zjawisko aliasingu



Masz problem? Zapytaj na forum elektroda.pl

Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: "pitkrakow" <pitkrakow_at_nospam_poczta.onet.pl>
Subject: zjawisko aliasingu
Date: Sun, 17 Nov 2002 18:30:51 +0100


Poszukuję do referatu informacji na tem. zjawiska aliasingu (mam trochę z
wykładów ale miło by było znać zagadnienie szerzej), filtrów
antyaliasingowych i innych informacji związanych z tym tematem.
Dzięki za wszelkie info.
Piotr



Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: Janusz Raniszewski <rniski_at_nospam_man.koszalin.pl>
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: Sun, 17 Nov 2002 19:01:25 +0100


Poszukuję do referatu informacji na tem. zjawiska aliasingu (mam trochę z
wykładów ale miło by było znać zagadnienie szerzej), filtrów
antyaliasingowych i innych informacji związanych z tym tematem.
Dzięki za wszelkie info.
Piotr

Witam,
Zjawisko towarzyszy procesowi próbkowania sygnału. Polega na zwielokrotnieniu
widma sygnału próbkowanego wskutek niedotrzymania warunku 2 x fp <= fz gdzie
fp - częstotliwość sygnału próbkowanego, fz częstotliwość próbkowania. Czyli
sygnał powinniśmy próbkować z częstotliwością większą niż podwojona
częstotliwość sygnału (prawo Shanona). Czyli np. w CD przy max 20kHz sygnału
wejściowego stosujemy minimalną częstotliwość próbkowania 44,1 kHz. Filtr
antyaliasingowy ma za zadanie przy określonej częstotliwości próbkowania
wyciąć z widma częstotliwości wyższe nie spełniające warunku Shanona. Jak
widać z wartości 20 i 44,1 filtr musi wyciąć jak najefektywniej wartości
powyżej 20 kHz. Niestety każdy filtr ma swoje nachylenie charakterystyki
zależne od rzędu filtru. Nachylenie to spowoduje, że albo zacznie wycinać
wcześniej np. od 16kHz psując jakość sygnału próbkowanego albo przepuści
trochę częstotliwości wyższych od 20 kHz również psując widmo sygnału przez
zanieczyszczenie widma procesem próbkowania. Dodatkowo filtr taki pracując na
swoim górnym zboczu wprowadzi pasożytnicze przesunięcie fazy psując np. efekt
stereo. Dlatego ważne jest aby filtr antyaliasingowy był jak największego
rzędu (możliwie prostokątna charaterystyka). Ponieważ praktycznie
charakterystyka taka nie jest realizowalna stosuje się wyższe częstotliwości
próbkowania np. 48kHz łagodzące warunki próbkowania sygnału. Zwykle wyższych
częstotliwości próbkowania nie stosuje się ponieważ wzrasta strumień danych
do cyfrowej obróbki. Bardzo efektywnym sposobem obejścia zjawiska aliasingu
jest wielokrotne nadpróbkowanie sygnału stosując np. dla 20kHz próbkowanie
192 kHz jednakże sposób ten nie zawsze jest możliwy do zastosowania.
Pozdr. JanuszR


Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: "pitkrakow" <pitkrakow_at_nospam_poczta.onet.pl>
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: Sun, 17 Nov 2002 19:22:58 +0100


Witam,
Zjawisko towarzyszy procesowi próbkowania sygnału. Polega na
zwielokrotnieniu
......

Dziękuję za te informacje pewnie je wykorzystam ;) - faktycznie nie
sprecyzowałem- chodzi mi głównie o to zjawisko w ukł. pomiarowych, kartach
pomiarowych itp.
Piotr



Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: zbyszeks_at_nospam_poczta.onet.pl
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: 17 Nov 2002 20:19:10 +0100


Witam
Ja mam pytanie.
Jeśli nie zastosujemy filtru aliasingowego w jaki sposób wpłynie to
na "jakość" otrzymanego sygnału jeżeli założymy, że w sygnale jest 10% wyższych
harmonicznych od 1/2 częstotliwości próbkowania?
Czy błędy mogą być mniejsze gdy nie zastosujemy filru niż gdy zastosujemy
filtr "zły", "dobry"?
Chodzi mi przede wszystkim o błądy harmonicznej podstawowej, która stanowi 1/20
częstotliwości próbkowania.

