Näytteenottotaajuuden

Näytteenottotaajuus, f_s, kuvaa, kuinka usein jatkuva signaali otetaan näytteiksi sekunnissa. Yksikkö on hertsi (Hz); esimerkiksi f_s = 44 100 Hz tarkoittaa 44 100 näytettä per sekunti. Näytteenottotaajuus määrittää, millä tarkkuudella signaali tallennetaan digitaalisesti.

Nyquist-lauseen mukaan suurin signaalin taajuus f_max, jonka voidaan säilyttää ilman vääristymiä, on puolet näytteenottotaajuudesta. Toisin sanoen f_s > 2 f_max. Mikäli signaali sisältää taajuuksia suurempia kuin f_s/2, ne ilmestyvät aliaksina eli vääristävät spektriä. Tämä on yleinen haaste erityisesti ääni- ja kuva-signaalien digitaalisessa tallennuksessa.

Ennen näytteenottoa käytetään usein anti-aliasing -suodatinta, jolla rajoitetaan signaalin kaistanleveys alle f_s/2. Näin estetään korkea taajuus muodostamasta aliaksia.

Näytteiden avulla voidaan rekonstruoida alkuperäinen jatkuva signaali; käytännössä rekonstruointi tapahtuu digitaalisen-analogia muuntimen (DAC) ja rekonstruktiosuodattimen yhdistelmällä, joka palauttaa sujuvan signaalin ja poistaa näytteille tyypilliset korkeita taajuuksia sisältävät häiriöt.

Käytännössä näytteenottotaajuuden valintaan vaikuttavat signaalin kaistanleveys, haluttu dynamiikka ja sallittu virhe. Yleisiä esimerkkisovelluksia: audio, jossa tyypillisesti käytetään 44,1 tai 48 kHz, sekä videon ja videosisällön tallennus korkeammilla taajuuksilla. Teollisuus- ja sensorisovelluksissa f_s voi ulottua muutamista kilohertzeistä useisiin megahertseihin.