Что значит квантование сигнала

Квантование сигнала

В информатике под квантованием (англ. quantization ) непрерывной или дискретной величины понимают разбиение диапазона её значений на конечное число интервалов. Существует также векторное квантование — разбиение пространства возможных значений векторной величины на конечное число областей. Квантование часто используется при обработке сигналов, в том числе при сжатии звука и изображений. Простейшим видом квантования является деление целочисленного значения на натуральное число, называемое коэффициентом квантования.

Однородное (линейное) квантование — разбиение диапазона значений на отрезки равной длины. Его можно представлять как деление исходного значения на постоянную величину (шаг квантования) и взятие целой части от частного: .

Не следует путать квантование с дискретизацией (и, соответственно, шаг квантования с частотой дискретизации). При дискретизации изменяющаяся во времени величина (сигнал) замеряется с заданной частотой (частотой дискретизации), таким образом, дискретизация разбивает сигнал по временной составляющей (на графике — по горизонтали). Квантование же приводит сигнал к заданным значениям, то есть, разбивает по уровню сигнала (на графике — по вертикали). Сигнал, к которому применены дискретизация и квантование, называется цифровым.

При оцифровке сигнала уровень квантования называют также глубиной дискретизации или битностью. Глубина дискретизации измеряется в битах и обозначает количество бит, выражающих амплитуду сигнала. Чем больше глубина дискретизации, тем точнее цифровой сигнал соответствует аналоговому. В случае однородного квантования глубину дискретизации называют также динамическим диапазоном и измеряют в децибелах (1 бит ≈ 6 дБ).

Квантование по уровню — представление величины отсчётов цифровыми сигналами. Для этого диапазон напряжения сигнала от U_min до U_max делится на 2n интервалов. Величина получившегося интервала:

Каждому интервалу присваивается n -разрядный двоичный код — номер интервала, записанный двоичным числом. Каждому отсчёту сигнала присваивается код того интервала, в который попадает значение напряжения этого отсчёта. Таким образом, аналоговый сигнал представляется последовательностью двоичных чисел, соответствующих величине сигнала в определённые моменты времени, то есть цифровым сигналом. При этом каждое двоичное число представляется последовательностью импульсов высокого (1) и низкого (0) уровня.

Источник

Квантование сигнала

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое «Квантование сигнала» в других словарях:

КВАНТОВАНИЕ СИГНАЛА — преобразование сигнала в последовательность импульсов (квантование сигнала по времени) или в сигнал со ступенчатым изменением амплитуды (квантование сигнала по уровню), а также одновременно и по времени, и по уровню. Применяется, напр., при… … Большой Энциклопедический словарь

квантование сигнала — преобразование сигнала в последовательность импульсов (квантование сигнала по времени) или в сигнал со ступенчатым изменением амплитуды (квантование сигнала по уровню), а также одновременно и по времени, и по уровню. Применяется, например, при… … Энциклопедический словарь

квантование сигнала — signalo kvantavimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. signal quantization vok. Signalquantelung, f rus. квантование сигнала, n pranc. quantification de signal, f … Automatikos terminų žodynas

Квантование сигнала — Квантованный сигнал Неквантованный сигнал с дискретным временем Цифровой сигнал В ин … Википедия

КВАНТОВАНИЕ СИГНАЛА — преобразование непрерывного сигнала в последовательность импульсов (К. с. по времени) или в сигнал со ступенчатым изменением амплитуды (К.с.по уровню) либо одновременно и по времени и по уровню. Полученные в результате таких преобразований… … Большой энциклопедический политехнический словарь

КВАНТОВАНИЕ СИГНАЛА — преобразование сигнала в последовательность импульсов (К. с по времени) или в сигнал со ступенчатым изменением амплитуды (К. с. по уровню), а также одновременно и по времени, и по уровню. Применяется, напр., при преобразовании непрерывной… … Естествознание. Энциклопедический словарь

квантование сигнала электросвязи — Преобразование сигнала электросвязи, при котором диапазон возможных значений параметра сигнала электросвязи делится на конечное число областей и каждая из этих областей представляется одним фиксированным значением параметра этого сигнала.… … Справочник технического переводчика

Квантование сигнала электросвязи — 33. Квантование сигнала электросвязи Квантование Quantization Преобразование сигнала электросвязи, при котором диапазон возможных значений параметра сигнала электросвязи делится на конечное число областей и каждая из этих областей представляется… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Квантование сигнала электросвязи — 1. Преобразование сигнала электросвязи, при котором диапазон возможных значений параметра сигнала электросвязи делится на конечное число областей и каждая из этих областей представляется одним фиксированным значением параметра этого сигнала… … Телекоммуникационный словарь

неравномерное квантование сигнала электросвязи — Квантование сигнала электросвязи, при котором шаги квантования на входе квантователя сигнала электросвязи, расположенные в зоне квантования этого сигнала, или шаги квантования на выходе квантователя неодинаковы. [ГОСТ 22670 77] Тематики сети… … Справочник технического переводчика

Источник

Цифровая связь — квантование

Оцифровка аналоговых сигналов включает округление значений, которые приблизительно равны аналоговым значениям. Метод выборки выбирает несколько точек на аналоговом сигнале, а затем эти точки объединяются, чтобы округлить значение до почти стабилизированного значения. Такой процесс называется квантованием .

