Vzorčenje proti kvantizaciji
V digitalni obdelavi signalov in sorodnih področjih sta vzorčenje in kvantizacija dve metodi, raje koraka, ki se uporabljata pri diskretizaciji analognega signala pri pretvorbi v digitalni signal. S prihodom elektronike in računalnikov so skoraj vse tehnološke funkcije digitalizirane, tako da jih lahko upravljajo računalniki ali drugi digitalni sistemi. Ti dve ideji sta ključni za analogno digitalno pretvorbo.
Kaj je vzorčenje?
Pri digitalni obdelavi signalov je vzorčenje postopek razgradnje zveznega signala na diskretni signal. Običajna uporaba postopka je analogno-digitalna pretvorba zvočnega signala. Postopek razdeli zvočni val na intervale vzdolž časovne osi, da proizvede zaporedje signalov. Posledično se vrednosti na časovni osi pretvorijo iz zveznih v diskretne vrednosti z ustreznimi velikostmi. Vzorčeni signal je znan kot impulzno amplitudno moduliran signal.
Med procesom se znotraj določenega časovnega intervala T izbere ena največja amplituda (vzorec), ki predstavlja celoten interval. Torej namesto neprekinjenega signala proces razvije signal z eno samo amplitudo, ki predstavlja celoten časovni interval. Vendar pa je velikost amplitude še vedno zvezna. Komponenta sistema, ki izvaja ta postopek, je znana kot vzorčevalnik.
Čeprav ima signal zdaj diskretne vrednosti na osi x, je signal napol zvezen in ga ni mogoče pravilno digitalno predstaviti. Da bi dosegli popolnoma diskreten signal, se izvede drugi korak diskretizacije.
Kaj je kvantizacija?
Pri digitalni obdelavi signalov je kvantizacija postopek preslikave večjega niza vrednosti v manjši niz. Najboljši primer je zaokroževanje številk, da jih naredimo obvladljive. Upoštevajte težo serije čokoladnih kroglic. Tehtajo nekje med 4,99 grama in 5,20 grama. Namesto da bi jih navedli posamično, je dobra predstavitev, če rečemo, da čokoladne kroglice tehtajo 5,00 gramov. Da bi to naredili, je treba težo kroglic zaokrožiti navzgor ali navzdol. Isti argument velja, če rečemo, da so čevlji znašali 15,00 $, čeprav je bila cena na etiketi 14,99 $.
Če to uporabimo za signale, ima delno diskretiziran signal že eno samo zvezno vrednost, ki predstavlja vsak časovni interval v amplitudno moduliranem signalu. V procesu kvantizacije se vrednosti amplitude zaokrožijo navzgor ali navzdol na najbližjo vnaprej določeno vrednost. Posledica tega je, da je amplituda signalov, ki imajo neskončno veliko vrednosti, zožena na veliko manjši nabor vrednosti. Ta vrsta signala je znana kot impulzno kodno moduliran signal.
Kakšna je razlika med vzorčenjem in kvantizacijo?
• Pri vzorčenju je časovna os diskretizirana, pri kvantizaciji pa je diskretizirana os y ali amplituda.
• V procesu vzorčenja je iz časovnega intervala izbrana ena sama vrednost amplitude, ki jo predstavlja, medtem ko so pri kvantizaciji vrednosti, ki predstavljajo časovne intervale, zaokrožene, da se ustvari končen niz možnih vrednosti amplitude.
• Vzorčenje se opravi pred postopkom kvantizacije.
