Näytteistys vs kvantisointi
Digitaalisessa signaalinkäsittelyssä ja siihen liittyvillä aloilla näytteenotto ja kvantisointi ovat kaksi menetelmää, pikemminkin vaiheita, joita käytetään analogisen signaalin diskretisoinnissa sen muuntamiseksi digitaaliseksi signaaliksi. Elektroniikan ja tietokoneiden myötä lähes kaikki tekniset toiminnot digitalisoituvat, jotta ne voidaan käsitellä tietokoneilla tai muilla digitaalisilla järjestelmillä. Nämä kaksi ovat avainideoita analogisesta digitaaliseksi muuntamisessa.
Mitä on näytteenotto?
Digitaalisessa signaalinkäsittelyssä näytteenotto on prosessi, jossa jatkuva signaali hajotetaan erilliseksi signaaliksi. Prosessin yleinen käyttötapa on äänisignaalin muuntaminen analogiseksi digitaaliseksi. Prosessi hajottaa ääniaallon aika-akselilla jaksoiksi signaalisarjan tuottamiseksi. Tämän seurauksena aika-akselin arvot muunnetaan jatkuvista diskreeteiksi arvoiksi, joilla on vastaavat suuruudet. Näytteistetty signaali tunnetaan pulssiamplitudimoduloiduna signaalina.
Prosessin aikana määritellyllä aikavälillä T valitaan yksi maksimiamplitudi (näyte) edustamaan koko aikaväliä. Joten pikemminkin jatkuvalla signaalilla prosessi kehittää signaalin, jolla on yksi amplitudi, joka edustaa koko aikaväliä. Kuitenkin amplitudin suuruus on jatkuva. Järjestelmän komponentti, joka suorittaa tämän prosessin, tunnetaan nimellä sampleri.
Vaikka signaalilla on nyt erillisiä arvoja x-akselilla, signaali on puolijatkuva eikä sitä voida esittää oikein digitaalisesti. Täysin diskreetin signaalin saavuttamiseksi suoritetaan diskreetin toinen vaihe.
Mitä kvantisointi on?
Digitaalisessa signaalinkäsittelyssä kvantisointi on prosessi, jossa suurempi joukko arvoja kartoitetaan pienempään joukkoon. Paras esimerkki on lukujen pyöristäminen, jotta ne olisivat hallittavissa. Harkitse suklaapalloerän painoa. Ne painavat 4,99–5,20 grammaa. Sen sijaan, että ilmaisit ne erikseen, se on hyvä esitys, jos sanomme, että suklaapallot painavat 5,00 grammaa. Tätä varten pallojen paino on pyöristettävä ylös- tai alaspäin. Sama väite pätee, kun sanotaan, että kengät olivat 15,00 dollaria, vaikka hintalappu oli 14,99 dollaria.
Sovellettaessa tätä signaaleihin, osittain diskretisoidulla signaalilla on jo yksi jatkuva arvo, joka edustaa kutakin aikaväliä pulssiamplitudimoduloidussa signaalissa. Kvantisointiprosessissa amplitudiarvot joko pyöristetään ylös- tai alaspäin lähimpään enn alta määrättyyn arvoon. Tuloksena on, että sen sijaan, että signaalien amplitudilla on äärettömän monta arvoa, ne kaventuvat paljon pienemmäksi arvojoukoksi. Tämän tyyppinen signaali tunnetaan pulssikoodimoduloituna signaalina.
Mitä eroa on näytteenotolla ja kvantisoinnilla?
• Näytteenotossa aika-akseli diskretoidaan, kun taas kvantisoinnissa y-akseli tai amplitudi diskretoidaan.
• Näytteenottoprosessissa aikavälistä valitaan yksi amplitudiarvo edustamaan sitä, kun taas kvantisoinnissa aikavälejä edustavat arvot pyöristetään, jotta saadaan aikaan rajallinen joukko mahdollisia amplitudiarvoja.
• Näytteenotto tehdään ennen kvantisointiprosessia.
