Сэмплирование и квантование
В цифровой обработке сигналов и смежных областях дискретизация и квантование - это два метода, а точнее этапы, используемые при дискретизации аналогового сигнала при преобразовании его в цифровой сигнал. С появлением электроники и компьютеров почти все технологические функции оцифрованы, поэтому ими могут управлять компьютеры или другие цифровые системы. Это две ключевые идеи аналого-цифрового преобразования.
Что такое сэмплирование?
В цифровой обработке сигналов выборка - это процесс разбиения непрерывного сигнала на дискретный. Обычно этот процесс используется для аналого-цифрового преобразования звукового сигнала. Этот процесс разбивает звуковую волну на интервалы по оси времени для создания последовательности сигналов. В результате значения на оси времени преобразуются из непрерывных в дискретные значения с соответствующими величинами. Дискретизированный сигнал известен как импульсно-амплитудно-модулированный сигнал.
Во время процесса в течение определенного временного интервала T выбирается единственная максимальная амплитуда (выборка), представляющая весь интервал. Таким образом, вместо непрерывного сигнала процесс вырабатывает сигнал с одной амплитудой, представляющей весь временной интервал. Однако по-прежнему величина амплитуды непрерывна. Компонент системы, выполняющий этот процесс, известен как сэмплер.
Несмотря на то, что теперь сигнал имеет дискретные значения по оси X, сигнал является полунепрерывным и не может быть правильно представлен в цифровом виде. Для получения полностью дискретного сигнала выполняется второй этап дискретизации.
Что такое квантование?
В цифровой обработке сигналов квантование - это процесс преобразования большего набора значений в меньший набор. Лучший пример - округление чисел, чтобы сделать их управляемыми. Учитывайте вес партии шоколадных шариков. Они весят где-то между 4,99 грамма и 5,20 грамма. Вместо того, чтобы указывать их по отдельности, будет хорошим представлением, если мы скажем, что шоколадные шарики весят 5,00 граммов. Для этого вес шаров нужно округлить в большую или меньшую сторону. Тот же аргумент применим, когда говорят, что обувь стоила 15 долларов, хотя на ценнике она была 14,99 долларов.
Применяя это к сигналам, частично дискретизированный сигнал уже имеет одно непрерывное значение, представляющее каждый интервал времени в амплитудно-импульсно-модулированном сигнале. В процессе квантования значения амплитуды либо округляются в большую, либо в меньшую сторону до ближайшего заданного значения. В результате амплитуда сигналов не имеет бесконечного множества значений, а сужается до гораздо меньшего набора значений. Этот тип сигнала известен как сигнал с импульсно-кодовой модуляцией.
В чем разница между сэмплированием и квантованием?
• При дискретизации ось времени дискретизируется, а при квантовании дискретизируется ось Y или амплитуда.
• В процессе дискретизации из временного интервала выбирается одно значение амплитуды для его представления, а при квантовании значения, представляющие временные интервалы, округляются, чтобы создать конечный набор возможных значений амплитуды.
• Выборка выполняется до процесса квантования.
