Rozdíl mezi vzorkováním a kvantizací

Vzorkování vs. kvantování

V digitálním zpracování signálu a souvisejících polích jsou vzorkování a kvantování dvě metody, spíše kroky, používané při diskretizaci analogového signálu při jeho převádění na digitální signál. S příchodem elektroniky a počítačů jsou digitalizovány téměř všechny technologické funkce, takže je lze ovládat pomocí počítačů nebo jiných digitálních systémů. Jedná se o klíčové myšlenky v analogové a digitální konverzi.

Co je vzorkování?

V digitálním zpracování signálu je vzorkování proces rozdělování nepřetržitého signálu na diskrétní signál. Běžným využitím tohoto procesu je analogový až digitální převod zvukového signálu. Proces rozděluje zvukovou vlnu na intervaly podél časové osy, aby se vytvořila sekvence signálů. Výsledkem je, že hodnoty v časové ose jsou převedeny ze spojitých na diskrétní hodnoty s odpovídajícími veličinami. Vzorkovaný signál je známý jako signál modulovaný pulzní amplitudou.

Během procesu je v definovaném časovém intervalu T vybrána jedna maximální amplituda (vzorek), která reprezentuje celý interval. Takže spíše než kontinuální signál, proces vyvíjí signál s jedinou amplitudou představující celý časový interval. Velikost amplitudy je však stále spojitá. Komponenta systému, která tento proces provádí, se nazývá vzorkovač.

Přestože signál má nyní diskrétní hodnoty na ose x, signál je napůl spojitý a nelze jej digitálně správně zobrazit. Aby se dosáhlo zcela diskrétního signálu, provede se druhý krok diskretizace.

Co je kvantizace?

V digitálním zpracování signálu je kvantizace procesem mapování větší sady hodnot na menší sadu. Nejlepším příkladem je zaokrouhlování čísel, aby byla zvládnutelná. Zvažte hmotnost šarže čokoládových kuliček. Váží někde mezi 4,99 a 5,20 gramů. Spíše než jednotlivě je uvádět, je to dobrá reprezentace, pokud řekneme, že čokoládové kuličky váží 5,00 gramů. Za tímto účelem musí být hmotnost koulí buď zaokrouhlena nahoru nebo dolů. Stejný argument platí, když se říkalo, že boty byly 15,00 $, přestože cena byla 14,99 $.

Při použití na signály má částečně diskretizovaný signál již jednu souvislou hodnotu představující každý časový interval v signálu modulovaném pulzní amplitudou. V procesu kvantizace jsou hodnoty amplitudy buď zaokrouhleny nahoru nebo dolů na nejbližší předem určenou hodnotu. Výsledkem je, že spíše než amplituda signálů, které mají nekonečně mnoho hodnot, jsou zúženy na mnohem menší sadu hodnot. Tento typ signálu je známý jako signál modulovaný pulzním kódem.

Jaký je rozdíl mezi vzorkováním a kvantizací?

• Ve vzorkování je časová osa diskretizovaná, zatímco v kvantizaci je osa y nebo amplituda diskretizována.

• V procesu vzorkování je z časového intervalu vybrána jediná hodnota amplitudy, která ji představuje, zatímco v kvantizaci jsou hodnoty představující časové intervaly zaokrouhleny, aby se vytvořila konečná sada možných hodnot amplitudy.

• Vzorkování se provádí před procesem kvantizace.