计算机学院多媒体基础量化.pptx

计算机学院多媒体基础量化

复习-2fs-fs0fs2fs……fs-fHfs+fHMs(f)f抽样频率对频谱(f)的影响低通信号的抽样定理：一个频带限制在0~内的低通信号m(t)，如果抽样频率≥2，则可以由抽样序列无失真地重建原始信号m(t)。≥2…f-2fs-fs-fH0fHfs2fsMs(f)fs-fHfs+fH22-fH0fHM(f)f……-2fs-fs-fH0fHfs2fsMs(f)fM(f)-fH0fHfM(f)-fH0fHf

量化模拟信号数字化中的量化：在实际中，信号的波形都是典型的连续幅度和连续时间，因此模数（）变换用来产生波形的离散表示形式。经过抽样后的样值在幅度上仍然是连续的，幅度量化过程是用来把可能的幅度数目限制到有限个数目。由于幅度量化在很大程度上决定了系统总失真，以及把波形传送到接收端所必需的比特率。因此，量化是数字通信中关键的过程。

量化量化在多媒体领域常有两种用途一是将模拟信号转变成数字信号，以便于随后进行数字处理，一般采用线性量化器，量化区间均匀划分，以区间的中间值做量化输出值。另一种用途是数据压缩，如在系统中对预测误差的量化，这种场合常用不均匀量化。量化类型标量()量化：对每一个样值做独立的量化。矢量()量化：由K个样值构成K维空间的一个矢量，然后对其进行一次性量化。

量化量化实质上可以看作是一个映射的过程。将所有取值落在范围内的输入信号映射到一点上。

量化量化过程d1d2d4d3d5q5q4q3q2q1T2T3T4T5T6T7Tt量化误差信号实际值信号量化值m(t)??????m(6T)mq(6T)q6?－信号实际值－信号量化值

量化量化器的设计要求，通常设计量化器有下述两种情况：给定量化分层级数L，满足量化误差D最小。限定量化误差D，确定分层级数L，满足以尽量小的平均比特数，表示量化输出，即码率R最小。标量量化又可分为:均匀量化、非均匀量化和自适应量化

均匀量化543210-1-2-3-4-5ui(?v)uo(?v)-5-4–3-2-1012345量化特性-5-4–3-2-1012345210-1-2ui(?v)e(?v)量化误差量化间隔都相等的量化称为均匀量化aLaM?v正常量化区限幅区限幅区11d2d1d0…………判决电平量化值1q2q1q0

均匀量化量化误差t10-1e(?v)信号幅度在[aL,aM]之间t543210-1-2-3-4-5u(?v)正常量化区aLaM?v2

均匀量化限幅区?v2信号幅度进入限幅区t543210-1-2-3-4-5u(?v)量化误差t10-1e(?v)aLaM

均匀量化均匀量化的数学表示量化间隔：量化区间端点：若量化输出电平取为量化间隔的中点，则i=0,1,…,M

量化误差输入x与输出y之间的误差是量化过程中所固有的，称为量化误差。量化误差(噪声）是数字小信号失真的主要来源。量化处理是多个对一个的处理过程，是个不可逆过程，有信息丢失，或者说，会产生量化噪声。不同于信道噪声或热噪声，量化噪声不是随机引入的，一般说来，它与被量化的信号相关。度量量化误差时，首先需要一个衡量的标准，比如，均方误差准则（）、绝对值误差准则等。我们下面的讨论都基于广泛使用的均方误差准则。

均匀量化均匀量化的平均信号量噪比▼量化噪声功率的平均值：▼信号的平均功率：

颗粒失真和过载失真颗粒失真（）：均匀量化误差与输入信号的关系如图。处在均匀量化范围内的量化误差大小为[-0.5△,+0.5△]，称之为颗粒失真，或者颗粒噪声，表示为

颗粒失真和过载失真平均颗粒失真：代入得

颗粒失真和过载失真若输入信号x先经过归一化处理，使其范围在x∈[0,1]，即=1，则上面等式成为：信噪比为：

颗粒失真和过载失真说明：量化级数每增加1，则步长减小一半，均方量化噪声减为?，增加6。人眼视觉对图像中变化不大、较为均匀的区域（低频）比较敏感，而对细节（高频）部分的敏感程度相对较弱。因此，通常