Próbkowanie a kwantyzacja
W przetwarzaniu sygnałów cyfrowych i dziedzinach pokrewnych próbkowanie i kwantyzacja to dwie metody, a raczej etapy, stosowane w dyskretyzacji sygnału analogowego w celu jego konwersji na sygnał cyfrowy. Wraz z nadejściem elektroniki i komputerów prawie wszystkie funkcje technologiczne są zdigitalizowane, dzięki czemu mogą być obsługiwane przez komputery lub inne systemy cyfrowe. Te dwa są kluczowe pomysły w konwersji analogowo-cyfrowej.
Co to jest próbkowanie?
W cyfrowym przetwarzaniu sygnału próbkowanie to proces rozbijania sygnału ciągłego na sygnał dyskretny. Powszechnym zastosowaniem procesu jest konwersja analogowo-cyfrowa sygnału dźwiękowego. Proces rozbija falę dźwiękową na interwały wzdłuż osi czasu, aby wytworzyć sekwencję sygnałów. W rezultacie wartości na osi czasu są konwertowane z wartości ciągłych na wartości dyskretne o odpowiednich wielkościach. Próbkowany sygnał jest znany jako sygnał z modulacją amplitudy impulsu.
Podczas procesu, w określonym przedziale czasu T, pojedyncza maksymalna amplituda (próbka) jest wybierana do reprezentowania całego przedziału. Tak więc, mając sygnał ciągły, proces wytwarza sygnał o pojedynczej amplitudzie reprezentującej cały przedział czasu. Jednak nadal wielkość amplitudy jest ciągła. Komponent systemu, który wykonuje ten proces, jest znany jako próbnik.
Nawet jeśli sygnał ma teraz wartości dyskretne na osi x, sygnał jest w połowie ciągły i nie może być poprawnie reprezentowany cyfrowo. W celu uzyskania całkowicie dyskretnego sygnału wykonywany jest drugi etap dyskretyzacji.
Co to jest kwantyzacja?
W cyfrowym przetwarzaniu sygnałów kwantyzacja to proces mapowania większego zestawu wartości na mniejszy zestaw. Najlepszym przykładem jest zaokrąglanie liczb, aby były one wykonalne. Weź pod uwagę wagę partii kulek czekoladowych. Ważą od 4,99 grama do 5,20 grama. Zamiast wymieniać je indywidualnie, dobrze jest powiedzieć, że czekoladowe kulki ważą 5,00 gramów. Aby to zrobić, ciężar kulek należy zaokrąglić w górę lub w dół. Ten sam argument ma zastosowanie, gdy mówi się, że buty kosztowały 15,00 USD, mimo że cena wynosiła 14,99 USD.
Stosując to do sygnałów, częściowo dyskretny sygnał ma już pojedynczą ciągłą wartość reprezentującą każdy przedział czasu w sygnale modulowanym amplitudą impulsów. W procesie kwantyzacji wartości amplitudy są zaokrąglane w górę lub w dół do najbliższej określonej wartości. W rezultacie, zamiast amplitudy sygnałów o nieskończenie wielu wartościach, są one zawężane do znacznie mniejszego zestawu wartości. Ten typ sygnału jest znany jako sygnał modulowany kodem impulsowym.
Jaka jest różnica między próbkowaniem a kwantyzacją?
• Podczas próbkowania oś czasu jest dyskretyzowana, podczas gdy w kwantyzacji oś y lub amplituda są dyskretyzowane.
• W procesie próbkowania pojedyncza wartość amplitudy jest wybierana z przedziału czasu, aby ją przedstawić, podczas gdy w kwantyzacji wartości reprezentujące przedziały czasu są zaokrąglane, aby utworzyć skończony zbiór możliwych wartości amplitudy.
• Próbkowanie odbywa się przed procesem kwantyzacji.
