量化误差
计算机术语
量化误差(Quadratuer Error)是指由于对模拟信号进行量化而产生的误差,该误差最大可达到量化等级的一半。
概念
量化误差(Quadratuer Error)是指由于对模拟信号进行量化而产生的误差,该误差最大可达到量化等级的一半。
量化误差是指量化结果和被量化模拟量的差值,显然量化级数越多,量化的相对误差越小.量化级数指的是将最大值均等的级数,每一个均值的大小称为一个量化单位。量化噪声的统计性质量化引起的输入信号和输出信号之间的差称为量化误差,量化误差对信号而言是一种噪声也叫量化噪声。
实际的模拟信号电平与分配给它的数字值之间的差别称为量化误差,它所以被称作量化“噪声”是因为量化误差的效果和由于噪声引起信号跳变到量化值的效果一样。光带中轴跟踪法提取中心线,不可避免的会产生一个像素的误差,称为量化误差.量化误差主要是由于CCD光敏面的分辨力所引起的。
DAC输出曲线和理想曲线的偏差是由于DAC的有限位数造成的,这种误差称为量化误差,它将引起量化失真。在频域上,则表现为DAC的输出杂波。以有限个离散值近似表示无限多个连续值,一定会产生误差,这种误差称为量化误差,由此造成的失真称为量化失真。量化失真可以用信噪比来度量。对于均匀量化,量化级数越多,量化误差就越小,但编码所用的比特数R越多。
资料转换过程本身就是模数转换器量测值的基本误差来源之一,它称为量化误差。所有的模数转换器量测值都无法避免此误差。
工作原理
量化误差
输入信号如果是模拟信号,在进行数字处理时,首先要将其取样和量化,使之转换成一定字长的数字信号。模数(A/D)转换器就是将输入模拟信号 转换为b位数字信号输出的器件。典型的b值约为12,但它可能低至8或高至20。
在概念上可把转换视为两级过程:第一级产生序列 ,这里 以无限精度表示;第二级对每个取样序列 进行截尾或舍入的量化处理,从而给出序列 。实际上在A/D转换器中上述二级的过程是同时完成的,即输入为 ,输出为 。
分析A/D转换器量化效应的目的在于选择合适的信号字长,以满足信噪比指标。在具体讨论A/D转换器量化之前,先对模拟信号作一些规定。
首先,为使取样后不造成混叠失真,模拟信号必须是限带的。因此A/D转换器前一般都加一前置模拟低通滤波器,对高于取样频率一半的频率至少衰减40dB,并且在信号基带内的带内波纹要尽可能小。对于语音处理,八阶低通滤波器即可满足要求。其次假定模拟波形已经规格化了。
统计分析
量化过程是一个非线性过程。我们把量化取样值表示为
式中 为精确取样值, 为量化误差。一般只要知道量化误差的一些平均效应就可以作为确定A/D转换器所需字长的依据。为进行统计分析,对误差的统计特性作如下假设:
(1)是平稳随机序列;
(2)与取样序列不相关;
(3)序列本身的任意两个值之间不相关,也即是白噪声序列;
(4)在误差范围内均匀分布。
上述假设说明,量化误差是一个与信号序列完全不相关的白噪声序列,它与信号的关系是相加性的。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 12:47
目录
概述
概念
参考资料