Sämplimine

Sämplimisintervall

Sämplimisintervall on intervall T = 1/fₛ, mis vastab sämplimissagedusele .

Vaatlusperiood

Vaatlusperiood (observation period) on ajavahemik, mille jooksul kogutakse mingi regulaarse ajavahemiku tagant sämplite seeriaid (series of data samples) . Üldiselt võib ajavahemikuks olla iga periood, sõltumata sellest, kas andmete esinemine on olemuselt perioodiline või mitte. Samuti pole oluline, kas saadud andmed esindavad ajaintervalli jooksul toimunud juhusliku ajastatusega (timing) diskreetsete sündmuste hulka või on sämplid selgelt piiratud teatud all-intervalliga (sub-interval). Nii uuritakse maavärinaid või tsunamisid kosmilise aja, mitte ühe aasta või sajandi lõikes.

Ülesämplimine

Mõnel juhul on soovitav kasutada märgatavalt suuremat sämplimissagedust kui kahekordne süsteemi sagedusriba laius, nii et nõrgema analoogse aliase efekti vastase filtri (anti-aliasing filter) asemel võib kasutada digitaalset filtrit. Seda protsessi nimetatakse ülesämplimiseks.

Sämplimissagedus

Vaata ka: Sämplimissagedus
Kui vaja on sämplida helisignaali vahemikus 20 – 20 000 Hz, mis on umbkaudne inimese kuulmispiirkond, on tüüpiliseks sämplimissageduseks 44 100 Hz (audio-CD standard) või 48 kHz (enamasti filmis kasutatav professionaalse audio sämplimissagedus). Selline umbes kahekordne sämplimissagedus võrreldes inimese kuulmislaega vastab Nyquisti teoreemile.
Tänapäeval levinud suunaks on heli kvaliteedi parandamise huvides kasutada kõrgemaid sämplimissagedusi: 96 000 Hz, 192 000 Hz ja isegi 2 822 400. See praktika on vastuolus laboratoorsete katsetega, mille käigus pole õnnestunud näidata, et inimene oleks võimeline kuulma ultrahelisagedusi, kuigi mõnedel juhtudel ultrahelid mängivad rolli kuuldava heli sagedusspektri puhul (näiteks intermodulation distortion). On tähelepanuväärne, et ??? (intermodulation distortion) ei ole küll elava audiosignaali puhul kuulda, ometi on sellel roll elava heli ebaloomuliku värvingu tekkimisel.
Üks kõrgema sämplimissageduse eeliseid on küll see, et nad võivad vabastada madalsagedusfiltrite ehituslikke võimalusi ADC-ks või DAC-ks, kuid seoses moodsa ülesämplimisega sigma-delta-konverterites (sigma-delta converter) on see eelis vähem tähtis.

Bitisügavus ehk kvantisatsioon

Audiosignaal on tüüpiliselt salvestatud bitisügavusega 8, 16 ja 20 bitti, mis vastab teoreetilisele maksimumsignaalile müra kvantiseerimisel SQNR suhtes siinusheliga umbes 49,93 dB, 98,09 dB ja 12217 dB juures.
8-bitine audiosignaali ei kasutata üldiselt sellele olemuslikult omase tugeva kvantisatsioonimüra (quantization noise) (low maximum SQNR) tõttu, kuigi A-law- ja u-law- 8-bitine koodipakett (encodings pack) tõstes resolutsiooni 8 bitini, suurendab samas üldist harmoonilist moonutust (total harmonic distortion ehk THD).
CD kvaliteediga audiosignaal salvestatakse 16-bitisena. Praktikas pole enamus tavatarbija kasutuses olevaid stereosüsteeme võimelised tekitama üle 90 dB valjusega heli, ning vaid mõned süsteemid on võimelised tekitama kuni 100 dB valjust heli. Bittide puhul on tegelikuks arvuks, mida kvantisatsioonis kasutada, termilise müra (thermal noise) piirid . Mõnedel analoogsüsteemidel võib signaalist müraks ülemineku piir (signal to noise ratio, SNR) ulatuda 120 dB-ni. Järelikult on mõningatel juhtudel vajalik enam kui 20-bitist kvantisatsiooni (quantization).
Mahamängimise ja salvestamise puhul juba audiosüsteemide puhas tüüpiliste programmitasandite analüüs näitab, et isegi hästi teostatud (well-engineered) 16-bitise materjali võimekus on kaugel piiridest, mis on omased kõige parematele hi-fi süsteemidele, mille puhul mikrofoni müra ning kõlari ??? (loudspeaker headroom) on tõeliseks piiravaks teguriks.

Kõnesignaali sämplimine

Kõnesignaale ehk signaale, mis on mõeldud inimese kõne edasikandmiseks, võib üldiselt sämplida palju madalama sämplimissagedusega. Enamus foneeme jääb helisagedusribasse 5 Hz – 4 kHz, vajades seega sämplimissageduseks 8 kHz. Sellist sämplimissagedust kasutatakse enamasti telefonisüsteemides, milles kasutatakse G.711 sämplimise ja kvantisatsiooni spetsifikatsiooni.

Videosignaali sämplimine

Standardse televisioonisignaali (standard-definition television, SDTV) puhul kasutatakse telepildi nähtava piirkonna jaoks resolutsiooni kas 720 * 480 pikselit (USA NTSC 525-line süsteem) või 704 * 576 pikselit (UK PAL 625-line süsteem).
Kõrgklassi televisioonisignaali (high-definition television, HDTV) puhul on kasutusel standardid 720p (progressive), 1080i (interlaced) ja 1080p (progressive, tuntud ka kui Full-HD), mida peaksid näitama kõik 'HD-Ready' märkusega seadmed.

Näited

Järgnevalt on illustreeritud alasämplimist FM-raadio näitel.