Näytteistysnopeus

Näytteistysnopeus, fs, kuvaa analogisen signaalin näytteiden määrää aikayksikköä kohti. Yleensä se ilmaistaan hertseinä (näytteitä sekunnissa). Näytteistysnopeus määrittää digitaalisen signaalin aikavälin ja vaikuttaa sen taajuusvasteeseen sekä mahdollisten häiriöiden hallintaan.

Nyquistin teoreeman mukaan signaalia voidaan rekonstruoida digitaalisessa muodossa oikein vain, jos näytteistysnopeus on vähintään kaksinkertainen suurimman tallennettavan signaalin taajuuteen. Käytännössä tämä tarkoittaa, että halutun taajuusalueen yläraja on noin puolet fs, ja yliääntäjää estetään suodattamalla korkeataajuiset komponentit ennen näytteistystä anti-aliasing -suodattimella.

Yleisimmät arvot: äänentoistossa CD-laadussa käytetään 44,1 kHz, elokuvien ja videon yhteydessä 48 kHz. Korkealaatuisessa tallennuksessa käytetään 96 kHz tai 192 kHz. Teollisuus- ja mittauskohteissa näytteistysnopeudet voivat olla suurempia, esimerkiksi kilo­näytteitä sekunnissa (kS/s) tai jopa mega­näytteitä sekunnissa (MS/s) riippuen tutkittavasta ilmiöstä ja halutusta aikakohdasta.

Yhteys bittisyvyyteen: näytteistysnopeuden ohella bittisyvyys (esimerkiksi 16, 24 bittiä) vaikuttaa digitaalisen signaalin kokonaisresoluutioon ja signaalin dynaamiseen alueeseen. Tiedon kokonaisdataama (data rate) saadaan kertomalla fs näytteiden määrällä ja jokaisen näytteen bitimäärällä. Suurempi fs lisää tallennus- ja prosessointitarvetta, mutta parantaa taajuusvastekuvaa.

Päätelmä: näytteistysnopeus on keskeinen valinta, joka riippuu halutusta taajuusvasteesta, häiriöiden hallinnasta sekä käytettävissä olevasta tallennus- ja käsittelykapasiteetista.