上采样与下采样,?

信息处理 术语
2022-02-14 10:09:20

参考 wikipedia article for upsampling 和 wikipedia article for downsampling

上采样、插值和扩展被描述为同义词

尽管

下采样、抽取和压缩被描述为同义词

它们是否作为同义词被正确提及?这三个术语是指相同的操作吗?

2个回答

我不确定您的维基百科参考。在我刚刚检索到的那个中,他们说:

在数字信号处理中,上采样、扩展和插值是与多速率数字信号处理系统中的重采样过程相关的术语。上采样可以是扩展的同义词,也可以描述扩展和滤波(插值)的整个过程

可以在这里很重要并且需要非常小心,因为许多作者使用不同的术语,并且术语可能有完全不同的接受。例如,在靠近源或数据采集时使用的压缩扩展也可以指对信号幅度的非线性单调操作,以减轻或改善与值量化相关的问题(压缩和扩展被组合为压扩器或压扩器)。

值得注意的是,插值压缩具有更广泛的含义。例如,使用实际数据压缩和多速率滤波器组的人不太可能混合术语。在 Strang 和 Nguyen 的小波和滤波器组中,他们将扩展器称为上采样算子,将抽取器称为下采样算子。在那里,我将它们解释为定义明确的“上采样运算符”和“上采样”之间的区别,作为一个更通用的术语,但它们在整本书中并没有那么一致。

如果我们限制为“在现有样本之间插入新样本的操作”,一种可能性是通过插入率(整数、理性、任意)和处理的复杂性(线性)来考虑层次结构:

  • 扩展在实际样本之间插入整数个值。最基本的是零填充或零插入扩展器,但也有更高阶的版本(ZOH 或零阶保持扩展器)。他们将有整数倍,没有过滤。在法语(我与 M. Bellanger 一起学习的语言)中,它有时被称为“插入”。
  • 上采样:允许通过一个合理的因素(可能分子/面额不太大)修改速率,交错线性滤波器和扩展器/“压缩器”,可能是级联的。
  • 插值:在任何地方填充(可能是非理性的),可能使用非线性方法或优化。

当然,经典的零填充扩展将是使用整数因子进行上采样的示例,无需过滤。同样,您可以将插值称为使用低通滤波器的级联上采样和下采样操作。

注意:对于最简单的步骤,我真的更喜欢插入删除,就像在 DNA 代码中一样。

数字信号处理的背景下......

上采样插值是同义词,扩展器不是。

具体来说,一个上采样器和一个内插器包括一个扩展器,其后是一个抗成像低通滤波器。扩展器,是插值器或上采样器的初始阶段。

下面是一个扩展器

x[n]2y[n]={x[n/2]  ,   n=0,2,4,...    0       ,   n=1,3,5,...

以下是一个上采样器/插值器

x[n]2w[n]h[n]y[n]

同样,下采样器和抽取器是同义词,压缩器不是。下面是一个压缩机

x[n]2y[n]=x[2n]

以下是下采样器/抽取器

x[n]h[n]w[n]2y[n]

具体来说,下采样器和抽取器包括一个抗混叠低通滤波器,后跟一个压缩器压缩器是抽取器下采样器的最后一级

请注意,在下采样(或抽取)时,您可能会忽略抗混叠低通滤波器,因为输入信号已经被频带限制到感兴趣的频带。在这种情况下,显然扩展器、下采样器和抽取器成为相同的操作;但这不是一般情况。

这些东西没有固定的定义,但上面的很常见。作者可能更喜欢在不同的上下文中使用它们,只要他们明确描述他们正在做什么。非正式地,我可能会在类似的地方使用上采样器和扩展器,但我应该清楚区别。