叶变换是一个周期函数,通常用定义傅里叶级数的项进行定义。另一个应用的例子是Z变换,将傅里叶级数简化为特殊情形 |z|.

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哈里·奈奎斯特

哈里·奈奎斯特(Harry Nyquist,Harry Theodor Nyqvist,),瑞典裔美國物理學家,通訊理論的奠基者之一。.

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凸優化

凸優化,或叫做凸最優化,凸最小化,是數學最優化的一個子領域,研究定義於凸集中的凸函數最小化的問題。凸優化在某種意義上說較一般情形的數學最優化問題要簡單,譬如在凸優化中局部最優值必定是全局最優值。凸函數的凸性使得凸分析中的有力工具在最優化問題中得以應用,如次导数等。 凸優化應用於很多學科領域,諸如自動控制系統,信號處理,通訊和網絡,電子電路設計,數據分析和建模,統計學(最優化設計),以及金融。在近來運算能力提高和最優化理論發展的背景下,一般的凸優化已經接近簡單的線性規劃一樣直捷易行。許多最優化問題都可以轉化成凸優化(凸最小化)問題,例如求凹函數f最大值的問題就等同於求凸函數 -f最小值的問題。.

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函数

函數在數學中為兩集合間的一種對應關係:輸入值集合中的每項元素皆能對應唯一一項輸出值集合中的元素。例如實數x對應到其平方x2的關係就是一個函數,若以3作為此函數的輸入值,所得的輸出值便是9。 為方便起見,一般做法是以符號f,g,h等等來指代一個函數。若函數f以x作為輸入值,則其輸出值一般寫作f(x),讀作f of x。上述的平方函數關係寫成數學式記為f(x).

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充分必要条件

充分必要條件(sufficient and necessary condition)簡稱為充要條件。 在逻辑学中:.

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光學頻譜

光学频谱,简称光谱,是复色光通过色散系统(如光栅、棱镜)进行分光后,依照光的波长(或频率)的大小顺次排列形成的图案。光谱中的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的唯一部分,在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。光谱并没有包含人類大脑視覺所能区别的所有颜色,譬如褐色和粉红色,其原因是粉红色并不是由单色组成,而是由多种色彩组成的。参见颜色。.

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克劳德·香农

克劳德·艾尔伍德·香农(Claude Elwood Shannon,),美国数学家、电子工程师和密码学家,被誉为信息论的创始人。 香农是密西根大學學士,麻省理工學院博士。 1948年,香农发表了划时代的论文——通信的数学原理,奠定了现代信息论的基础。不仅如此,香农还被认为是数字计算机理论和数字电路设计理论的创始人。1937年,21岁的香农是麻省理工學院的硕士研究生,他在其硕士论文中提出,将布尔代数应用于电子领域,能够构建并解决任何逻辑和数值关系,被誉为有史以来最具水平的硕士论文之一。二战期间,香农为军事领域的密码分析——密码破译和保密通信——做出了很大贡献。.

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图像传感器

感光元件,是一种将光学影像转换成电子信号的设备,广泛应用在数码相机和其他电子光学设备中。早期的图像传感器采用模拟信号,如摄像管(video camera tube)。如今,图像传感器主要分为感光耦合元件(charge-coupled device, CCD)和互补式金属氧化物半导体有源像素传感器(CMOS Active pixel sensor)两种。.

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CIE1931色彩空间

在颜色感知的研究中,CIE 1931 XYZ色彩空间(也叫做CIE 1931色彩空间)是其中一個最先採用數學方式來定義的色彩空间,它由国际照明委员会(CIE)於1931年创立。 CIE XYZ色彩空間是從1920年代後期W. David Wright(Wright 1928)和John Guild(Guild 1931)做的一系列實驗中得出的。他們的實驗結果合併到了CIE RGB色彩空間的規定中,CIE XYZ色彩空間再從它得出。本文即闡述這兩種色彩空間。.

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矩形函数

矩形函数的定义为, 0 & \mbox |t| > \frac \\ \frac & \mbox |t|.

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离散信号

离散信号是在连续信号上采样得到的信号。与连续信号的自变量是连续的不同,离散信号是一个序列,即其自变量是“离散”的。这个序列的每一个值都可以被看作是连续信号的一个采样。由于离散信号只是采样的序列,并不能从中获得采样率,因此采样率必须另外存储。以时间为自变量的离散信号为离散时间信号。 离散信号并不等同于数字信号。数字信号不仅是离散的,而且是经过量化的。即,不仅其自变量是离散的,其值也是离散的。因此离散信号的精度可以是无限的,而数字信号的精度是有限的。而有着无限精度,亦即在值上连续的离散信号又叫抽样信号。所以离散信号包括了数字信号和抽样信号。 实际的离散信号都是从连续信号采样而来,由此引出了采样定理。.

