Próbkowaniem

Próbkowaniem, czyli procesem próbkowania, jest pobieranie próbek z większej całości w celu analizy, obserwacji lub rekonstrukcji danych. Termin ten używany jest w wielu dziedzinach, a jego znaczenie zależy od kontekstu: w statystyce i badaniach naukowych oraz w przetwarzaniu sygnałów. Etymologicznie wywodzi się od słowa próbka i sufiksu -owanie.

W statystyce próbkowanie polega na wybraniu reprezentatywnej próbki z populacji, by na jej podstawie wnioskować o cechach całej zbiorowości. Wyróżnia się projektowanie prób (próbkowanie probabilistyczne) oraz metody nieprobabilistyczne. Do próbkowania probabilistycznego należą m.in. proste losowanie, losowanie systematyczne, losowanie warstwowe i klastowe, a także próbkowanie wieloaspektowe. Do metod nieprobabilistycznych zaliczamy próbki ku widoczności, celowe, kwotowe i śladowe. Kluczowe zasady to reprezentatywność, losowość, ograniczanie błędu próbkowania oraz odpowiednie określenie wielkości próby i poziomu ufności. W praktyce pojawiają się także problemy nienadeszającego udziału respondentów i inne błędy systemowe.

W kontroli jakości próbkowanie stosuje się w planach akceptacji partii. Procedury wyboru prób pozwalają ocenić, czy partia spełnia normy jakości, często w formie planów pojedynczych, podwójnych lub sekwencyjnych, zgodnie z normami branżowymi (np. ISO, ANSI/ASQ). Celem jest zbalansowanie ryzyka akceptacji wadliwej partii i kosztów jej odrzucenia.

W przetwarzaniu sygnałów próbkowanie odnosi się do przekształcenia sygnału ciągłego w sekwencję dyskretną poprzez odwzorowanie wartości w kolejnych chwilach czasowych. Kluczowym zagadnieniem jest twierdzenie Nyquista–Shannona: aby odtworzyć sygnał ograniczony w paśmie, konieczne jest próbkowanie z częstotliwością co najmniej dwukrotnie wyższe niż maksymalna częstotliwość sygnału. Należy również stosować filtry antyaliasingowe i rekonstrukcyjne.