Mintavétel vs kvantálás
A digitális jelfeldolgozásban és a kapcsolódó területeken a mintavételezés és a kvantálás két módszer, inkább lépések, amelyeket az analóg jelek diszkretizálására használnak annak digitális jellé alakítása során. Az elektronika és a számítógépek megjelenésével szinte az összes technológiai funkció digitalizálódik, így azokat számítógépek vagy más digitális rendszerek is kezelhetik. Ez a kettő kulcsfontosságú ötlet az analóg-digitális átalakításhoz.
Mi az a mintavétel?
A digitális jelfeldolgozásban a mintavételezés az a folyamat, amely során a folyamatos jelet diszkrét jellé bontják. Az eljárás gyakori alkalmazása a hangjel analóg digitális átalakítása. A folyamat az időtengely mentén szakaszokra bontja a hanghullámot, hogy jelsorozatot állítson elő. Ennek eredményeként az időtengely értékei folytonosról diszkrét, megfelelő nagyságrendű értékekké alakulnak. A mintavételezett jel impulzusamplitúdó modulált jelként ismert.
A folyamat során egy meghatározott T időintervallumon belül egyetlen maximális amplitúdó (egy minta) kerül kiválasztásra a teljes intervallum reprezentálására. Tehát folyamatos jel esetén a folyamat a teljes időintervallumot reprezentáló egyetlen amplitúdójú jelet hoz létre. Az amplitúdó nagysága azonban továbbra is folyamatos. A rendszernek ezt a folyamatot végrehajtó összetevője mintavevőként ismert.
Annak ellenére, hogy a jelnek most diszkrét értékei vannak az x tengelyen, a jel félig folytonos, és nem ábrázolható helyesen digitálisan. A teljesen diszkrét jel elérése érdekében a diszkretizálás második lépését hajtjuk végre.
Mi az a kvantálás?
A digitális jelfeldolgozásban a kvantálás az a folyamat, amikor egy nagyobb értékkészletet egy kisebb halmazra leképeznek. A legjobb példa a számok kerekítése, hogy kezelhetőek legyenek. Vegye figyelembe egy adag csokoládégolyó súlyát. Súlyuk valahol 4,99 gramm és 5,20 gramm között van. Ahelyett, hogy külön-külön feltüntetnénk őket, jó ábrázolás, ha azt mondjuk, hogy a csokoládégolyók tömege 5,00 gramm. Ehhez a golyók súlyát felfelé vagy lefelé kell kerekíteni. Ugyanez az érv érvényes, ha azt mondjuk, hogy a cipő 15,00 USD volt, bár az árcédula 14,99 USD volt.
Ezt a jelekre alkalmazva a részlegesen diszkretizált jelnek már egyetlen folyamatos értéke van, amely az impulzusamplitúdó modulált jel minden időintervallumát reprezentálja. A kvantálási folyamat során az amplitúdóértékeket felfelé vagy lefelé kerekítik a legközelebbi előre meghatározott értékre. Az eredmény az, hogy a végtelen sok értékkel rendelkező jelek amplitúdója helyett sokkal kisebb értékkészletre szűkülnek. Ezt a jeltípust impulzuskód modulált jelnek nevezik.
Mi a különbség a mintavétel és a kvantálás között?
• A mintavételnél az időtengely diszkretizált, míg a kvantálásnál az y tengely vagy az amplitúdó diszkretizált.
• A mintavételi folyamat során egyetlen amplitúdóérték kerül kiválasztásra az időintervallumból, hogy azt reprezentálja, míg a kvantálás során az időintervallumokat reprezentáló értékeket lekerekítik, hogy a lehetséges amplitúdóértékek véges halmazát hozzuk létre.
• A mintavétel a kvantálási folyamat előtt történik.