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离散时间傅里叶变换

在数学中,离散时间傅里叶变换(DTFT,Discrete-time Fourier Transform)是傅里叶分析的一种形式,适用于连续函数的均匀间隔采样。离散时间是指对采样间隔通常以时间为单位的离散数据(样本)的变换。仅根据这些样本,它就可以产生原始连续函数的连续傅里叶变换的的以频率为变量的函数。在采样定理所描述的一定理论条件下,可以由DTFT完全恢复出原来的连续函数,因此也能从原来的离散样本恢复。DTFT本身是频率的连续函数,但可以通过离散傅里叶变换(DFT)很容易计算得到它的离散样本(参见对DTFT采样),而DFT是迄今为止现代傅里叶分析最常用的方法。 这两种变换都是可逆的。离散时间傅里叶逆变换得到的是原始采样数据序列。离散傅里叶逆变换是原始序列的周期求和。快速傅里叶变换(FFT)是用于计算DFT的一个周期的算法,而它的逆变换会产生一个周期的离散傅里叶逆变换。.

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点扩散函数

点扩散函数(point spread function,简称PSF)是描述光学系统对点源解析能力的函数。因为点源在经过任何光学系统后都会由于衍射而形成一个扩大的像点,通过测量系统的点扩展函数,能够更准确地提取图像信息。.

查看 采样定理和点扩散函数

狄拉克δ函数

在科學和數學中,狄拉克函數或簡稱函數(譯名德爾塔函數、得耳他函數)是在實數線上定義的一個廣義函數或分佈。它在除零以外的點上都等於零,且其在整個定義域上的積分等於1。函數有時可看作是在原點處无限高、无限细,但是总面积为1的一個尖峰,在物理上代表了理想化的質點或点电荷的密度。 從純數學的觀點來看,狄拉克函數並非嚴格意義上的函數,因為任何在擴展實數線上定義的函數,如果在一個點以外的地方都等於零,其總積分必須為零。函數只有在出現在積分以內的時候才有實質的意義。根據這一點,函數一般可以當做普通函數一樣使用。它形式上所遵守的規則屬於的一部分,是物理學和工程學的標準工具。包括函數在內的運算微積分方法,在20世紀初受到數學家的質疑,直到1950年代洛朗·施瓦茨才發展出一套令人滿意的嚴謹理論。嚴謹地來說,函數必須定義為一個分佈,對應於支撐集為原點的概率測度。在許多應用中,均將視為由在原點處有尖峰的函數所組成的序列的極限(),而序列中的函數則可作為對函數的近似。 在訊號處理上,函數常稱為單位脈衝符號或單位脈衝函數。δ函數是對應於狄拉克函數的離散函數,其定義域為離散集,值域可以是0或者1。.

查看 采样定理和狄拉克δ函数

莫列波紋

莫列波紋(Moiré pattern),又譯為摩尔纹、莫爾條紋、疊紋、水狀波紋,是一種在柵欄狀條紋重疊下所產生的干涉影像。.

查看 采样定理和莫列波紋

连续信号

连续信号或称连续时间信号是指定义在实数域的信号,自变量(一般是时间)的取值连续。若信号的幅值和自变量均连续,则称为模拟信号。 根据实数的性质,时间参数的连续性意味着信号的值在时间的任意点均有定义。 一个典型的无限时间信号为: 上述信号有范围限制的例子为: 作为物理信号,连续信号的值必然有一定的范围。 任何模拟信号都是连续信号,数字信号处理中的离散信号可以通过对连续信号采样和量化得到。 连续信号也可以定义在其他自变量上,一个常用的例子是定义在空间上的连续信号,如图像处理中一般定义在二维平面上。 Category:数字信号处理.

查看 采样定理和连续信号

阶跃函数

在数学中,如果实数域上的某个函数可以用半开区间上的指示函数的有限次线性组合来表示,那么这个函数就是阶跃函数,或者叫赫维赛德函数。换一种不太正式的说法就是,阶跃函数是有限段分段常数函数的组合。 假设已知:.

