Устройство - квантование
Cтраница 3
 |
Спектральное затухание и периодическое расширение временного ряда с помощью ДПФ и ДКП.| Пиксели и амплитуды ДКП, описывающие один и тот же блок 8x8 пикселей. [31] |
Поскольку амплитуда образа имеет сильную корреляцию на небольших пространственных интервалах, значение ДКП блока 8x8 пикселей определяется, в основном, окрестностью постоянной составляющей и относительно небольшим числом иных значимых членов. Типичное множество амплитуд и их преобразование ДКП представлено на рис. 13.41. Отметим, что спектральные члены убывают, по крайней мере, как l / f2 и большинство членов высокой частоты, в основном, нулевые. Спектр посылается на устройство квантования, которое использует стандартные таблицы квантования для присвоения бит спектральным членам согласно их относительным амплитудам и их психовизуальному значению. Для компонентов яркости и цветности используются различные таблицы квантования. [32]
На рис. 13.3, г представлено смещенное ( т.е. усекающее) устройство квантования, а другие устройства, изображенные на рисунке, являются несмещенными и называются округляющими. Такие несмещенные устройства квантования представляют собой идеальные модели, но в аналого-цифровых преобразователях округление не реализуется никогда. Как правило, устройства квантования реализуются как усекающие преобразователи. Термины характеристика с нулем в центре шага квантования ( midtread) или характеристика с нулем на границе шага квантования ( midriser) относятся к ступенчатым функциям и используются для описания того, имеются ли в начале координат горизонтальная или вертикальная составляющая ступенчатой функции. Пунктирная линия единичного наклона, проходящая через начало координат, представляет собой неквантованную характеристику входа / выхода, которую пытаются аппроксимировать ступенчатой функцией. Разность между ступенчатой функцией и отрезком линии единичного наклона представляет собой ошибку аппроксимации, допускаемую устройством квантования на каждом входном уровне. На рис. 13.4 показана ошибка аппроксимации амплитуды в сравнении с входной амплитудой функции для каждой из характеристик квантующего устройства, изображенных на рис. 13.3. 13.4 соответствует рис. 13.3. Часто эта ошибка моделируется как шум квантования, поскольку последовательность ошибок, полученная при преобразовании широкополосного случайного процесса, напоминает аддитивную последовательность шума. Однако, в отличие от действительно аддитивных источников шума, ошибки преобразования являются сигнально зависимыми и высоко структурированными. Желательно было бы нарушить эту структуру, что можно сделать путем введения независимых шумовых преобразований, известных как псевдослучайный шум, предшествующих шагу преобразования. [33]
 |
Неравномерное устройство квантования как последовательность операторов. сжатие, равномерное квантование и расширение.| Характеристика компрессора С ( х и оценка локального наклона С ( х. [34] |
Это реализуется с помощью деления входной динамической области на неравномерные интервалы так, что мощность шума, взвешенная вероятностью появления на каждом интервале, является одинаковой. Для оптимального квантующего устройства могут быть найдены итерационные решения для фаниц принятия решения и размеров шагов для конкретных плотностей и малого количества бит. Эта задача упрощается путем моделирования неравномерного устройства квантования как последовательности операторов, как изображено на рис. 13.12. Сначала входной сигнал отображается с помощью нелинейной функции, называемой компрессором ( compressor), в альтернативную область уровней. Эти уровни равномерно квантуются, и квантованные уровни сигнала затем отображаются с помощью дополняющей нелинейной функции, называемой экспандером ( expander), в выходную область уровней. [35]
 |
Отношение NSR аналого-цифрового преобразователя в сравнении с отношением уровня насыщения АЦП к среднеквадратическому уровню сигнала. [36] |
Уменьшенные уровни входных сигналов соответствуют большим значениям NSR на оси абсцисс и представляют собой движение вправо. Увеличенные уровни входных сигналов также соответствуют большим значениям NSR на оси абсцисс и представляют собой движение влево. Это увеличение происходит вследствие работы в области насыщения устройства квантования. [37]
 |
Передаточная функция шума в z - плоскости, спектральная мощность сигнала и сформированный шум Z-A - модулятора. [38] |
Если шум квантования белый, а сигнал дискретизуется с частотой, превосходящей частоту Найквиста, белый шум равномерно распределен в спектральном интервале, равном частоте дискретизации. Этот интервал называется первой зоной Найквиста, или основной полосой. Поскольку энергия шума квантования зафиксирована на величине 2 / 12 ( см. формулу (13.12)), спектральная плотность мощности шума квантования для сигнала, дискретизованного с частотой, должна быть tfKYlfy Вт / Гц. Работа устройства квантования с повышенной частотой дискретизации уменьшает спектральную плотность мощности шума квантующего устройства в полосе частот сигнала. Передискретизованные данные могут численно фильтроваться с целью отсечения выходящего за полосу шума квантования, после чего можно снизить частоту дискретизации до частоты Найквиста. Если сигнал выбирается с частотой, вдвое превышающей частоту Найквиста, фильтрация отбросит половину мощности шума. [39]
Рассмотрим рис. 2.15, на котором изображено L-уровневое устройство квантования аналогового сигнала с полным диапазоном напряжений, равным V № Vp - ( - Vp) 2VP В. Как показано на рисунке, квантованные импульсы могут иметь положительные и отрицательные значения. Шаг между уровнями квантования, называемый интервалом кван-тования составляет q вольт. Если уровни квантования равномерно распределены по всему диапазону, устройство квантования именуется равномерным, или линейным. [40]
Повторяющиеся измерения того же сигнала будут давать в результате тот же шум, и, таким образом, усреднение ни по какому числу измерений не уменьшит отклонение от истинного входного сигнала. Если шум является независимым на последовательных измерениях, усреднение будет сокращать отклонение от истинных значений. Таким образом, столкнувшись с проблемой, что получаемый шум не является тем шумом, который нам необходим, выбираем возможность изменить этот шум, добавляя к нему наш собственный. Измерения дополняются возмущением, чтобы превзойти нежелательный низкоуровневый шум устройства квантования. [41]
 |
Удаление среднего и нормирование дисперсии ( регулировка усиления для зависимых от данных систем предварительного формирования сигнала. [42] |
Квантование амплитуды происходит после операции выборки-хранения. Простейшее устройство квантования, которое можно изобразить, выполняет мгновенное отображение с каждого непрерывного входного уровня выборки в один из предопределенных, равномерно расположенных выходных уровней. Квантующие устройства, которые характеризуются равномерно расположенными приращениями между возможными выходными уровнями, называются равномерными устройствами квантования, или линейными квантующими устройствами. Возможные мгновенные характеристики входа / выхода легко изображаются с помощью простого ступенчатого графика, подобного изображенному на рис. 13.3. На рис. 13.3, а, б и г представлены устройства с равномерными шагами квантования, а на рис. 13.3, в - устройство с неравномерным шагом квантования. На рис. 13.3, а характеристика устройства имеет нуль в центре шага квантования, а на рис. 13.3, б и г - на границе шага квантования. [43]
Понятно, что устройство квантования для получения выходного сигнала добавляет ошибку к своему входному сигналу. Когда выборки образовываются со значительным запасом, то высоко коррелируют не только выборки, но и ошибки. Когда ошибки высоко коррелируют, они предсказуемы, и, таким образом, они могут быть вычтены из сигнала, отправленного на устройство квантования прежде, чем произойдет процесс квантования. [44]
 |
Процесс и модель повреждения входного сигнала шумом квантования. [45] |
Страницы: 1 2 3 4