概述
无意间在知乎上看到某篇文章,关于奈奎斯特定理的,很生动形象的解释了定理含义;可以简单的理解为:当采样频率大于信号中最高频率的2倍时(fs>2f),采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。奈奎斯特定理又被成为采样定理。
我们可以用一个旋转轮来形象理解这个定理,
这是一个各个轴之间间隔45度的轮子,每个轮子都被标上了标识。
假设这个轮子以每秒45度来转动,那么每个轴返回原位需要8秒(采样周期)。
那么如果我们每8,16,24秒来用相机拍照,是不是每次都可以拍摄到原图像静止不动?
这是因为在采样周期内,车轮旋转的整数周期都会回到原位,不论旋转方向如何。那么就有了一个非常重要的结论:
采样周期的整数倍不能检测到相位(状态)变化。
我们来减少一点拍摄周期,如果以每4秒的速度拍摄呢?
每4秒拍照一次,轮子只能转一半,那么我们可以在照片中检测到轮子正在旋转,虽然依然不能区分它的旋转方向,但是轮子的状态(相位)已经可以区分了。
那么再减少一点拍摄周期,以每3秒的速度拍摄呢?
无论顺时针还是逆时针,都可以看到轮轴的错位(相位的变化)。
这就是Nyquist-Shannon采样定理,我们希望同时看到轮子的旋转和相位变化,采样周期要小于整数周期的1/2,采样频率应该大于原始频率的2倍。同理,对于模拟信号,我们希望同时看到信号的各种特性,采样频率应该大于原始模拟信号的最大频率的两倍,否则将发生混叠(相位/频率模糊)。
最后
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