查看 采样定理和阶跃函数

采样定理

在数字信号处理领域,采样定理是连续信号(通常称作“模拟信号”)与离散信号(通常称作“数字信号”)之间的一个基本桥梁。它确定了信号带宽的上限,或能捕获连续信号的所有信息的离散采样信号所允许的采样频率的下限。 严格地说,定理仅适用于具有傅里叶变换的一类数学函数,即频率在有限区域以外为零(参照图1)。离散时间傅里叶变换(的一种形式)提供了实际信号的解析延拓,但只能近似该条件。直观上我们希望,当把连续函数化为采样值(叫做“样本”)的离散序列并插值到连续函数中,结果的保真度取决于原始采样的密度(或采样率)。采样定理介绍了对带宽限制的函数类型来说保真度足够完整的采样率的概念;在采样过程中"信息"实际没有损失。定理用函数的带宽来表示采样率。定理也导出了一个数学上理想的原连续信号的重构公式。 该定理没有排除一些并不满足采样率准则的特殊情况下完整重构的可能性。(参见下文非基带信号采样,以及壓縮感知。) 奈奎斯特–香农采样定理的名字是为了紀念哈里·奈奎斯特和克劳德·香农。该定理也被、等人独立发现。所以它还叫做奈奎斯特–香农–科特尔尼科夫定理、惠特克–香农–科特尔尼科夫定理、惠特克–奈奎斯特–科特尔尼科夫–香农定理及插值基本定理。.

查看 采样定理和采样定理

采样率

采样率(也称为采样速度或者采样频率)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。采样频率的倒数叫作采样周期或采样时间,它是采样之间的时间间隔。注意不要将采样率与比特率(bit rate,亦称“位速率”)相混淆。 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f_s\,。.

查看 采样定理和采样率

降采样

在數位信號處理領域中,降採樣是一種多速率數位訊號處理的技術或是降低信號採樣率的過程,通常用於降低數據傳輸速率或者數據大小。 跟插值互補,插值是用來增加取樣頻率。降採樣的過程中會運用濾波器降低混疊造成的失真,因為降採樣會有混疊的情形發生,系統中具有降採樣功能的部分稱為降頻器。 降採樣因子(常用表示符號為"M")一般是大於1的整數或有理數。這個因子表達採樣週期變成原來的M倍,或者等價表示採樣率變成原來的1/M倍。 採樣率的降低會造成頻譜的壓縮,因此需要利用濾波器確保在較低的採樣頻率下不發生混疊,確保奈奎式採樣定理依舊成立。.

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HSL和HSV色彩空间

HSL和HSV都是一种将RGB色彩模型中的点在圆柱坐标系中的表示法。这两种表示法试图做到比基于笛卡尔坐标系的几何结构RGB更加直观。 HSL即色相、饱和度、亮度(Hue, Saturation, Lightness)。HSV即色相、饱和度、明度(Hue, Saturation, Value),又称HSB,其中B即Brightness。.

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Lab色彩空间

Lab色彩空间(英語:Lab color space)是颜色-对立空间,带有维度L表示亮度,a和b表示颜色对立维度,基于了非线性压缩的CIE XYZ色彩空间坐标。 Hunter 1948 L, a, b色彩空间的坐标是L, a和b。Richard S Hunter, abstract, Journal of the Optical Society of America, 38:661 (1948).

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Sinc函数

sinc函数,用 \mathrm(x)\, 表示,有两个定义,有时区分为归一化sinc函数和非归一化的sinc函数。它们都是正弦函数和单调递减函数 1/x的乘积:.

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Sinc滤波器

在信号处理领域,理想低通滤波器是指一个全部除去给定带宽之上的信号分量而只保留低频信号的理想电子滤波器。在频域它的形状象一个矩形函数,在时域它的形状象一个Sinc函数。由于理想的低通滤波器(人们熟知的矩形滤波器)有无限的延迟,所以现实世界中的滤波器只能是它的一个近似,但是它仍然在概念演示或者验证中得到了广泛应用,如采样定理以及Whittaker–Shannon插值公式。 从数学的角度来看,所得到的频率响应是矩形函数: 其中 B\, 是一剪切频率(即带宽)(Hz)。这个滤波器的脉冲响应用逆傅立叶变换表示为: |h(t).

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插值

数学的数值分析领域中,內插或稱插值(interpolation)是一種通过已知的、离散的数据點,在範圍內推求新數據點的过程或方法。求解科学和工程的问题時,通常有許多數據點藉由采样、实验等方法获得,这些数据可能代表了有限個數值函數,其中自變量的值。而根据这些数据,我们往往希望得到一个连续的函数(也就是曲线);或者更密集的离散方程与已知数据互相吻合,这个过程叫做拟合。 與插值密切相關的另一個問題是通過簡單函數逼近複雜函數。假設給定函數的公式是已知的,但是太複雜以至於不能有效地進行評估。來自原始函數的一些已知數據點,或許會使用較簡單的函數來產生插值。當然,若使用一個簡單的函數來估計原始數據點時,通常會出現插值誤差;然而,取決於該問題领域和所使用的插值方法,以簡單函數推得的插值數據,可能會比所導致的精度損失更大。 內插是曲线必须通过已知点的拟合。参见拟合条目。 例如,已知数据:.

