Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой. Основные этапы.(методичка)

Процесс преобразования аналоговой величины в дискретный сигнал информации появляется рис. 2 и состоит из следующих этапов: дискретизации, квантовании, цифрового кодирования.

2

Из Рис.2 видно, что при заданном постоянном шаге дискретизации значения ординат кривой x(t) сохраняется лишь в определенные моменты времени. Через X, т. к. (t) обозначены уровни квантования, а через – цифровое кодирование квантованных значений (первичный код).

Для преобразования любого аналогового сигнала (звука, изображения) в цифровую форму необходимо выполнить три основные операции: дискретизацию, квантование и кодирование.

Дискретизация -

представление непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений (отсчетов). Эти отсчеты берутся в моменты времени, отделенные друг от друга интервалом, который называется интервалом дискретизации. Величину, обратную интервалу между отсчетами, называют частотой дискретизации.

Квантование

представляет собой замену величины отсчета сигнала ближайшим значением из набора фиксированных величин - уровней квантования. Другими словами, квантование - это округление величины отсчета. Уровни квантования делят весь диапазон возможного изменения значений сигнала на конечное число интервалов - шагов квантования. Расположение уровней квантования обусловлено шкалой квантования. Используются как равномерные, так и неравномерные шкалы.

Цифровое кодирование.

Квантованный сигнал, в отличие от исходного аналогового, может принимать только конечное число значений. Это позволяет представить его в пределах каждого интервала дискретизации числом, равным порядковому номеру уровня квантования. В свою очередь это число можно выразить комбинацией некоторых знаков или символов. Совокупность знаков (символов) и система правил, при помощи которых данные представляются в виде набора символов, называют кодом. Конечная последовательность кодовых символов называется кодовым словом. Квантованный сигнал можно преобразовать в последовательность кодовых слов. Эта операция и называется кодированием. Каждое кодовое слово передается в пределах одного интервала дискретизации. Для кодирования сигналов звука и изображения широко применяют двоичный код. Если квантованный сигнал может принимать N значений, то число двоичных символов в каждом кодовом слове n > = log2N. Один разряд, или символ слова, представленного в двоичном коде, называют битом. Обычно число уровней квантования равно целой степени числа 2, т.е. N = 2n.

Цифровой измерительный прибор (ЦИП) – это измерительный прибор, в котором сигнал преобразуется в дискретный выходной сигнал и приставляется в цифровой форме. Под дискретным сигналом понимают прерывистый сигнал, в котором информация содержится не в интенсивности носителя сигнала (например, в значениях напряжения, тока), а в числе элементов сигнала (например, в числе импульсов напряжения) и их взаимном расположении во времени или пространстве. Систему таких сигналов для представления информации называют кодом. Измеряемая величина, подаваемая на вход ЦИП, является величиной непрерывной, т. е. на конечном интервале она имеет бесчисленное множество значений. Непрерывную величину часто называют аналоговой.

Таким образом, в любом ЦИП входная аналоговая величина преобразуется в цифровую форму и предоставляется в виде ряда цифр на цифровом отчетном устройстве. Процесс преобразования аналоговой формы сигнала в цифровую называется аналого-цифровым преобразованием, а преобразователь, осуществляющий преобразование, аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Процесс преобразования аналоговой величины в дискретный сигнал информации появляется рис. 2 и состоит из следующих этапов: дискретизации, квантовании, цифрового кодирования.

Дискретизация — преобразование непрерывной функции в дискретную. Или

Преобразование непрерывного информационного множества аналоговых сигналов в дискретное множество называется дискретизацией или квантованием по уровню.

Цифровое кодирование (Digital Encoding), иногда не совсем корректно называемое модуляцией, определяет способ представления битов в физическом канале передачи данных