Передискретизация и децимация звука.
Передискретизация (oversampling, "оверсэмплинг") - способ обмануть при оцифровке суровые законы физики, и получить приличные результаты оцифровки на более дешевых и простых фильтрах. При этом за счет примешивания "своих" сэмплов, модуль передискретизации как бы "повышает" частоту сэмплирования. Еще одним полезным эффектом этого этапа оцифровки является заброс отразившихся от частоты Найквиста более высоких частот обратно в неслышимую часть звукового диапазона. Обратным процессом является прореживание (decimation, "децимация"), когда сигнал снова деградируется до "штатных" частоты и разрядности. Разница между фактической частотой АЦП и "внутренней", передискретизационной, может достигать сумасшедшей разницы - до 128 раз. (к примеру, для 44100 Гц это была бы частота 5.6МГц!)
Децимация (от лат. decimatio, от decem — «десять») — уменьшение частоты дискретизации дискретного во времени сигнала путем удаления его отсчетов.
Отсчёт — численное значение амплитуды сигнала в определенный момент времени.
При децимации из исходной последовательности отсчетов
a0, a1, a2, …
берется каждый N-й отсчет (N — целое число):
a0, aN, a2N, … ; N > 1
остальные отсчеты отбрасываются. Преобразование спектра при децимации существенно зависит от спектра исходного сигнала:
Если исходный сигнал не содержит частот, превышающих частоту Найквиста децимированного сигнала, то форма спектра полученного (децимированного) сигнала совпадает с низкочастотной частью спектра исходного сигнала. Частота дискретизации, соответствующая новой последовательности отсчетов, в N раз ниже, чем частота дискретизации исходного сигнала, и спектр полученного сигнала масштабирован по оси абсцисс относительно спектра исходного сигнала.
Если исходный сигнал содержит частоты, превышающие частоту Найквиста децимированного сигнала, то при децимации будет иметь место алиасинг (наложение спектров).
Таким образом, для сохранения спектра необходимо до децимации удалить из исходного сигнала частоты, превышающие частоту Найквиста децимированного сигнала. Эта операция производится цифровыми фильтрами.
Термин децимация происходит от изначального значения этого слова. Однако имеется существенное различие: если в Древнем Риме при децимации каждого десятого казнили, то при децимации сигналов каждый N-й отсчет, напротив, остается.