Pozdrowienia Zbyszek


--
Wysłano z serwisu OnetNiusy: http://niusy.onet.pl

Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: Waldemar Krzok <waldemar_at_nospam_zedat.fu-berlin.de>
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: Sun, 17 Nov 2002 20:38:36 +0100


zbyszeks_at_nospam_poczta.onet.pl wrote:

Witam
Ja mam pytanie.
Jeśli nie zastosujemy filtru aliasingowego w jaki sposób wpłynie to
na "jakość" otrzymanego sygnału jeżeli założymy, że w sygnale jest 10%
wyższych harmonicznych od 1/2 częstotliwości próbkowania?
Czy błędy mogą być mniejsze gdy nie zastosujemy filru niż gdy zastosujemy
filtr "zły", "dobry"?
Chodzi mi przede wszystkim o błądy harmonicznej podstawowej, która stanowi
1/20 częstotliwości próbkowania.

co to jest zły filtr? Co do zniekształceń, to częstotliwości o f > 0.5f
próbkowania "pojawiają się" poniżej tej częstotliwości. W sumie lepszy
filtr 6dB na oktawę niż żaden. Co do wielkości zniekształceń to zależą one
od mocy sygnału wychodzącego poza pasmo. Źle dobrany filtr może ci bruździć
w fazie i amplitudzie sygnału, więc musisz dobrać taki filtr, który pasuje
do zastosowania.

Naocznym przykładem aliasingu i nie zachowania kryterium Shanona jest
pozorne obracanie się w złym kierunku kół (szprych) w filmach.

Waldek

Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: zbyszeks_at_nospam_poczta.onet.pl
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: 17 Nov 2002 20:51:33 +0100


zbyszeks_at_nospam_poczta.onet.pl wrote:

Witam
Ja mam pytanie.
 Jeśli nie zastosujemy filtru aliasingowego w jaki sposób wpłynie to
na "jakość" otrzymanego sygnału jeżeli założymy, że w sygnale jest 10%
wyższych harmonicznych od 1/2 częstotliwości próbkowania?
Czy błędy mogą być mniejsze gdy nie zastosujemy filru niż gdy zastosujemy
filtr "zły", "dobry"?
Chodzi mi przede wszystkim o błądy harmonicznej podstawowej, która stanowi
1/20 częstotliwości próbkowania.

co to jest zły filtr? Co do zniekształceń, to częstotliwości o f > 0.5f
próbkowania "pojawiają się" poniżej tej częstotliwości. W sumie lepszy
filtr 6dB na oktawę niż żaden. Co do wielkości zniekształceń to zależą one
od mocy sygnału wychodzącego poza pasmo. Źle dobrany filtr może ci bruździć
w fazie i amplitudzie sygnału, więc musisz dobrać taki filtr, który pasuje
do zastosowania.

Naocznym przykładem aliasingu i nie zachowania kryterium Shanona jest
pozorne obracanie się w złym kierunku kół (szprych) w filmach.
To chyba nie to.

Chodzi mi o to, że firma budująca urządzenia pomiarowe (ogólnie testujące
parametry sieci elektrycznej) świadomie zrezygnowała z filtrów ze względu
właśnie na problemy z przesunięciem fazy i amplitudy sygnału.
Twierdzą, że bez filtru ich urządzenia w sposób dostatecznie dobry mierzą
parametry sieci.
Pozdrowienia Zbyszek




--
Wysłano z serwisu OnetNiusy: http://niusy.onet.pl

Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: Janusz Raniszewski <rniski_at_nospam_man.koszalin.pl>
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: Sun, 17 Nov 2002 21:13:02 +0100


Chodzi mi o to, że firma budująca urządzenia pomiarowe (ogólnie testujące
parametry sieci elektrycznej) świadomie zrezygnowała z filtrów ze względu
właśnie na problemy z przesunięciem fazy i amplitudy sygnału.
Twierdzą, że bez filtru ich urządzenia w sposób dostatecznie dobry mierzą
parametry sieci.

