Laboratório de amostragem de pixels
como a taxa de amostragem muda quais detalhes sobrevivem
o efeito roda de carroça, mas para pixels 🖖
Quando a amostragem é lenta demais, o detalhe de alta frequência se dobra em um movimento ou textura de frequência aparentemente baixa. O sensor não está vendo menos detalhe de forma linear; está vendo o detalhe errado.
A regra de duas amostras por ciclo 🖖
Para captar uma onda com fidelidade, é preciso amostrá-la mais de duas vezes por ciclo — esse limiar é o limite de Nyquist, metade da frequência de amostragem Fs. Abaixo dele, as amostras caem em algum lugar, mas já não descrevem o original; a forma reconstruída é uma impostora. Empurre freq acima de Fs/2 aqui e veja a reconstrução amarela se descolar da fonte verde.
Por que o áudio de CD roda a 44,100 Hz 🖖
A audição humana chega a cerca de 20 kHz, então Nyquist exige uma frequência de amostragem acima de 40 kHz — mas por que o número tão específico 44,100? O áudio digital inicial era gravado em fita de vídeo: três amostras por linha ativa, 245 linhas a 60 campos (NTSC) ou 294 linhas a 50 campos (PAL) resultam ambos em exatamente 44,100 amostras por segundo. Um limite auditivo encontrou um formato de vídeo, e o número permaneceu.
Problemas de exemplo
- seno superamostrado - Amostragem segura: Fs bem acima de 2f, a forma de onda é preservada
- próximo de Nyquist - Próximo de Nyquist: o detalhe é capturado, mas a reconstrução é frágil
- caso de aliasing - Subamostrado: a alta frequência aparece como uma falsa onda de baixa frequência
- moiré em xadrez - Padrão xadrez com subamostragem cria artefatos do tipo moiré