Sampling vs. Quantisierung
In der digitalen Signalverarbeitung und verwandten Bereichen sind Sampling und Quantisierung zwei Methoden, 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 gehandhabt werden können. Diese beiden sind Schlüsselideen bei der Analog-Digital-Wandlung.
Was ist Sampling?
In der digitalen Signalverarbeitung ist Sampling der Vorgang, bei dem ein kontinuierliches Signal in ein diskretes Signal zerlegt wird. Eine übliche Verwendung des Prozesses ist die Analog-Digital-Umwandlung eines Tonsignals. Der Prozess zerlegt die Schallwelle entlang der Zeitachse in Intervalle, um eine Folge von Signalen zu erzeugen. Dadurch werden die Werte in der Zeitachse von kontinuierlichen 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 (ein Sample) ausgewählt, um das gesamte Intervall darzustellen. Anstelle eines kontinuierlichen Signals entwickelt der Prozess ein Signal mit einer einzelnen Amplitude, die das gesamte Zeitintervall darstellt. Die Größe der Amplitude ist jedoch immer noch kontinuierlich. Die Komponente des Systems, die diesen Vorgang ausführt, wird als Sampler bezeichnet.
Obwohl das Signal jetzt diskrete Werte in der x-Achse hat, ist das Signal halbkontinuierlich und kann nicht korrekt digital dargestellt werden. Um ein vollständig diskretes Signal zu erh alten, wird ein zweiter Diskretisierungsschritt durchgeführt.
Was ist Quantisierung?
In der digitalen Signalverarbeitung ist Quantisierung der Vorgang, bei dem ein größerer Satz von Werten auf einen kleineren Satz abgebildet wird. Das beste Beispiel ist das Runden der Zahlen, um sie überschaubar zu machen. Betrachten Sie das Gewicht einer Charge Schokoladenkugeln. Sie wiegen irgendwo zwischen 4,99 Gramm und 5,20 Gramm. Anstatt sie einzeln zu nennen, ist es eine gute Darstellung, wenn wir sagen, dass die Schokoladenkugeln 5,00 Gramm wiegen. Dazu muss das Gewicht der Bälle entweder auf- oder abgerundet werden. Dasselbe Argument gilt, wenn man sagt, dass die Schuhe 15,00 $ gekostet haben, obwohl der Preis 14,99 $ betrug.
Wenn man dies auf Signale anwendet, hat das teilweise diskretisierte Signal bereits einen einzelnen kontinuierlichen Wert, der jedes Zeitintervall in dem pulsamplitudenmodulierten Signal darstellt. Bei dem Quantisierungsprozess werden die Amplitudenwerte entweder auf den nächsten vorbestimmten Wert aufgerundet oder abgerundet. Das Ergebnis ist, dass, anstatt dass die Amplitude von Signalen unendlich viele Werte hat, sie auf einen viel kleineren Satz von Werten eingeengt werden. Diese Art von Signal ist als pulscodemoduliertes Signal bekannt.
Was ist der Unterschied zwischen Sampling und Quantisierung?
• Beim Sampling wird die Zeitachse diskretisiert, während bei der Quantisierung die y-Achse oder die Amplitude diskretisiert wird.
• Beim Sampling-Prozess wird ein einzelner Amplitudenwert aus dem Zeitintervall ausgewählt, um es darzustellen, während bei der Quantisierung die Werte, die die Zeitintervalle darstellen, gerundet werden, um eine endliche Menge möglicher Amplitudenwerte zu erzeugen.
• Das Sampling erfolgt vor dem Quantisierungsprozess.
