Diskreetimine

Analoogsignaali diskreetimise tulemused (diskreedid mõõtepunktides) on kujutatud püstnooltega

Diskreedihoidelülituse läbinud diskreetsignaal

Diskreetimine on digitaalses signaalitöötluses pidevsignaali asendamine selle järjestikuste hetkväärtustega. Diskreetimise mõiste on pärit matemaatikast, kus see tähendab pidevate funktsioonide ja muutujate asendamist nende järjestikuste üksikväärtustega.

Digitaaltehnikas on diskreetimine (ingl sampling) esimene samm analoogsignaalist digitaalsignaali saamisel. Analoogsignaali ajalise diskreetimise tulemusena saadakse signaali hetkväärtuste – diskreetide – jada.

Et ajalisel diskreetimisel signaali sagedusspekter ei moonutuks, peab signaalipingest mõõtenäitude võtmise (lugemite tegemise) sagedus ehk diskreetimissagedus $f$ olema enam kui kaks korda suurem kõrgeimast signaalisagedusest $f_{\text{max}}$:

$f>2f_{\text{max}}$.

Kui analoogsignaalist võtta mõõtenäite harvemini, siis ei ole diskreetide järjendist enam võimalik moonutusvaba signaali saada.

See tingimus põhineb Nyquisti-Shannoni teoreemil ja kehtib eeldusel, et analoogsignaali spektris puuduvad täielikult piirsagedusest $f_{\text{max}}$ kõrgemad sageduskomponendid. Seepärast lastakse analoogsignaal eelnevalt läbi madalpääsfiltri.

Sageust, mis on poole väiksem diskreetimissagedusest, nimetatakse Nyquisti sageduseks.

Moonutused

 Pikemalt artiklis Diskreetmoonutus

Analoogsignaali diskreetimisega võib kaasneda mitut liiki moonutusi.

• Aliase efekt avaldub siis, kui diskreeditavas signaalis on Nyqvisti sagedusest kõrgemaid sagedusi. Aliase efekt võib avalduda ka piisava diskreetimissageduse korral, kui diskreeditav signaal sisaldab mürasignaale, mis on üldiselt väga laia sagedusspektriga, ületades kaugelt Nyquisti sageduse. Sellist moonutust saab vähendada seda enam, mida kõrgemat järku on neid sagedusi äralõikav madalpääsfilter.
• Apertuurmoonutus tuleneb asjaolust, et diskreet esindab pigem diskreetimisvahemiku väärtuse ajalist keskmist, kui on võrdne signaali väärtusega sämplimismomendil.
• Diskreetimisvahemike ebaühtlus tingituna hodelülituse kondensaatori lülitamise lülitamisest.
• Sisendsignaali mittelineaarsetest efektidest põhjuststud moonutused

Kui tõsta diskreetimissagedus piisaval määral üle kahekordse Nyquisti sageduse, saab audiosignaali diskreetimismoonutusi peaaegu täielikult kõrvaldada ja analoog-digitaalmuundamisel osutuvad määravaks diskreetide kvantimisega kaasnevad mittelineaarsed moonutused.

Edasiseks töötlemiseks muudetakse signaali üksikväärtuste järjend pidevaks trepikujuliseks diskreetsignaaliks. Seda tehakse enamasti diskreedihoidelülitusega (ingl sample and hold), mis salvestab igas mõõtepunktis diskreedi signaalipinge ja hoiab seda väärtust püsivana kuni järgmise mõõtepunktini. Signaali taset hoiab hoidelülituses kondensaatorisse mõõtehetkel salvestuv laeng.

Signaali analoog-digitaalmuundamise protsessis järgneb ajapõhisele diskreetimisele väärtuspõhine kvantimine.

Vaata ka

• Nyquisti-Shannoni teoreem
• Diskreetimissagedus
• Kvantimine
• Digitaalne signaalitöötlus