Дискретизация — это процесс преобразования непрерывного сигнала (аналогового) в последовательность дискретных значений (цифровой сигнал). Этот фундаментальный принцип лежит в основе цифровой обработки звука, изображений и телекоммуникационных технологий.
Процесс дискретизации включает два основных этапа:
Согласно теореме Котельникова (Найквиста-Шеннона), для точного восстановления сигнала частота дискретизации должна быть как минимум в два раза выше максимальной частоты спектра сигнала.
В цифровой аудиозаписи стандартные частоты дискретизации составляют:
Чем выше частота дискретизации, тем точнее цифровая копия соответствует оригинальному аналоговому сигналу. Однако увеличение частоты дискретизации требует большего объема памяти для хранения данных.
Интересный факт: человеческое ухо воспринимает звуки в диапазоне примерно от 20 Гц до 20 кГц, поэтому частота дискретизации 44,1 кГц (более чем вдвое превышающая верхний порог) была выбрана для аудио CD как оптимальный компромисс между качеством и объемом данных.
В телекоммуникационных системах дискретизация позволяет:
Современные системы связи, включая мобильные сети и интернет, полностью построены на принципах цифровой дискретизации сигналов. Без этого процесса было бы невозможно достичь современных скоростей передачи данных и качества связи.
Технологии дискретизации продолжают развиваться, позволяя создавать все более совершенные системы обработки и передачи информации. В будущем мы можем ожидать появления новых методов, которые еще больше улучшат качество цифровых сигналов при меньших затратах ресурсов.