Квантование (обработка сигналов)
Квантование (Шаблон:Lang-en) — в информатике разбиение диапазона значений непрерывной или дискретной величины на конечное число интервалов. Существует также векторное квантование — разбиение пространства возможных значений векторной величины на конечное число областей. Простейшим видом квантования является деление целочисленного значения на натуральное число, называемое коэффициентом квантования.
Не следует путать квантование с дискретизацией (и, соответственно, шаг квантования с частотой дискретизации). При дискретизации изменяющаяся во времени величина (сигнал) замеряется с заданной частотой (частотой дискретизации), таким образом, дискретизация разбивает сигнал по временной составляющей (на графике — по горизонтали). Квантование же приводит сигнал к заданным значениям, то есть, разбивает по уровню сигнала (на графике — по вертикали). Сигнал, к которому применены дискретизация и квантование, называется цифровым.
Квантование часто используется при обработке сигналов, в том числе при сжатии звука и изображений.
При оцифровке сигнала уровень квантования называют также глубиной дискретизации или битностью. Глубина дискретизации измеряется в битах и обозначает количество бит, выражающих амплитуду сигнала. Чем больше глубина дискретизации, тем точнее цифровой сигнал соответствует аналоговому. В случае однородного квантования глубину дискретизации называют также динамическим диапазоном и измеряют в децибелах (1 бит ≈ 6 дБ).
Виды квантования
Однородное (линейное) квантование — разбиение диапазона значений на отрезки равной длины. Его можно представлять как деление исходного значения на постоянную величину (шаг квантования) и взятие целой части от частного: <math>y_q=\left[\frac{y-y_0}{h}\right]</math>.
Квантование по уровню — представление величины отсчётов цифровыми сигналами. Для квантования в двоичном коде диапазон напряжения сигнала от <math>U_\min</math> до <math>U_\max</math> делится на <math>2^n</math> интервалов. Величина получившегося интервала (шага квантования):
- <math>\Delta=\frac{U_\max-U_\min}{2^n}.</math>
Каждому интервалу присваивается <math>n</math>-разрядный двоичный код — номер интервала, записанный двоичным числом. Каждому отсчёту сигнала присваивается код того интервала, в который попадает значение напряжения этого отсчёта. Таким образом, аналоговый сигнал представляется последовательностью двоичных чисел, соответствующих величине сигнала в определённые моменты времени, то есть цифровым сигналом. При этом каждое двоичное число представляется последовательностью импульсов высокого (1) и низкого (0) уровня.
Методы квантования
См. также
Шаблон:Compu-stub Шаблон:Elec-stub Шаблон:Rq Шаблон:Методы сжатияca:Quantificació (processament de senyal) cs:Kvantování (signál) da:Kvantisering de:Quantisierung en:Quantization (signal processing) es:Cuantificación digital fi:Kvantisointi fr:Quantification (signal) it:Quantizzazione (elettronica) ja:量子化 nl:Kwantisatie (informatica) pl:Kwantyzacja (technika) pt:Quantização su:Kuantisasi sv:Kvantisering (signalbehandling) ta:சொட்டாக்கம் uk:Квантування (інформатика) vi:Lượng tử hóa zh:量化 (信号处理)