W sieci tylko 50Hz. Może próbkują to 1kHz i wtedy faktycznie problem z głowy.
JanuszR


Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: Waldemar Krzok <waldemar_at_nospam_zedat.fu-berlin.de>
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: Sun, 17 Nov 2002 21:41:57 +0100


Janusz Raniszewski wrote:

Chodzi mi o to, że firma budująca urządzenia pomiarowe (ogólnie testujące
parametry sieci elektrycznej) świadomie zrezygnowała z filtrów ze względu
właśnie na problemy z przesunięciem fazy i amplitudy sygnału.
Twierdzą, że bez filtru ich urządzenia w sposób dostatecznie dobry mierzą
parametry sieci.

W sieci tylko 50Hz. Może próbkują to 1kHz i wtedy faktycznie problem z
głowy. JanuszR

gwoli ścisłości nie tylko, ale częstotliwości powyżej powiedzmy 3
harmonicznej mają stosunkowo małą moc, więc może wystarczy nie wstawić
filtra. Trzeba po prostu oszacować błąd.

Waldek


Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: "Piotr Wyderski" <piotr.wyderskiREMOVE_at_nospam_hoga.pl>
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: Mon, 18 Nov 2002 00:09:59 +0100


zbyszeks_at_nospam_poczta.onet.pl wrote:

Jeśli nie zastosujemy filtru aliasingowego w jaki sposób wpłynie to
na "jakość" otrzymanego sygnału jeżeli założymy, że w sygnale jest 10%
wyższych
harmonicznych od 1/2 częstotliwości próbkowania?

Te 10% po prostu przeniesie Ci sie do pasma podstawowego.
Z tego zjawiska sie korzysta przy podprobkowaniu, mozna wtedy
probkowac sygnaly waskopasmowe wolniejszym przetwornikiem,
niz to wynika z kryterium Nyquista. Tak naprawde to twierdzenie
dotyczy jednoznacznosci rekonstrukcji, a nie jakichs magicznych
cech sygnalu, czy przetwornika -- mowi, ze bez dodatkowych zalozen
nie jestes w stanie stwierdzic, jakiej funkcji odpowiada otrzymany
ciag probek. :-)

Czy błędy mogą być mniejsze gdy nie zastosujemy filru niż gdy zastosujemy
filtr "zły", "dobry"?

"Dobry" = o ostrzejszym zboczu? Tak, bedzie ich mniej, ale za to
moga sie pojawic nowe znieksztalcenia, jesli filtr ma nieodpowiednia
charakterystyke.

Chodzi mi przede wszystkim o błądy harmonicznej podstawowej, która stanowi
1/20
częstotliwości próbkowania.

Mozesz rozwinac mysl? Harmoniczna podstawowa moze nie byc zaklocona,
moze rowniez zawierac wszystkie skumulowane zaklocenia -- zalezy od
rozkladu energii w widmie sygnalu probkowanego.

Pozdrawiam
Piotr Wyderski



Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: jfox_at_nospam_poczta.onet.pl (J.F.)
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: Mon, 18 Nov 2002 18:21:02 GMT


On 17 Nov 2002 20:19:10 +0100, zbyszeks_at_nospam_poczta.onet.pl wrote:
Jeśli nie zastosujemy filtru aliasingowego w jaki sposób wpłynie to
na "jakość" otrzymanego sygnału jeżeli założymy, że w sygnale jest 10% wyższych
harmonicznych od 1/2 częstotliwości próbkowania?

Normalnie - kazdy sygnal z tych harmonicznych zostanie przeciez
zmierzony. Wiec bedziesz mial 10% sygnalow dodatkowych.

