Равномерное квантование

Cтраница 4

Статистическое распределение амплитуд речи одного лица. [46]

В стандартной телефонной связи для обработки большого диапазона возможных входных уровней сигналов используется не обычное устройство с равномерным квантованием, а устройство с логарифмическим сжатием. При этом отношение сигнал / шум на выходе не зависит от распределения уровней сигнала на входе. [47]

Неравномерное квантование применяется, например, в современных цифровых телефонных сетях. Малые значения речевого сигнала более вероятны, чем большие, поэтому используется нелинейное преобразование сигнала, когда диапазон значений, при равномерном квантовании представляемый 12 двоичными разрядами ( 4096 уровней), квантуется на 256 ( 8 двоичных разрядов) неравномерно расположенных уровней согласно Рекомендации ITU-T G. Зависимость уровня квантования от его номера представляет собой кусочно-линейную аппроксимацию экспоненциального закона. В цифровых каналах связи передаются 8-разрядные номера уровней квантования, а при цифро-аналоговом преобразовании они конвертируются в 12-разрядные значения соответствующих им уровней сигнала. [48]

Пусть угол наклона г - го, считая от начала пути, шага развертки оказался равным а. Тогда узел регистрации координат вычисляет фактическое приращение ординаты Az /; Assma, а затем заменяет Ду - ближайшим фиксированным уровнем Aj / iAsQM ( sin а) - Ступенчатая функция QM равномерного квантования синусоиды показана на рис. 49 а; число М 1 определяет число фиксированных уровней на одном полупериоде изменения синусоиды ( от - 1 до 1), причем верхний и нижний уровни совпадают с границами этого диапазона. [49]

Суммарный цифровой поток при описанном стандарте цифрового кодирования ( он называется стандарт 4: 2: 2) получается путем временного объединения цифровых потоков сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов. Для более низкочастотных цветоразностных сигналов частота дискретизации берется в два раза ниже, а для стандарта 4: 1: 1 - в 4 раза ниже, чем для яркостного сигнала. Равномерное квантование на 28 256 уровней упрощает построение аналого-цифрового ( АЦП) и цифроаналогового ( ЦАП) преобразователей и обеспечивает незаметность ошибок квантования на изображении. Использование не всей шкалы квантования ( не 256 уровней, я меньше) позволяет иметь некоторый запас на случай возможного возрастания уровней сигналов яркости и цветоразностных в процессе эксплуатации. [50]

Шаг квантования может быть постоянным и переменным. При постоянном шаге имеет место равномерное квантование по уровню. При равномерном квантовании возможный диапазон изменения сигнала делится на т равных частей и полученная шкала называется шкалой квантования, а ее деление - уровнями квантования. [51]

Представление телевизионного сигнала в двоичном коде связано с обменной операцией динамического диапазона на полосу. Хотя при этом общий объем информации не изменяется, но за счет уменьшения динамического диапазона существенно расширяется спектр частот телевизионного сигнала. При равномерном квантовании аналогового телевизионного сигнала в зависимости от содержания изображения необходимо воспроизвести тэ 128 - - 256 градаций уровня, в противном случае заметны ложные контуры на изображении, связанные с тем, что значения яркости передаются дискретно, а не непрерывно. [52]

Иногда используют понятие о коэффициенте усиления квантователя сигнала Qst Jsn. Нетрудно видеть, что значение Q зависит от величины входного сигнала и изменяется в пределах интервала квантования. При увеличении числа уровней квантования характеристика равномерного квантования приближается к линейной амплитудной характеристике, коэффициент усиления стремится к постоянной величине, определяемой углом наклона амплитудной характеристики. Характеристика нелинейного квантователя при увеличении уровней квантования приближается к нелинейной амплитудной характеристике с коэффициентом усиления преобразователя, зависящим от амплитуды входного сигнала. [53]

Включение дополнительного кодера, осущест. [54]

При этом длина кодовых слов тоже уменьшится. Однако известно, что в случае оптимального равномерного квантования дополнительный кодер даст меньшую длину - кодовых слов, чем в случае неравномерного. [55]

Ясно, что так как функция Т ( и) является нелинейной, то и границы квантования Fm будут расположены соответственно неравномерно по диапазону значений F. Процедура квантования по (5.4) является несколько громоздкой в вычислительном отношении. Ее можно было бы упростить, если осуществлять равномерное квантование, которое выполняется за одну операцию процессора ( например, операцию перевода числа в формате с плавающей запятой в число в формате целых чисел), но перед этим подвергать квантуемую величину нелинейному предыскажению с помощью соответствующего нелинейного преобразования. Так, если как это часто бывает при записи на фотоматериалы, записывающее устройство имеет характеристику, линейную по плотности почернения фотоматериала, то без учета эффектов квантования предыскажение должно производиться по логарифмическому закону. При наличии квантования коррекция искажения Т ( и) может сопровождаться усилением шума квантования там, где крутизна функции Т ( и) велика. Это значит, что должен быть достигнут компромисс между коррекцией нелинейности Т ( и) и усилением шума квантования. Для того, чтобы это показать, рассмотрим упрощенную модель квантования, считая шум квантования независимым от сигнала, аддитивным, имеющим нулевое среднее, а критерий точности восстановления сигнала среднеквадратичным. [56]

Как уже отмечалось, неточность измерений и наличие помех делают бессмысленными попытки абсолютно точного воспроизведения сигнала, а следовательно, сохранения всего многообразия значений. Операция, аналогичная операции округления при обычных измерениях, когда величина сигнала представляется некоторым конечным числом значений ( уровней), отстоящих один от другого на определенный конечный интервал, называется квантованием сигнала по уровню. Если известные пределы изменения величин сигнала делятся на равные части, то это соответствует равномерному квантованию. Если части выбираются неравными, то квантование называется неравномерным. Указанное деление образует шкалу квантования. Деления шкалы называются уровнями квантования. Для обеспечения однозначности отнесения конкретного значения сигнала к определенному уровню вводятся интервалы, называемые шагом квантования. Каждый шаг квантования относится к одному из уровней. Шаг квантования может быть переменным даже при равномерном квантовании. [57]

Из рис. 4.1 ясно, что при дискретизации и квантовании сигнала возникает погрешность преобразования. Непрерывная функция X ( t) анализируется только в моменты дискретизации. На интервале Д меж-ду двумя отсчетными точками сигнал предполагается неизменным. При измерении постоянных величин погрешность преобразования, связанная с дискретизацией, равна нулю. Погрешность, возникающая при квантовании непрерывной измеряемой величины, обусловлена конечным числом уровней квантования. Эта погрешность характерна для всех ЦИП, она носит название погрешности дискретности Л v При равномерном квантовании погрешность Л t находится в пределах 0 j Л L; ; ЛХ. [58]

Страницы: 1 2 3 4