计算机学院多媒体基础量化.ppt

* 将量化器输入输出的关系用直角坐标来表示。横坐标表示量化器的输入信号，纵坐标表示量化器的输出信号。这种描述量化器输入输出之间关系的特性称为量化特性。 量化误差为q- qk（见图）,量化误差|e|≤?/2。 量化器的特性分为三个区域：正常量化区、限幅区和空载区。 正常量化区： x E[aL,aM] 限幅区：x aL ，x aM * 非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔 （1）信号取值小的区间，量化间隔也小 （2）信号取值大的区间，量化间隔也大 优点： （1）当量化器输入是非均匀分布的信号时，得到的信号量化噪声功率比较高。 （2）量化噪声功率的均方根值与信号抽样值成正比 分类：（1）非均匀中升（无0电平）；（2）非均匀中平（含0电平） * 对量化器输入信号的幅度采用量化间隔不相等的非均匀量化。在小信号区量化间隔分的细一些（很小的信号幅值对应输出的一个?v） ，这样可使小信号取得量化噪声减小，量化信噪比明显提高。在大信号区量化间隔分得粗一些（较大的信号幅值对应输出的一个?v） ，虽然会使大信号量化误差加大，量化信噪比有所降低，但只要不低于通信质量所要求的最低量化信噪比，则量化级数可大大减少，降低了编码位数，提高了信道利用率。 * 采用压缩扩张技术，即在发送端对输入压缩器的信号先进行压缩处理——非线性处理，对小信号放大，而大信号予以“压缩”，从而改变了大信号和小信之间的比例关系。这样经过压缩处理的信号再进行均匀量化，其效果相当于对原信号进行非均匀量化。若在接收端进行相应的扩张处理——压缩处理的逆处理，就可以恢复原信号。 这是一个实例。 * 式中，x － 压缩器归一化输入电压； y － 压缩器归一化输出电压； A － 常数，它决定压缩程度。 A律压缩特性曲线 A律压缩特性具有奇对称性， x0时y取“+”， x0时y取“-”。 在A律中，选用A等于87.6有两个目的： 1）使曲线在原点附近的斜率等于16，使16段折线简化成仅有13段； 2）使在13折线的转折点上A律曲线的横坐标x值接近1/2i (i = 0, 1, 2, …, 7)， 若仅为满足第二个目的，则可以选用更恰当的A值。由上表可见，当仅要求满足x = 1/2i时，y = 1 – i/8. * A律表示式是一条平滑曲线，用电子线路很难准确地实现。 这种特性很容易用数字电路来近似实现。 13折线特性就是近似于A律的特性。 具体方法是：对x轴在0~1归一化范围内以1/2递减规律分成8个不均匀段，其分段点为: ?,1/4,1/8,1/16,1/32,1/64,1/128。 对y轴在0~1归一化范围内以均匀分段方式分成8个均匀段，其分段点为：1/8，2/8，3/8，4/8，5/8，6/8，7/8； x轴、 y轴相应分段线在xy平面上交点连线就是各段的折线。图中有8段折线，这就是A律13折线压缩特性。 为什么是13折线呢？各段折线的斜率如表所示。 第1象限中的第1和第2段折线斜率相同，所以构成一条直线。同样，在第3象限中的第1和第2段折线斜率也相同，并且和第1象限中的斜率相同。所以，这4段折线构成了一条直线。因此，共有13段折线，故称13折线压缩特性。 * 将采用A律A=87.6时的压缩特性计算出的y与x对应关系与采用由13折线算出的y与x对应关系一起列与表中，可以看出，对应同一y值，两种情况所得的x值基本上是近似相等的。 * 由于?律同样不易用电子线路准确实现，所以目前实用中是采用特性近似的15折线代替?律。这时，和A律一样，也把纵坐标y从0到1之间划分为8等份。对应于各转折点的横坐标x值可以按照下式计算（?=255 ） 将这些转折点用直线相连，就构成了8段折线。表中还列出了各段直线的斜率。 * 由于其第一段和第二段的斜率不同，不能合并为一条直线，故当考虑到信号的正负电压时，仅正电压第一段和负电压第一段的斜率相同，可以连成一条直线。所以，得到的是15段折线，称为15折线压缩特性。 比较13折线特性和15折线特性的第一段斜率可知，15折线特性第一段的斜率（255/8）大约是13折线特性第一段斜率（16）的两倍。 * 在A律中A值等于87.6；但是在?律中，相当A值等于94.18。A值越大，在大电压段曲线的斜率越小，即信号量噪比越差。 * 若用13折线法中的（第一和第二段）最小量化间隔作为均匀量化时的量化间隔，则13折线法中第一至第八段包含的均匀量化间隔数分别为16、16、32、64、128、256、512、1024，共有2048个均匀量化间隔，而非均匀量化时只有128个量化间隔。因此，在保证小信号的量化间隔相等的条件下，均匀量化需要11比特编码，而非均匀量化只要7比特就够了。 LBG 算法 举例 Height Weight