نمونه‌گیری در مقابل کوانتیزاسیون
در پردازش سیگنال دیجیتال و زمینه‌های مرتبط، نمونه‌برداری و کوانتیزه کردن دو روش هستند، بلکه مراحلی هستند که در گسسته‌سازی سیگنال آنالوگ در تبدیل آن به سیگنال دیجیتال استفاده می‌شوند. با ظهور الکترونیک و رایانه، تقریباً تمام عملکردهای فناوری دیجیتالی می شوند تا بتوان آنها را توسط رایانه ها یا سایر سیستم های دیجیتال اداره کرد. این دو ایده کلیدی در تبدیل آنالوگ به دیجیتال هستند.
نمونه برداری چیست؟
در پردازش سیگنال دیجیتال، نمونه برداری فرآیند تجزیه سیگنال پیوسته به سیگنال گسسته است. یکی از کاربردهای رایج این فرآیند، تبدیل آنالوگ به دیجیتال سیگنال صوتی است.این فرآیند موج صوتی را به فواصل در امتداد محور زمانی تقسیم می کند تا دنباله ای از سیگنال ها تولید شود. در نتیجه، مقادیر در محور زمان از پیوسته، به مقادیر گسسته با بزرگی های متناظر تبدیل می شوند. سیگنال نمونه برداری شده به عنوان سیگنال مدوله شده با دامنه پالس شناخته می شود.
در طول فرآیند، در یک بازه زمانی تعریف شده T، یک حداکثر دامنه منفرد (یک نمونه) انتخاب می شود تا کل بازه را نشان دهد. بنابراین فرآیند به جای داشتن یک سیگنال پیوسته، سیگنالی با دامنه منفرد ایجاد می کند که کل بازه زمانی را نشان می دهد. با این حال، هنوز هم بزرگی دامنه پیوسته است. جزء سیستمی که این فرآیند را اجرا می کند به عنوان نمونه گیری شناخته می شود.
حتی اگر سیگنال در حال حاضر مقادیر گسسته ای در محور x دارد، سیگنال نیمه پیوسته است و نمی تواند به درستی به صورت دیجیتالی نمایش داده شود. برای دستیابی به یک سیگنال کاملاً گسسته، مرحله دوم گسسته سازی انجام می شود.
کوانتیزاسیون چیست؟
در پردازش سیگنال دیجیتال، کوانتیزه کردن فرآیند نگاشت مجموعه ای بزرگتر از مقادیر به مجموعه ای کوچکتر است. بهترین مثال گرد کردن اعداد برای قابل مدیریت کردن آنهاست. وزن یک دسته از توپ های شکلاتی را در نظر بگیرید. وزن آنها بین 4.99 گرم تا 5.20 گرم است. به جای بیان آنها به صورت جداگانه، اگر بگوییم توپ های شکلاتی 5.00 گرم وزن دارند، نشان دهنده خوبی است. برای انجام این کار، وزن توپ ها باید به سمت بالا یا پایین گرد شود. همین استدلال زمانی که می گویند کفش ها 15 دلار است صدق می کند، حتی اگر برچسب قیمت آن 14.99 دلار باشد.
با اعمال این روی سیگنال ها، سیگنال تا حدی گسسته شده از قبل دارای یک مقدار پیوسته واحد است که هر بازه زمانی در سیگنال مدوله شده با دامنه پالس را نشان می دهد. در فرآیند کوانتیزه کردن، مقادیر دامنه به نزدیکترین مقدار از پیش تعیین شده به بالا یا پایین گرد می شوند. نتیجه این است که، به جای دامنه سیگنال‌هایی که مقادیر بی‌نهایت زیادی داشته باشند، به مجموعه‌ای از مقادیر بسیار کوچکتر محدود می‌شوند.این نوع سیگنال به سیگنال کد پالس مدوله شده معروف است.
تفاوت بین نمونه برداری و کوانتیزاسیون چیست؟
• در نمونه برداری، محور زمان گسسته می شود، در حالی که در کوانتیزه کردن، محور y یا دامنه گسسته می شود.
• در فرآیند نمونه برداری، یک مقدار دامنه منفرد از بازه زمانی انتخاب می شود تا آن را نشان دهد، در حالی که، در کوانتیزاسیون، مقادیر نشان دهنده بازه های زمانی گرد می شوند تا مجموعه محدودی از مقادیر دامنه ممکن ایجاد شود.
• نمونه برداری قبل از فرآیند کوانتیزاسیون انجام می شود.