Czy błędy mogą być mniejsze gdy nie zastosujemy filru niż gdy zastosujemy
filtr "zły", "dobry"?

No - jak filtr naprawde zly, to moze sygnal o 50% czy wiecej
znieksztalcic :-)

Chodzi mi przede wszystkim o błądy harmonicznej podstawowej, która stanowi 1/20
częstotliwości próbkowania.

I chodzi tylko o glowna harmoniczna ? Bo tak:
czestotliwosc probkowania - czyli np 12 harmoniczna zostanie
zmierzona jako 8. Gdyby to nie bylo dokladnie 1/20 [ani
1/calkowita] to by zostala odebrana jako sygnal nieharmoniczny -
wiec latwiejszy do odfiltrowania programowo.

da.

czasie, to tez filtruje.

J.


Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: zbyszeks_at_nospam_poczta.onet.pl
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: 18 Nov 2002 20:10:43 +0100


- odstep od glownego sygnalu masz spory, i nawet prosty filtr duzo
 da.

- jaki jest przetwornik ? Bo jesli choc troche usrednia sygnal w
 czasie, to tez filtruje.

Witam
Może uściślę.
Firma robiąc urządzenie, które ma za zadanie obliczać w czasie rzeczywistym
impedancje, reaktancje i rezystancje w obwodzie trójfazowym świadomie
zrezygnowała z filtrów aby zmniejszyć błędy w obliczeniu np. rezystancji.
Uważali, że wpływ błędów od wyższych harmonicznych ( powyżej 10 ) będzie na
tyle mały, że większe zniekształcenia mierzonych wielkośći wniosłyby filtry
antyaliasingowe, które mogłyby przedewszystkim znacznie zmienić kąty fazowe
między prądem, a napięciem. A co za tym idzie błąd pomiaru reaktancji czy
rezystancji mółby być znaczny.

W związku z pojawieniem się pytania o filtrach zadałem pytanie czy firma miała
słuszność podejmując taką decyzję czy też dzięki niezastosowaniu filtrów
zwiększyli błąd pomiarów przebiegów odkształconych?


Pozdrowienia Zbyszek


--
Wysłano z serwisu OnetNiusy: http://niusy.onet.pl

Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: Janusz Raniszewski <rniski_at_nospam_man.koszalin.pl>
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: Mon, 18 Nov 2002 21:17:14 +0100


Witam
Może uściślę.
Firma robiąc urządzenie, które ma za zadanie obliczać w czasie rzeczywistym
impedancje, reaktancje i rezystancje w obwodzie trójfazowym świadomie
zrezygnowała z filtrów aby zmniejszyć błędy w obliczeniu np. rezystancji.
Uważali, że wpływ błędów od wyższych harmonicznych ( powyżej 10 ) będzie na
tyle mały, że większe zniekształcenia mierzonych wielkośći wniosłyby filtry
antyaliasingowe, które mogłyby przedewszystkim znacznie zmienić kąty fazowe
między prądem, a napięciem. A co za tym idzie błąd pomiaru reaktancji czy
rezystancji mółby być znaczny.

W związku z pojawieniem się pytania o filtrach zadałem pytanie czy firma miała
słuszność podejmując taką decyzję czy też dzięki niezastosowaniu filtrów
zwiększyli błąd pomiarów przebiegów odkształconych?

