サンプリングと定量化

デジタル信号処理およびその関連分野において、サンプリングと量子化は、アナログ信号をデジタル信号に離散化するための2つの方法であり、ステップではありません。エレクトロニクスとコンピュータの出現により、ほとんどすべての技術的機能がデジタル化され、コンピュータやその他のデジタルシステムで処理できるようになりました。この2つが、アナログ・デジタル変換の重要な考え方です。

サンプリングとは？

デジタル信号処理において、サンプリングは連続した信号を離散的な信号に分解する処理です。一般的には、音声信号のアナログ-デジタル変換に使われることが多い。これは、音波を時間軸に沿って分割し、一連の信号を生成する処理である。その結果、時間軸上の値は連続値から振幅に対応した離散値に変換される。サンプリングされた信号は、パルス振幅変調信号として知られています。

この処理では、定義された時間間隔T内の全区間を表す1つの最大振幅（1サンプル）が選択される。したがって、連続信号とは異なり、この処理では、全時間区間を表す単一の振幅の信号が生成される。ただし、振幅の大きさは連続的であることに変わりはない。この処理を行うシステムコンポーネントをサンプラーと呼ぶ。

X軸に離散的な値を持つようになったとしても、信号は半連続であり、数値で正しく表現することはできない。完全に離散化された信号を得るために、2回目の離散化ステップを行う。

定量化とは？

デジタル信号処理では、より大きな値の集合をより小さな値の集合に対応させる処理を量子化と呼ぶ。その最たるものが、管理しやすいように数字を丸めることです。チョコレートボール1個の重さを考えてみましょう。重さは4.99g〜5.20gです。チョコレートボールの重さを5.00gとすれば、個々に記載するよりも、この表現が適しています。このため、ボールの重量は切り上げたり、切り下げたりする必要があります。値札は14.99ドルなのに、靴は15ドルだと言うのも同じ論法です。

これを信号に適用すると、部分的に離散化された信号は、すでにパルス振幅変調信号の各時間間隔を表す単一の連続的な値を持つことになる。量子化処理では、振幅値を所定の値に切り上げたり、切り下げたりする。その結果、信号の振幅は無限の値を持つ代わりに、より小さな値の集合に還元される。この信号は、パルス符号化変調信号と呼ばれています。

サンプリングと定量化の違いは何ですか？

-時間軸はサンプリングのために離散化され、Y軸または振幅は量子化のために離散化される。

-サンプリングでは、時間間隔から一つの振幅値を選んで表現するが、量子化では、時間間隔を表す値を丸めて、限られた振幅値の可能なセットを作る。