Vzorkování vs kvantizace
V digitálním zpracování signálu a souvisejících oborech jsou vzorkování a kvantování dvě metody, spíše kroky, používané při diskretizaci analogového signálu při jeho převodu na digitální signál. S příchodem elektroniky a počítačů jsou téměř všechny technologické funkce digitalizovány, takže je lze zpracovat pomocí počítačů nebo jiných digitálních systémů. Tyto dva jsou klíčovými myšlenkami v analogové k digitální konverzi.
Co je vzorkování?
Při digitálním zpracování signálu je vzorkování proces rozdělení spojitého signálu na diskrétní signál. Běžným použitím procesu je analogová konverze zvukového signálu na digitální. Proces rozděluje zvukovou vlnu do intervalů podél časové osy a vytváří sekvenci signálů. V důsledku toho jsou hodnoty v časové ose převedeny ze spojitých na diskrétní hodnoty s odpovídajícími veličinami. Vzorkovaný signál je známý jako Pulse Amplitude Modulated Signal.
Během procesu je v rámci definovaného časového intervalu T vybrána jedna maximální amplituda (vzorek), která reprezentuje celý interval. Proces tedy spíše se spojitým signálem vyvine signál s jedinou amplitudou představující celý časový interval. Velikost amplitudy je však stále spojitá. Komponenta systému, která provádí tento proces, se nazývá sampler.
I když má signál nyní diskrétní hodnoty na ose x, signál je napůl spojitý a nelze jej správně digitálně reprezentovat. Aby bylo dosaženo zcela diskrétního signálu, je proveden druhý krok diskretizace.
Co je kvantizace?
V digitálním zpracování signálu je kvantizace proces mapování větší sady hodnot na menší sadu. Nejlepším příkladem je zaokrouhlení čísel, aby byly zvládnutelné. Zvažte hmotnost dávky čokoládových kuliček. Váží někde mezi 4,99 gramy a 5,20 gramy. Spíše než je uvádět jednotlivě je dobré znázornění, když řekneme, že čokoládové kuličky váží 5,00 gramů. K tomu musí být hmotnost kuliček zaokrouhlena nahoru nebo dolů. Stejný argument platí, když říkáte, že boty byly 15,00 $, i když cenovka byla 14,99 $.
Aplikujeme-li toto na signály, částečně diskretizovaný signál již má jednu spojitou hodnotu představující každý časový interval v signálu modulovaném pulzní amplitudou. V procesu kvantování 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 tyto signály zúženy na mnohem menší soubor hodnot. Tento typ signálu je známý jako Pulse Code Modulated Signal.
Jaký je rozdíl mezi vzorkováním a kvantizací?
• Při vzorkování je časová osa diskretizována, zatímco při kvantizaci je diskretizována osa y nebo amplituda.
• V procesu vzorkování se z časového intervalu vybere jedna hodnota amplitudy, která jej bude reprezentovat, zatímco při kvantizaci se hodnoty představující časové intervaly zaokrouhlí, aby se vytvořila konečná množina možných hodnot amplitudy.
• Vzorkování se provádí před procesem kvantizace.
