näytteenottotaajuudesta

Näytteenottotaajuus (f_s) kuvaa, kuinka monta näytettä sekunnissa otetaan analogisesta signaalista digitaaliseksi tallennetta varten. Yksikkö on hertsi (Hz) ja näytteiden välinen aika on T_s = 1/f_s. Näytteistys muuntaa jatkuvan signaalin diskreetiksi, jota voidaan käsitellä digitaalisesti.

Nyquist-Shannonin näytteistyslauseen mukaan signaalin on oltava kantattu enintään f_max, jotta se voidaan rekonstruoida täydellisesti. Tämä tarkoittaa, että f_s tulisi olla vähintään kaksi kertaa suurin huomioitavissa oleva taajuus: f_s ≥ 2 f_max. Käytännössä f_s asetetaan usein suuremmaksi, jotta järjestelmän epäideaalisuudet ja suodattimien rajoitteet eivät aiheuta Mercer-virheitä rekonstruktiossa.

Aliasing-ilmiö syntyy, jolloin taajuuskomponentit yli Nyquist-taajuuden f_s/2 jäävät kiertämään takaisin alempiin taajuuksiin näytteistön jälkeen. Tämä vääristää signaalia. Ennen näytteenottoa käytetään anti-aliasing -suodatinta, joka rajaa signaalin taajuusalueen alle f_s/2:n, jotta aliasing vältetään.

Praktiikassa näytteenottotaajuutta valitaan signaalin taajuusalueen, halutun taajuusvasteen sekä tallennus- ja käsittelykapasiteetin perusteella. Oversampling tarkoittaa f_s:n nostamista suhteessa f_maxiin, mikä helpottaa suodatusta ja parantaa joitakin suorituskykyominaisuuksia, mutta lisää tallennusdataa. Undersampling voi olla mahdollinen kapeakaistaisissa signaaleissa, kovin tarkkaan bandpass-sääntöjen mukaisesti.

Esimerkkejä: Audio-CD-äänitteissä käytetään 44,1 kHz:n näytteenottotaajuutta; videosovelluksissa yleisiä arvoja ovat 48 kHz, 96 kHz ja 192 kHz. Mittausjärjestelmissä f_s määräytyy mitattavan signaalin taajuusalueen mukaan.