Аналого-цифрове перетворення

Всі біосигнали є аналоговими сигналами. Таким чином, перед тим, як вони зможуть оброблятися комп’ютерами, вони повинні бути перетворені в цифрову форму. Це робиться шляхом аналого-цифрового перетворення. Якщо все зроблено коректно, то інформація не втрачається, і оригінальний аналоговий сигнал можна потім відновити з цифрового шляхом цифро-аналогового перетворення.

При обробці біосигналів необхідно відповісти на два питання:

• Як часто повинна виконуватись обробка?

• Як точно доведеться визначати амплітуду?

Для правильної обробки важливо, щоб інформація не втрачалася і не спотворювалась . Дуже низька частота вимірювань може викликати втрату інформації (див рис. 38); дуже висока частота вимірювань є надмірною і не дає додаткової інформації, але вимагає більшої комп’ютерної пам’яті.

Для деяких біосигналів амплітуда повинна вимірюватися з роздільною здатністю до 1% ; для інших достатня роздільна здатність 10% . Наприклад:

• для ЕКГ, амплітуди Q-хвиль повинні вимірюватися з роздільною здатністю 20 % або менше (точніше), тому що присутність Q-хвиль може вказати на інфаркт;

• для ЕЕГ, амплітуда безпосередньо не представляє інтересу, а важливі зміни середніх значень амплітуди з часом, які можуть виявити патологію.

Рис. 22. Вплив частоти дискретизації, що є надто низькою для того, що б побачити істинну форму хвиль двох сигналів. Сигнал ЕКГ представлено на верхньому рисунку, а синусоїдальний сигнал представлено на нижньому рисунку.

Якщо сигнали не обробляються з достатньо високою частотою дискретизації і якщо амплітуди не виміряні достатньо точно, сигнали будуть спотворені і буде неможливо отримати необхідні параметри. Рисунок 5 показує результати обробки з надто низькою частотою дискретизації.

З вище сказаного можна зробити висновки:

• дискретизація аналогових змінних, як наприклад біосигналів, можлива без втрати інформації.

• частота дискретизації визначається частотним спектром сигналу і повинна бути щонайменше в два рази більшою від частоти найбільш високочастотної гармоніки сигналу.

• ступінь дискретизації визначається необхідною точністю визначення параметрів, які повинні бути отримані при обробці сигналу.