Nyquist’s Gesetz

Definition - Was bedeutet das Nyquistsche Gesetz?

Das Nyquistsche Gesetz ist eine Formel, die besagt, dass zwei Abtastwerte pro Zyklus ausreichen, um ein analoges Signal in einem digitalen Format genau darzustellen. Mit anderen Worten muss die Abtastrate des analogen Signals mindestens das Zweifache der maximalen analogen Frequenz betragen, um alle Bandbreiteninformationen zu extrahieren und analoge Signale in einem digitalen Format genau darzustellen. Abtastraten, die das Doppelte des empfohlenen Frequenzpegels geringfügig überschreiten, führen zu Ungenauigkeiten bei Filtern und anderen Komponenten, die für die Analog-Digital-Wandlung verwendet werden.

Nyquists Gesetz ist auch als Nyquists Theorem bekannt.

Technische.me erklärt Nyquists Gesetz

Bevor Schall auf einem Computer als akustische Energie manipuliert werden kann, muss er mithilfe eines Wandlers wie eines Mikrofons in elektrische Energie umgewandelt werden. Der Ton muss dann über einen Analog-Digital-Wandler in eine digitale Darstellung umgewandelt werden. Dies wird erreicht, indem die kontinuierlichen Eingangssignale eine bestimmte Anzahl von Malen pro Sekunde abgetastet werden. Eine häufig abgetastete Welle führt zu einer genaueren digitalen Darstellung. Beispielsweise können Menschen keine Geräusche hören, die über 20 bis 20,000 Hz liegen (20,000 Zyklen in einer Sekunde). Um den Ton auf einer normalen Musik-CD zu markieren, müssen analoge Wellen mit einer Frequenz von 40,000 Hz abgetastet werden, um ein 20,000-Hz-Signal wiederherzustellen. Die Standard-CD-Abtastrate beträgt 44.1 kHz oder 44,100 Mal pro Sekunde.

In Japan und Nordamerika ist das Nyquist-Gesetz heute der Maßstab für die Verwendung der Pulscodemodulation (PCM) zur Umwandlung von analogen Klängen in digitale Formate. Ein typisches 2-kHz-Sprachsignal wird 4,000 Mal pro Sekunde abgetastet, wobei jede Abtastung in eine 8-Bit-Zahl umgewandelt wird, um einen 64-Kbit / s-Datenstrom zu erzeugen.

Nyquists Gesetz ist nach Harry Nyquist benannt, einem Wissenschaftler, der das Gesetz 1928 entdeckte.