kvantiseringsnivåer

Kvantiseringsnivåer är de diskreta amplitudnivåer som används när en kontinuerlig signal digitaliseras genom kvantisering. Antalet kvantiseringsnivåer bestäms vanligtvis av bitdjupet per prov i en analog-till-digital-omvandlare. Vanliga samband är att antalet nivåer är 2^n, där n är antalet bitar. Exempelvis ger 8-bit kvantisering 256 nivåer och 16-bit kvantisering 65 536 nivåer. Ju fler nivåer, desto närmare är den kvantiserade representationen den ursprungliga signalen.

Så fungerar det: En ingångsvärde x inom en viss Vågranking fullskala delas upp i lika stora intervall som kallas kvantiseringssteg Δ. Varje värde tilldelas närmaste kvantiseringsnivå, vilket genererar det kvantiserade värdet x̂. Denna process introducerar kvantiseringsfel e = x − x̂, vars storlek vanligtvis är begränsad till ±Δ/2. Overklippning kan uppstå om signalen överstiger fullskalans område, vilket medför distortion.

Typer av kvantisering: Uniform kvantisering använder lika stora steg Δ över hela spänningsområdet och är vanlig när magnetiska eller ljudsignaler har relativt jämn fördelning. Icke-uniform kvantisering, ofta genom kompanding, kan använda varierande stegstorlek för att bättre representera signaler med snäva dynamiska områden; mu-law och A-law används särskilt inom telekommunikation.

Kvantiseringsnoise och SNR: Kvantiseringsfelet fungerar som brus i den digitala representationen och upphör oftast att korrelera med ingången när antalet nivåer ökar. För en fullskalig sinus kan den teoretiska SQNR för uniform kvantisering uppskattas till ungefär 6,02n + 1,76 dB, under antagande av linjär, icke-klippad kvantisering och jämn fördelning av fel.

Användningar och kopplingar: Kvantiseringsnivåer är centrala i analoga till digital-omvandlare, ljud- och bildkodning, samt i sensoriska system där kontinuerliga signaler måste lagras och behandlas digitalt. Dithering används ibland för att göra kvantiseringsbrus mer ہfördelat och mindre märkbart.