量化系統

量化系統

量化系統(Quantitative System )是指將信號的連續取值(或者大量可能的離散取值)近似為有限多個(或較少的)離散值的系統。連續信號經過採樣成為離散信號,離散信號經過量化即成為數位訊號。注意離散信號通常情況下並不需要經過量化的過程,但可能在值域上並不離散,還是需要經過量化的過程 。信號的採樣和量化通常都是由ADC(模數轉換器)實現的。

基本介紹

  • 中文名:量化系統
  • 外文名:Quantitative System
  • 涉及學科:信息科學
  • 套用:自動控制
  • 經過:採樣
  • 目的:成為離散信號
系統介紹,量化分類,量化相關,量化級,量化誤差,複雜度控制,無記憶的矢量,

系統介紹

在數位訊號處理領域,量化指將信號的連續取值(或者大量可能的離散取值)近似為有限多個(或較少的)離散值的過程。量化系統(Quantitative System)是指將信號的連續取值(或者大量可能的離散取值)近似為有限多個(或較少的)離散值的系統,主要套用於從連續信號到數位訊號的轉換中。連續信號經過採樣成為離散信號,離散信號經過量化即成為數位訊號。注意離散信號通常情況下並不需要經過量化的過程,但可能在值域上並不離散,還是需要經過量化的過程 。信號的採樣和量化通常都是由ADC實現的。
所研究的量化系統的模型示於圖1。模擬源的輸出是高斯隨機過程的樣本函式a(f)。我們先假定訊息過程具有帶限譜:
量化系統
圖1 採樣和量化系統
因為譜是帶限的,我們可每1/2WM/秒採樣一次而不丟失任何信息。由於過程是高斯的,且為平坦譜,採樣值是統計獨立的高斯隨機變數O。每個採樣值為零均值,單位方差。
量化系統
圖2 量化器
所謂量化,就是把經過抽樣得到的瞬時值將其幅度離散,即用一組規定的電平,把瞬時抽樣值用最接近的電平值來表示。經過抽樣的圖像,只是在空間上被離散成為像素(樣本)的陣列。而每個樣本灰度值還是一個由無窮多個取值的連續變化量,必須將其轉化為有限個離散值,賦予不同碼字才能真正成為數字圖像。這種轉化稱為量化。

量化分類

無論是將樣本連續灰度值等間隔分層的均勻量化,還是不等間隔分層的非均勻量化,在兩個量化級(即稱之為兩個判決電平)之間的所有灰度值用一個量化值(稱為量化器輸出的量化電平)來表示。
均勻量化和非均勻量化
按照量化級的劃分方式分,有均勻量化和非均勻量化。
均勻量化:ADC輸入動態範圍被均勻地劃分為2^n份。
非均勻量化:ADC輸入動態範圍的劃分不均勻,一般用類似指數的曲線進行量化。
非均勻量化是針對均勻量化提出的,因為一般的語音信號中,絕大部分是小幅度的信號,且人耳聽覺遵循指數規律。為了保證關心的信號能夠被更精確的還原,我們應該將更多的bit用於表示小信號。
常見的非均勻量化有A律和μ率等,它們的區別在於量化曲線不同。
標量量化和矢量量化
按照量化的維數分,量化分為標量量化和矢量量化。標量量化是一維的量化,一個幅度對應一個量化結果。而矢量量化是二維甚至多維的量化,兩個或兩個以上的幅度決定一個量化結果。
以二維情況為例,兩個幅度決定了平面上的一點。而這個平面事先按照機率已經劃分為N個小區域,每個區域對應著一個輸出結果(碼書,codebook)。由輸入確定的那一點落在了哪個區域內,矢量量化器就會輸出那個區域對應的碼字(codeword)。矢量量化的好處是引入了多個決定輸出的因素,並且使用了機率的方法,一般會比標量量化效率更高。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們