Quantificació (processat d'àudio)

En processament digital de senyals, la quantificació és la discretización d'un ranc continu de amplitut per aproximació o truncació de valors. El resultat serà un grup més reduït de amplitut discretes.

La quantificació és el segon procés dins de la digitalisació d'una senyal, precedit pel mostreig i seguit per la codificació.

Este artícul descriu aspectes de la quantificació relacionats en les senyals de veu i àudio.

Procés de quantificació

En dit procés, les mostres prenen el valor del nivell més pròxim dins del ranc de nivells establits. Aixina que, es definix el Pas de Quantificació com la diferència que es tindrà entre dos nivells consecutius.

$\mathrm{△}=\frac{MD}{2^{NB}}$

A on MD correspon al Marge Dinàmic de la senyal (diferència entre l'amplitut màxima i la mínima) i NB representa el Número de Bits en el que estem quantificant.

Per eixemple, si tenim una senyal en un marge dinàmic de -1V a +1V i ho quantifiquem en 8 bits, tindrem un pas de quantificació de 7,8 mV, que indica quin és la mínima resolució que podrem distinguir.

En l'image anterior es mostra un senzill eixemple de quantificació d'una senyal d'àudio, en el que s'ha codificat la senyal despuix d'haver segut muestreada. Podem apreciar que la senyal recuperada serà distinta a l'original, ya que no s'ha complit el requisit de Nyquist a l'hora de muestrear.

Ademés, la truncació provoca que la senyal muestreada i la senyal original no siguen idèntiques i aparega un error de grosseig conegut com Error de Quantificació.

Métodos de quantificació

Existixen diferents métodos per a establir els nivells als quals es tindran que ajustar les mostres. Els dos sistemes més amprats són els següents.

• PCM uniforme

Es caracterisa per tindre un pas de quantificació uniformemente distribuït. El número de nivells en l'eixida vindrà determinat pel número de bits de que dispongam.

Distinguim dos classes de quantificació uniforme: Midthread o Midriser depenent de si incloem el nivell 0 o no en l'eixida, respectivament.

Els eixemples anteriors mostren la quantificació codificada en 4 bits (lo que genera 16 nivells). S'interpreta que tots els valors d'entrada s'adaptaran al nivell que li corresponga segons la respectiva escala uniforme.

• PCM no uniforme

Es caracterisa per dispondre de major número de nivells per a aquelles amplitut de senyal més provables, i viceversa.

S'utilisa per a les senyals de veu (telefonia), a on els valors de les amplitut chicotetes són les més provables (histograma tipo Campana de Gauss).

La tipologia més popular de PCM no-uniforme és la coneguda com PCM logarítmic, definida per la llei-mu en Norteamérica i Japó, i la llei-A en Europa.

Vore també

• Conversió analògica-digital
• Teorema de mostreig de Nyquist-Shannon
• Freqüència de mostreig
• Àudio digital
• Quantificació digital
• Soroll de quantificació
• Codificació digital