Квантование аналогового сигнала

Аналого-цифровые преобразователи выполняют функцию этого типа для создания серии цифровых значений из данного аналогового сигнала. На следующем рисунке представлен аналоговый сигнал. Этот сигнал, чтобы быть преобразованным в цифровой, должен пройти выборку и квантование.

Квантование аналогового сигнала выполняется путем дискретизации сигнала с несколькими уровнями квантования. Квантование представляет выборочные значения амплитуды с помощью конечного набора уровней, что означает преобразование выборки с непрерывной амплитудой в сигнал с дискретным временем.

На следующем рисунке показано, как аналоговый сигнал квантуется. Синяя линия представляет аналоговый сигнал, а коричневая представляет квантованный сигнал.

Как выборка, так и квантование приводят к потере информации. Качество выходного сигнала квантователя зависит от количества используемых уровней квантования. Дискретные амплитуды квантованного выхода называются уровнями представления или уровнями восстановления . Интервал между двумя соседними уровнями представления называется квантовым или ступенчатым размером .

На следующем рисунке показан результирующий квантованный сигнал, который является цифровой формой для данного аналогового сигнала.

Это также называется волновой формой лестничной клетки, в соответствии с ее формой.

Типы квантования

Существует два типа квантования — равномерное квантование и неоднородное квантование.

Тип квантования, при котором уровни квантования расположены равномерно, называется равномерным квантованием . Тип квантования, при котором уровни квантования являются неравными, и главным образом соотношение между ними является логарифмическим, называется неравномерным квантованием .

Существует два типа равномерного квантования. Это тип Mid-Rise и тип Mid-Tread. На следующих рисунках представлены два типа равномерного квантования.

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

Квантование сигналов

Квантование сигналов — преобразование сигналов в последовательность импульсов (квантование сигнала по времени) или в сигналы со ступенчатым изменением амплитуды (квантование сигнала по уровню), а также одновременно и по времени, и по уровню.

Содержание

Поэлементное квантование

В области значений сигнала выбирается отрезок конечной длины, который разбивается на интервалы квантования, и значения, попадающие в каждый интервал, обозначаются одним числом-номером интервала. При восстановлении сигнала номер заменяется значением-представителем данного интервала. Способ разбиения на интервалы и значение представителя выбирается так, чтобы удовлетворялись требования к точности представления непрерывного сигнала цифровым. [1]

Принцип поэлементного квантования

Точность представления характеризуется следующим образом:

С учетом ошибок, связанных с конечностью интервала точность квантования дополнится функциями

Тогда oптимальное квантование — это квантование, при котором достигается m i n ( Q 0 , Q 1 r p , Q 2 r p ) <\displaystyle min(Q_<0>,Q_<1rp>,Q_<2rp>)\!> .

Существующие устройства обычно выполняют равномерное квантование , при котором границы интервалов квантования размещаются равномерно в заданном диапазоне значений сигнала, а представители уровней располагаются посередине.

Используя такие устройства, можно обеспечить оптимальное квантование, если перед квантованием сигнал подвергнуть нелинейному преобразованию (предискажению) и на выходе при восстановлении подвергнуть нелинейной коррекции. Для определения предискажающей функции ошибку квантования удобно оценить по средней величине потерь в пределах интервала квантования D ( Δ r ) ; Δ r = α ( r + 1 ) − α ( r ) <\displaystyle D(\Delta r);\Delta r=\alpha ^<(r+1)>-\alpha ^<(r)>\!> , т.е.

Наиболее часто используется пороговый критерий:

Рассмотрим два случая:

Пример решения задачи квантования для построения цифрового изображения [2]

Перед равномерным квантованием сигнал подвергают логарифм-предискажению(компрессии), при восстановлении синтезированный сигнал подвергают потенцированию(экспандированию).

Источник

Квантование (обработка сигналов)

Из Википедии — свободной энциклопедии

Квантова́ние (англ. quantization ) — в обработке сигналов — разбиение диапазона отсчётных значений сигнала на конечное число уровней и округление этих значений до одного из двух ближайших к ним уровней [1] . При этом значение сигнала может округляться либо до ближайшего уровня, либо до меньшего или большего из ближайших уровней в зависимости от способа кодирования [2] . Такое квантование называется скалярным. Существует также векторное квантование — разбиение пространства возможных значений векторной величины на конечное число областей и замена этих значений идентификатором одной из этих областей [3] .

Не следует путать квантование с дискретизацией (и, соответственно, шаг квантования с частотой дискретизации). При дискретизации изменяющаяся во времени величина (сигнал) замеряется с заданной частотой (частотой дискретизации), таким образом, дискретизация разбивает сигнал по временной составляющей (на графике — по горизонтали). Квантование же приводит сигнал к заданным значениям, то есть округляет сигнал до ближайших к нему уровней (на графике — по вертикали). В АЦП округление может производиться до ближайшего меньшего уровня. Сигнал, к которому применены дискретизация и квантование, называется цифровым.

Квантование часто используется при обработке сигналов, в том числе при сжатии звука и изображений.

При оцифровке сигнала количество битов, кодирующих один уровень квантования, называют глубиной квантования или разрядностью. Чем больше глубина квантования и чем больше частота дискретизации, тем точнее цифровой сигнал соответствует аналоговому. В случае равномерного квантования глубина квантования определяет динамический диапазон, измеряемый в децибелах (1 бит на 6 дБ) [4] .

Источник