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正弦曲線

正弦曲線或正弦波(Sinusoid/Sine wave)是一種來自數學三角函數中的正弦比例的曲線。也是模拟信号的代表,與代表數位信號的方波相對。.

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混疊

混疊(Aliasing),在訊號頻譜上可稱作疊頻;在影像上可稱作疊影,主要來自於對連續時間訊號作取樣以數位化時,取樣頻率低於兩倍奈奎斯特頻率。 在統計、訊號處理和相關領域中,混疊是指取樣訊號被還原成連續訊號時產生彼此交疊而失真的現象。當混疊發生時,原始訊號無法從取樣訊號還原。而混疊可能發生在時域上,稱做時間混疊,或是發生在頻域上,被稱作空間混疊。 在視覺影像的類比數位轉換或音樂訊號領域,混疊都是相當重要的議題。因為在做類比-數位轉換時若取樣頻率選取不當將造成高頻訊號和低頻訊號混疊在一起,因此無法完美地重建出原始的訊號。為了避免此情形發生,取樣前必須先做濾波的動作。.

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有噪信道编码定理

在信息论,有噪信道编码定理指出,尽管噪声会干扰通信信道,但还是有可能在信息传输速率小于信道容量的前提下,以任意低的错误概率传送数据信息。这个令人惊讶的结果,有时候被称为信息原理基本定理,也叫做香农-哈特利定理或香农定理,是由克劳德·艾尔伍德·香农于1948年首次提出。 通信信道的信道容量或香农限制是指在指定的噪音标准下,信道理论上的最大传输率。.

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数字信号处理

数字信号处理(digital signal processing),简称DSP,是指用数学和数字计算来解决问题。大学里,数字信号处理常指用数字表示和解决问题的理论和技巧;而DSP也是数字信号处理器(digital signal processor)的简称,是一种可编程计算机芯片,常指用数字表示和解决问题的技术和芯片。 数字信号处理的目的是对真实世界的模拟信号进行加工和处理。因此在数字信号处理前,模拟信号要用模数转换器(A-D轉換器)变成数字信号;经数字信号处理后的数字信号往往要用数模转换器(D-A轉換器)变回模拟信号,才能适应真实世界的应用。 数字信号处理的算法需要用计算机或专用处理设备如数字信号处理器、专用集成电路等来实现。处理器是用乘法、加法、延时来处理信号,是0和1的数字运算,比模拟信号处理的电路稳定、准确、抗干扰、灵活。.

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数值稳定性

在数值分析中,数值稳定性是一种希望得到的数值算法特性。根据算法的不同,稳定性的精确定义也有所不同,但是都与算法的精确性与正确性相关。 理论上有些计算下可以用多种代数上等价的理想实数或者复数算法来实现,但是实际上由于不同的数值稳定性可能会得到不同的结果。数值稳定性的一项任务就是选择健壮即有良好数值稳定性的算法。.

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數位類比轉換器

数字模拟转换器(Digital to analog converter,英文缩写:DAC)是一种将数字信号转换为模拟信号(以电流、电压或电荷的形式)的设备。模拟数字转换器(ADC)则是以相反的方向工作。在很多数字系统中(例如计算机),信号以数字方式存储和传输,而数字模拟转换器可以将这样的信号转换为模拟信号,从而使得它们能够被外界(人或其他非数字系统)识别。 数字模拟转换器的常见用法是在音乐播放器中将数字形式存储的音频信号输出为模拟的声音。有的电视机的显像也有类似的过程。数字模拟转换器有时会降低原有模拟信号的精度,因此转换细节常常需要筛选,使得误差可以忽略。 由于成本的考虑以及对于模块化电子元件的需求,数字模拟转换器基本上是以集成电路的形式制造。数字模拟转换器有多重架构,它们各自都有各自的优缺点。在特定的应用中,数字模拟转换器的选用是否合适,取决于其一系列参数(包括转换速率以及分辨率)是否合适。.

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時頻分析

時頻分佈是一項讓我們能夠同時觀察一個訊號的時域和頻域資訊的工具,而時頻分析就是在分析時頻分佈。傳統上,我們常用傅立葉變換來觀察一個訊號的頻譜。然而,這樣的方法不適合用來分析一個頻率會隨著時間而改變的訊號。 讓我們看看以下這個例子: x(t).

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另见

信息论

理论计算机科学数学定理

電信理論

亦称为 奈奎斯特采样定理,香农采样定理。