Upsampling es el proceso de aumentar la frecuencia de muestreo o aumentar el número de píxeles por unidad de longitud. La frecuencia de muestreo se mide en Hz , mientras que la resolución se mide en píxeles por centímetro o puntos por pulgada.
Las imágenes, como las fotografías de alta calidad, son ejemplos de datos sin procesar de alta resolución, pero a menudo es necesario ver los detalles de una pequeña porción de una imagen. En este caso, se pueden aplicar técnicas de mejora de la resolución.
Si desea reproducir el audio muestreado a una velocidad más lenta o volver a grabar el audio a una frecuencia de muestreo más alta, también debe aumentar la resolución.
El factor de mejora de la resolución (generalmente denominado L) es un número entero o racional, generalmente mayor que 1. Este factor multiplica la frecuencia de muestreo o, de manera equivalente, divide el período de muestreo. Por ejemplo, si el audio de un CD de audio se amplía en un factor de 5/4, la resolución resultante cambia de 44,100 Hz a 55,125 Hz.
Una señal con mayor resolución satisface el teorema de Kotelnikov si la señal original lo satisface.
De hecho, a medida que aumenta la resolución, aumenta la frecuencia de muestreo o disminuye la frecuencia de corte de la señal. En cualquiera de estos casos, se conserva la relación 2F max < F d .
Para eliminar el efecto de aliasing (aliasing) al cambiar la resolución, se requiere un filtro de interpolación, tanto al aumentar como al disminuir la resolución. Por lo general, este es un filtro de paso bajo de alta calidad.
En las fórmulas a continuación, consideraremos la tasa de muestreo circular, medida en radianes/segundos .
Sea L el factor de magnificación de la resolución.
La segunda etapa implica el uso de un filtro de paso bajo ideal, que es un requisito imposible. Al elegir un filtro de paso bajo implementado, se producirán efectos de aliasing. Estos efectos se pueden reducir en gran medida con un diseño de filtro FIR adecuado. La presencia de ceros en la secuencia que pasa por el filtro se puede utilizar para reducir la complejidad de la implementación del filtro. El filtro de entrada se puede dividir en L subfiltros, cada uno de los cuales se utiliza en secuencia para obtener la secuencia de salida filtrada.
Sea L/M un factor de aumento de resolución racional. El algoritmo de aumento de resolución en este caso es el siguiente:
Tenga en cuenta que aumentar la resolución requiere aplicar un filtro de interpolación después de aumentar la frecuencia de muestreo. Y reducir la resolución requiere aplicar un filtro antes de diezmar. Estos dos filtros se pueden combinar en un solo filtro. Dado que los filtros de interpolación y antisolapamiento son de paso bajo, el filtro con el ancho de banda más bajo se puede usar en ambos filtros. Dado que el coeficiente racional L/M es mayor que uno, significa que M < L. Esto debe tenerse en cuenta al determinar los parámetros del filtro de paso bajo.
Procesamiento de señales digitales | |
---|---|
Teoría | |
Subsecciones |
|
Técnicas |
|
Muestreo |
|