Kvantisering (signalbehandling)
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 13. juni 2016; verifikation kræver 51 redigeringer .Kvantisering ( engelsk kvantisering ) - i signalbehandling - opdeling af rækken af referenceværdier for signalet i et endeligt antal niveauer og afrunding af disse værdier til et af de to niveauer tættest på dem [1] . I dette tilfælde kan signalværdien afrundes enten til nærmeste niveau eller til det mindste eller større af de nærmeste niveauer, afhængigt af kodningsmetoden [2] . En sådan kvantisering kaldes skalar. Der er også vektorkvantisering - opdeling af rummet af mulige værdier af en vektormængde i et begrænset antal regioner og erstatning af disse værdier med en identifikator for en af disse regioner [3] .
Kvantisering bør ikke forveksles med sampling (og i forlængelse heraf kvantiseringstrin med sampling rate ). Ved sampling måles en tidsvarierende mængde (signal) ved en given frekvens (samplingfrekvens), så sampling opdeler signalet i tidskomponenter (vandret på grafen). Kvantisering bringer på den anden side signalet til de givne værdier, det vil sige, at det runder signalet til de niveauer, der er tættest på det (lodret på grafen). I ADC'en kan der afrundes til det næste lavere niveau. Et signal, der er blevet samplet og kvantiseret, kaldes et digitalt signal .
Kvantisering bruges ofte i signalbehandling , herunder lyd- og billedkomprimering.
Når et signal digitaliseres , kaldes antallet af bit, der koder for et kvantiseringsniveau, kvantiseringsdybde eller bitdybde . Jo større kvantiseringsdybden og jo højere samplinghastigheden er, jo mere matcher det digitale signal det analoge signal. Ved ensartet kvantisering bestemmer kvantiseringsdybden det dynamiske område , målt i decibel (1 bit pr. 6 dB) [4] .
Typer af kvantisering
Ensartet (homogen) kvantisering - opdeling af intervallet af signalprøveværdier i segmenter af samme længde og erstatning af disse værdier med det nærmeste kvantiseringsniveau . I dette tilfælde er to kvantiseringsmuligheder mulige [5] :
1. Hvis signalværdierne er i intervallet , hvor er kvantiseringstrinnet, så rundes de op til niveauet (midrise er kvantiseringskarakteristikken med nul på grænsen af kvantiseringstrinnet):
![{\displaystyle [0,h]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/dbede90a8f7ff59267c875f09e715c896ce7a51a)
2. Hvis signalværdierne er i intervallet , rundes de ned til nul-niveauet (midttread er kvantiseringskarakteristikken med nul i midten af kvantiseringstrinnet):
,![{\displaystyle [-h/2,h/2]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/922227192ceb39da984dea7332cfb54ca07f36e1)
hvor er afrunding til nærmeste mindre heltal .
Efter sampling og kvantisering opnås et digitalt signal . Kvantiseringsniveauet erstattes derefter af et sæt tal. For kvantisering i binær kode er området for signalændring fra minimumværdien til maksimumværdien opdelt i kvantiseringsniveauer, hvor kvantiseringsbitdybden er. Værdien af det resulterende interval mellem niveauer (kvantiseringstrin):
Hvert niveau er tildelt en -bit binær kode - niveaunummeret, skrevet som et binært tal. Hver signalprøve tildeles koden for det niveau, der er tættest på sig. Efter sampling og kvantisering er det analoge signal således repræsenteret af en sekvens af binære tal svarende til signalværdierne på bestemte tidspunkter, det vil sige et binært signal. I dette tilfælde er hvert binært tal repræsenteret af en sekvens af højt (1) og lavt (0) niveau impulser. Bitdybden af lydkvantisering er normalt valgt fra 8 til 32 bit ( sammenligning af digitale lydformater ), men normalt 16 eller 24 bit [6] .
Ikke-ensartet kvantisering er kvantisering, hvor intervallet af signalværdier er opdelt i segmenter med ulige længde. Det bruges til at forbedre nøjagtigheden af kvantisering i tilfælde, hvor fordelingen af signalværdier er ujævn, for eksempel ved kvantisering af lyd. I dette tilfælde bør kvantiseringsniveauerne placeres oftere i de områder, hvor signalværdierne er mere sandsynlige. Ved kvantificering af talesignaler bruges ofte en kompressor, som øger små signalværdier og reducerer store værdier, og derefter ensartet kvantisering.
Kvantiseringsmetoder
Noter
- ↑ Solonin A. I. Algoritmer og processorer til digital signalbehandling. — C. 8 . Hentet 12. marts 2018. Arkiveret fra originalen 13. marts 2018.
- ↑ Solonin A. I. Grundlæggende om digital signalbehandling: et kursus med forelæsninger. 2. udg. - 2012. - C. 299 . Hentet 12. marts 2018. Arkiveret fra originalen 13. marts 2018.
- ↑ Pramod Jain. En vektorkvantiseringsmultistartmetode til global optimering. - University of California, 1989. - S. 37.
- ↑ Smirnov S. V. Midler og systemer til teknisk support til behandling, lagring og transmission af information. - MGIU, 2011. - S. 260 . Hentet 13. marts 2018. Arkiveret fra originalen 14. marts 2018.
- ↑ William A. Pearlman, Amir Said. Digital signalkomprimering: principper og praksis. - Cambridge University Press, 2011. - S. 83 . Hentet 26. marts 2018. Arkiveret fra originalen 27. marts 2018.
- ↑ Peter Kirn. Digital lyd. Virkelige verden. - 2008. - S. 65 . Hentet 19. marts 2018. Arkiveret fra originalen 19. marts 2018.
Se også
| Kompressionsmetoder _ | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Teori |
| ||||||
| Tabsfri |
| ||||||
| Lyd |
| ||||||
| Billeder |
| ||||||
| Video |
| ||||||