Obawiam się, że sensownie nie można odpowiedzieć na tak postawione pytanie.
Z jednej strony faktycznie filtr może zaburzać fazę i zniekształcać wyniki
pomiarów ale wcale nie musi, wszystko zależy od aplikacji filtru i częstotliwości
próbkowania. Ocena nie należy chyba do Ciebie ponieważ z drugiej strony usunięcie
filtru przy znaczącym nadpróbkowaniu faktycznie spowoduje zwiększenie dokładności
odwzorowania. Niestety nic nie wiemy o przyrządzie, warunkach pomiaru ani
założonej klasie dokładności pomiarów. Podejrzewam, że zwłaszcza w niektórych
zakładach pracy w sieci panuje sieczka a nie sinusoida. Odfiltrowanie wyższych
harmonicznych w tych warunkach nie ma sensu odfiltrowując je pominiemy w pomiarze
dlatego zwiększenie częstotliwości próbkowania może spowodować dokładniejszy
pomiar.
JanuszR


Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: jfox_at_nospam_poczta.onet.pl (J.F.)
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: Thu, 21 Nov 2002 19:44:49 GMT


On 18 Nov 2002 20:10:43 +0100, zbyszeks_at_nospam_poczta.onet.pl wrote:
Firma robiąc urządzenie, które ma za zadanie obliczać w czasie rzeczywistym
impedancje, reaktancje i rezystancje w obwodzie trójfazowym świadomie
zrezygnowała z filtrów aby zmniejszyć błędy w obliczeniu np. rezystancji.
Uważali, że wpływ błędów od wyższych harmonicznych ( powyżej 10 ) będzie na
tyle mały, że większe zniekształcenia mierzonych wielkośći wniosłyby filtry
antyaliasingowe,

Podejscie mniej wiecej sluszne. Teraz tylko pytania:
a) jakiego typu jest obciazenie ? Bo jesli zarowka, grzejnik, silnik -

to faktycznie harmonicznych bedzie niewiele. Jak np zestaw
zasilaczy impulsowych - to sporo.

b) jaka jest czestotliwosc probkowania ? Bo tu stosunkowo latwo
dac oversampling 100x np.

W praktyce zreszta nie o harmoniczne chodzi - tylko o szumy i inne
zaklocenia ..

J.


Poprzedni Następny
Wiadomość
Spis treści
From: "Zielony" <m_zator_at_nospam_POPATRZ.W.SIG>
Subject: Re: zjawisko aliasingu
Date: Mon, 18 Nov 2002 01:16:38 +0100


rniski_at_nospam_man.koszalin.pl wystukał(a) w
news:3DD7D975.3C9F8ABC_at_nospam_man.koszalin.pl co następuje:
Zjawisko towarzyszy procesowi próbkowania sygnału. Polega na
zwielokrotnieniu widma sygnału próbkowanego wskutek niedotrzymania
warunku 2 x fp <= fz gdzie fp - częstotliwość sygnału próbkowanego,
fz częstotliwość próbkowania.

Nie do końca ściśle.
Powielanie widma sygnału próbkowanego wokół częstotliwości próbkowania i
jej wielokrotności występuje zawsze. Ponieważ widmo jest symetryczne:
od -fm do +fm (fm - maksymalna częstotliwość występująca w sygnale) to
jeśli nie dotrzymamy warunków tw. Shanona, to widmo podstawowe i widmo
powielone nałożą się na siebie - otrzymamy zjawisko aliasingu. Nałożenie
się widm będzie miało miejsce, gdyż "początek" widma powielonego będzie
sięgał na "koniec" widma podstawowego. Jeśli natomiast spełnione jest
twierdzenie Shanona, to odległość pomiędzy częstotliwością próbkowania
"fp" i jej wielokrotnościami "k*fp", k=2,3... jest większa niż szerokość
widma i nie ma się co nakładać, bo "początek" widma powielonego leży w
pewnej odległości od "końca" widma podstawowego.

Ponieważ w rzeczywistości praktycznie wszytskie sygnału posiadają widmo
nieskończenie szerokie (pomijając kwestie realnego wpływu wyższych
harmonicznych o bardzo małej energii), zachodzi potrzeba jego
ograniczenia, tak aby można było dokonać próbkowania bez zniekształceń.
Do tego służą właśnie filtry antyaliasingowe.

--
Marcin Zator m_zator <at> op <dot> pl
"Kto ma duże zdolności abstrahowania, ten ma gorszy interfejs z
rzeczywistością"
(c) zasłyszane....