Sampling vs. Quantisierung
In der digitalen Signalverarbeitung und in verwandten Bereichen sind Abtastung und Quantisierung zwei Verfahren, eher Schritte, die bei der Diskretisierung eines analogen Signals bei der Umwandlung in ein digitales Signal verwendet werden. Mit dem Aufkommen von Elektronik und Computern werden fast alle technologischen Funktionen digitalisiert, sodass sie von Computern oder anderen digitalen Systemen verarbeitet werden können. Diese beiden sind Schlüsselideen bei der Analog-Digital-Umwandlung.
Was ist Sampling??
Bei der digitalen Signalverarbeitung ist das Abtasten ein Vorgang, bei dem ein kontinuierliches Signal in ein diskretes Signal zerlegt wird. Eine übliche Anwendung des Prozesses ist die Analog-Digital-Umwandlung eines Tonsignals. Der Prozess zerlegt die Schallwelle in Intervalle entlang der Zeitachse, um eine Folge von Signalen zu erzeugen. Als Ergebnis werden die Werte in der Zeitachse von stetigen in diskrete Werte mit entsprechenden Beträgen umgewandelt. Das abgetastete Signal wird als pulsamplitudenmoduliertes Signal bezeichnet.
Während des Prozesses wird innerhalb eines definierten Zeitintervalls T eine einzelne maximale Amplitude (eine Probe) ausgewählt, um das gesamte Intervall darzustellen. Statt ein kontinuierliches Signal zu haben, erzeugt der Prozess ein Signal mit einer einzelnen Amplitude, die das gesamte Zeitintervall darstellt. Die Amplitude ist jedoch immer noch konstant. Die Komponente des Systems, die diesen Prozess ausführt, wird als Sampler bezeichnet.
Obwohl das Signal jetzt diskrete Werte in der x-Achse hat, ist das Signal halb durchgehend und kann nicht korrekt digital dargestellt werden. Um ein vollständig diskretes Signal zu erreichen, wird ein zweiter Schritt der Diskretisierung durchgeführt.
Was ist Quantisierung??
Bei der digitalen Signalverarbeitung ist die Quantisierung der Vorgang, bei dem ein größerer Satz von Werten einem kleineren Satz zugeordnet wird. Das beste Beispiel ist das Runden der Zahlen, um sie überschaubar zu machen. Betrachten Sie das Gewicht einer Charge Schokoladenkugeln. Sie wiegen zwischen 4,99 und 5,20 Gramm. Anstatt sie einzeln anzugeben, ist dies eine gute Darstellung, wenn die Schokoladenkugeln 5,00 Gramm wiegen. Dazu muss das Gewicht der Bälle auf- oder abgerundet werden. Dasselbe Argument trifft zu, wenn gesagt wird, dass die Schuhe 15,00 $ waren, obwohl der Preis 14,99 $ betrug.
Wenn man dies auf Signale anwendet, hat das teilweise diskretisierte Signal bereits einen einzigen kontinuierlichen Wert, der jedes Zeitintervall in dem pulsamplitudenmodulierten Signal darstellt. Bei dem Quantisierungsprozess werden die Amplitudenwerte entweder auf den nächsten vorbestimmten Wert auf- oder abgerundet. Das Ergebnis ist, dass anstatt der Amplitude von Signalen mit unendlich vielen Werten diese auf einen viel kleineren Satz von Werten verengt werden. Diese Art von Signal wird als pulscodemoduliertes Signal bezeichnet.
Was ist der Unterschied zwischen Sampling und Quantisierung??
• Bei der Abtastung wird die Zeitachse diskretisiert, während bei der Quantisierung die y-Achse oder die Amplitude diskretisiert wird.
• Beim Abtastvorgang wird ein einzelner Amplitudenwert aus dem Zeitintervall ausgewählt, um ihn darzustellen, während bei der Quantisierung die Werte, die die Zeitintervalle darstellen, gerundet werden, um eine endliche Menge möglicher Amplitudenwerte zu erzeugen.
• Die Probenahme erfolgt vor dem Quantisierungsprozess.