下采样的最简单原因只是为了减少您拥有的数据量。假设您有一个以 44.1 kHz 采样的音频原始流。您可能只想将数据速率降低到 22.05 kHz，因为您的算法可以使用该采样率。在其他任何地方应用相同的原则。仅仅因为你有更多的数据并不意味着你总是需要它。这听起来可能不正确，但这就像说我需要精确到小数点后 10 位的精度还是需要小数点后 2 位？[不完全一样，但你明白了]

上采样到插值的一个简单原因。您有以特定速率采样的数据。您想对其进行上采样以获得实际数据之间的中间点。[考虑曲线拟合。你想要曲线上的更多点。]

对下采样和上采样有影响。并非每个下采样都是相同的，也不是每个上采样都能提供准确的插值。随着您的学习，您会学到更多。

编辑：我想我会给出另一个更简单的现实生活示例图像缩放：如果你有一个小图像。你把它升级。这是上采样。如果您想要更小的版本，请调整为更小的尺寸。这是下采样。

当然，实用的缩放器不会只是添加 0 和上采样和下采样。[你也可以这样做，但输出看起来不太好]。但它应该让您对上采样和下采样的完成位置有另一个想法。

上采样的一个常见原因是速率匹配，例如混合具有不同采样率的两个信号，或者向仅以 44.1kHz 播放的播放器发送不同的较低速率的音频。并且您是正确的，下采样确实可能会破坏信号中的信息（假设在下采样之前必须低通滤除的部分中有光谱能量）。但是，如果您有一个大项目和一个小盒子（通道带宽、磁盘大小等），则需要扔掉一些东西。

上采样和下采样都可以通过（可能过滤的）插值来完成，例如使用 Sinc 内核。不需要插入整数个零。

你应该去看看小波变换，它使用滤波器组结构来处理信号。在前向小波变换中，它使用下采样技术分解信号；在逆小波变换中，它使用上采样技术重建信号。

为了快速解释，这里有一个例子。假设你有一个信号$S$带宽为 1000Hz。假设有一个高通滤波器$f_h$和一个低通滤波器$f_l$并且它们经过精心设计，使它们中的每一个都允许信号带宽的一半$s$通过。结果，通过后$f_h$, 原始信号$S$将有一个过滤版本$S_h$带宽为 500Hz。同样，它会有$S_l$带宽为 500Hz。这是下采样的一个例子。为什么我们要进行这种下采样？因为我们现在可以区别对待信号分量。例如，假设低频中有噪声。通过使用这种技术，您可以只过滤低频分量，但将所有高频分量保持在安全状态。完成后，您可以上采样 $S_h$和一个过滤的$S_l'$，并重建去噪信号。

对于图像信号，上采样/下采样可以被认为是调整图像大小的一种方式。