Η βασική διαφορά μεταξύ ομοιόμορφης και μη ομοιόμορφης κβαντοποίησης είναι ότι η ομοιόμορφη κβαντοποίηση έχει ίσα μεγέθη βημάτων, ενώ, στην ανομοιόμορφη κβαντοποίηση, τα μεγέθη βημάτων δεν είναι ίσα. Μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ ομοιόμορφου και μη ομοιόμορφου κβαντισμού είναι ότι, στον ομοιόμορφο κβαντισμό, μπορεί να συμβεί κάποιο σφάλμα κβαντισμού, αλλά η ανομοιόμορφη κβαντοποίηση μειώνει το σφάλμα κβαντισμού.
Τα συστήματα επικοινωνίας στέλνουν σήματα από τον πομπό στον δέκτη. Αυτά τα σήματα είναι αναλογικά σήματα. Συνήθως, τα αναλογικά σήματα μπορούν να επηρεάσουν παραμόρφωση και παρεμβολές κ.λπ. Επομένως, τα αναλογικά σήματα μετατρέπονται σε ψηφιακά σήματα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ψηφιοποίηση. Γενικά, τα ψηφιακά σήματα είναι καθαρά, ακριβή και έχουν ελάχιστη παραμόρφωση. Η κβαντοποίηση είναι ένα βήμα στη διαδικασία ψηφιοποίησης.
Τι είναι η κβαντοποίηση;
Κατά την ψηφιοποίηση, το πρώτο βήμα είναι η δειγματοληψία του σήματος σε τακτά χρονικά διαστήματα. Εάν ο χρόνος δειγματοληψίας ή η περίοδος δειγματοληψίας είναι Ts, τότε ο ρυθμός ή η συχνότητα δειγματοληψίας (fs) είναι 1/Ts. Για να αναπαράγεται ακριβώς ένα σήμα, ο ρυθμός δειγματοληψίας (fs) θα πρέπει να είναι μεγαλύτερος από το διπλάσιο της μέγιστης συχνότητας.
Επόμενο βήμα είναι η κβαντοποίηση. Δίνει μια πεπερασμένη διακριτή τιμή στα δείγματα. Η συσκευή που εκτελεί κβαντισμό είναι ο κβαντιστής. Λαμβάνει την είσοδο του δείγματος και δημιουργεί την κβαντισμένη έξοδο. Η ποιότητα της παραγωγής κβαντιστή εξαρτάται από τον αριθμό των επιπέδων κβαντισμού. Επιπλέον, ο χώρος μεταξύ δύο γειτονικών επιπέδων κβαντισμού ονομάζεται μέγεθος βήματος. Στο παρακάτω διάγραμμα, οι παύλες αντιπροσωπεύουν τα επίπεδα κβαντισμού.
Εικόνα 01: Κβαντοποίηση
Υπάρχουν δύο τύποι κβαντισμού ανάλογα με το μέγεθος του βήματος. Είναι ομοιόμορφη κβαντοποίηση και ανομοιόμορφη κβαντοποίηση. Η εξίσωση για την εύρεση του μεγέθους βήματος (d) δίνεται παρακάτω. Το Xmax είναι η μέγιστη τιμή του σήματος και το Xmin είναι η ελάχιστη τιμή του σήματος. Το L είναι ο αριθμός των επιπέδων που διαιρούν το σήμα.
Τι είναι η Ομοιόμορφη Κβαντοποίηση;
Η ομοιόμορφη κβαντοποίηση έχει ίση απόσταση μεταξύ των επιπέδων κβαντισμού. Επιπλέον, υπάρχουν δύο τύποι ομοιόμορφης κβαντοποίησης. Είναι κβαντισμός μεσαίου πέλματος και μέσης ανύψωσης. Και τα δύο αυτά είναι συμμετρικά ως προς την προέλευση. Στην κβαντοποίηση του μεσαίου νήματος, η αρχή βρίσκεται στη μέση ενός πέλματος της σκάλας σαν γράφημα. Τα επίπεδα κβαντισμού στο μεσαίο νήμα είναι περιττά σε αριθμό. Στην κβαντοποίηση μεσαίου ύψους, η αρχή βρίσκεται στη μέση ενός ανερχόμενου τμήματος της σκάλας σαν γράφημα. Τα επίπεδα κβαντισμού στη μέση άνοδο είναι άρτια.
Τι είναι η ανομοιόμορφη κβαντοποίηση;
Σε ανομοιόμορφη κβαντοποίηση, το μέγεθος του βήματος είναι άνισο. Μετά την κβαντοποίηση, η διαφορά μεταξύ μιας τιμής εισόδου και της κβαντοποιημένης τιμής της ονομάζεται σφάλμα κβαντισμού. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, στην ομοιόμορφη κβαντοποίηση, το μέγεθος του βήματος είναι ίσο. Επομένως, κάποιο μέρος του σήματος ενδέχεται να μην καλύπτει. Αυτό μπορεί να αυξήσει το σφάλμα κβαντισμού.
Ωστόσο, σε περίπτωση μη ομοιόμορφης κβαντοποίησης, το μέγεθος του βήματος αλλάζει, οπότε θα έχει ένα ελάχιστο ποσό σφάλματος. Μετά την ολοκλήρωση της κβαντοποίησης, το επόμενο βήμα είναι η κωδικοποίηση. Ορίζει κάθε επίπεδο κβαντισμού με έναν δυαδικό κώδικα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ομοιόμορφης και ανομοιόμορφης κβαντοποίησης;
Ομοιόμορφη κβαντοποίηση είναι ο τύπος κβαντισμού στον οποίο τα επίπεδα κβαντισμού είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα είναι η Ομοιόμορφη κβαντοποίηση. Η ανομοιόμορφη κβαντοποίηση είναι ο τύπος κβαντισμού στον οποίο τα επίπεδα κβαντισμού είναι άνισα είναι η ανομοιόμορφη κβαντοποίηση.
Επιπλέον, η ομοιόμορφη κβαντοποίηση έχει κάποιο σφάλμα κβαντισμού. Όμως, η ανομοιόμορφη κβαντοποίηση μειώνει το σφάλμα κβαντισμού.
Σύνοψη – Ομοιόμορφη έναντι μη ομοιόμορφη κβαντοποίηση
Αυτό το άρθρο εξέτασε τη διαφορά μεταξύ δύο τύπων κβαντισμού που είναι ομοιόμορφοι και μη ομοιόμορφοι. Η διαφορά μεταξύ ομοιόμορφης και μη ομοιόμορφης κβαντοποίησης είναι ότι η ομοιόμορφη κβαντοποίηση έχει ίσο μέγεθος βήματος ενώ η ανομοιόμορφη κβαντοποίηση δεν έχει ίσο μέγεθος βήματος.
