Sampling vs Quantization
I digital signalbehandling og relaterede felter er sampling og kvantisering to metoder, snarere trin, der bruges til diskretisering af et analogt signal ved konvertering af det til et digit alt signal. Med fremkomsten af elektronik og computere er næsten alle de teknologiske funktioner digitaliseret, så de kan håndteres af computere eller andre digitale systemer. Disse to er nøgleideer inden for analog til digital konvertering.
Hvad er sampling?
I digital signalbehandling er sampling processen med at opdele et kontinuerligt signal til et diskret signal. En almindelig anvendelse af processen er analog til digital konvertering af et lydsignal. Processen opdeler lydbølgen i intervaller langs tidsaksen for at producere en sekvens af signaler. Som følge heraf konverteres værdierne i tidsaksen fra kontinuerlige til diskrete værdier med tilsvarende størrelser. Det samplede signal er kendt som Pulse Amplitude Modulated Signal.
Under processen, inden for et defineret tidsinterval T, vælges en enkelt maksimal amplitude (en sample) til at repræsentere hele intervallet. Så i stedet for at have et kontinuerligt signal, udvikler processen et signal med en enkelt amplitude, der repræsenterer hele tidsintervallet. Imidlertid er størrelsen af amplituden stadig kontinuerlig. Komponenten i systemet, der udfører denne proces, er kendt som sampleren.
Selv om signalet nu har diskrete værdier i x-aksen, er signalet halvkontinuerligt og kan ikke repræsenteres korrekt digit alt. For at opnå et fuldstændigt diskret signal udføres et andet diskretiseringstrin.
Hvad er kvantisering?
I digital signalbehandling er kvantisering processen med at kortlægge et større sæt værdier til et mindre sæt. Det bedste eksempel er at afrunde tallene for at gøre dem overskuelige. Overvej vægten af et parti chokoladekugler. De vejer et sted mellem 4,99 gram og 5,20 gram. I stedet for at angive dem individuelt er det en god fremstilling, hvis vi siger, at chokoladekuglerne vejer 5,00 gram. For at gøre dette skal kuglernes vægt enten rundes op eller ned. Det samme argument gælder, når man siger, at skoene var $15,00, selvom prisskiltet var $14,99.
Ved at anvende dette på signaler, har det delvist diskretiserede signal allerede en enkelt kontinuerlig værdi, der repræsenterer hvert tidsinterval i det pulsamplitudemodulerede signal. I kvantiseringsprocessen rundes amplitudeværdierne enten op eller ned til den nærmeste forudbestemte værdi. Resultatet er, at i stedet for at amplituden af signaler har uendeligt mange værdier, er de indsnævret til et meget mindre sæt værdier. Denne type signal er kendt som Pulse Code Modulated Signal.
Hvad er forskellen mellem sampling og kvantisering?
• Ved sampling diskretiseres tidsaksen, mens y-aksen eller amplituden diskretiseres ved kvantisering.
• I samplingsprocessen vælges en enkelt amplitudeværdi fra tidsintervallet til at repræsentere den, mens værdierne, der repræsenterer tidsintervallerne, i kvantisering afrundes for at skabe et endeligt sæt af mulige amplitudeværdier.
• Sampling udføres før kvantiseringsprocessen.
