Sampling vs Quantization
I digital signalbehandling och relaterade områden är sampling och kvantisering två metoder, snarare steg, som används för att diskretisera en analog signal för att konvertera den till en digital signal. Med tillkomsten av elektronik och datorer digitaliseras nästan alla tekniska funktioner så att de kan hanteras av datorer eller andra digitala system. Dessa två är nyckelidéer i analog till digital konvertering.
Vad är sampling?
I digital signalbehandling är sampling processen att bryta upp en kontinuerlig signal till en diskret signal. En vanlig användning av processen är analog till digital omvandling av en ljudsignal. Processen bryter upp ljudvågen i intervall längs tidsaxeln för att producera en sekvens av signaler. Som ett resultat omvandlas värdena i tidsaxeln från kontinuerliga, till diskreta värden med motsvarande storlek. Den samplade signalen är känd som den pulsamplitudmodulerade signalen.
Under processen, inom ett definierat tidsintervall T, väljs en enda maximal amplitud (ett sampel) för att representera hela intervallet. Så snarare med en kontinuerlig signal, utvecklar processen en signal med en enda amplitud som representerar hela tidsintervallet. Emellertid är amplitudens storlek fortfarande kontinuerlig. Komponenten i systemet som kör denna process kallas samplern.
Även om signalen har diskreta värden i x-axeln nu, är signalen halvkontinuerlig och kan inte representeras korrekt digit alt. För att uppnå en helt diskret signal utförs ett andra steg av diskretisering.
Vad är kvantisering?
I digital signalbehandling är kvantisering processen att mappa en större uppsättning värden till en mindre uppsättning. Det bästa exemplet är att avrunda siffrorna för att göra dem hanterbara. Tänk på vikten av ett parti chokladbollar. De väger någonstans mellan 4,99 gram och 5,20 gram. Istället för att ange dem individuellt är det en bra representation om vi säger att chokladbollarna väger 5,00 gram. För att göra detta måste bollarnas vikt antingen avrundas uppåt eller nedåt. Samma argument gäller när man säger att skorna kostade 15,00 USD, även om prislappen var 14,99 USD.
Genom att tillämpa detta på signaler har den delvis diskretiserade signalen redan ett enda kontinuerligt värde som representerar varje tidsintervall i den pulsamplitudmodulerade signalen. I kvantiseringsprocessen avrundas amplitudvärdena antingen uppåt eller nedåt till närmaste förutbestämda värde. Resultatet är att, snarare än att amplituden av signaler som har oändligt många värden, minskas de till en mycket mindre uppsättning värden. Denna typ av signal kallas Pulse Code Modulated Signal.
Vad är skillnaden mellan sampling och kvantisering?
• Vid sampling diskretiseras tidsaxeln medan vid kvantisering diskretiseras y-axeln eller amplituden.
• I samplingsprocessen väljs ett enstaka amplitudvärde från tidsintervallet för att representera det medan, vid kvantisering, avrundas värdena som representerar tidsintervallen för att skapa en ändlig uppsättning möjliga amplitudvärden.
• Sampling görs före kvantiseringsprocessen.
