Template:Unreferenced
The difference between the actual analog value and quantized digital value due is called quantization error. This error is due either to rounding or truncation.
Many physical quantities are actually quantized by physical entities. Examples of fields where this limitation applies include electronics (due to electrons), optics (due to photons), biology (due to DNA), and chemistry (due to molecules). This is sometimes known as the «quantum noise limit» of systems in those fields. This is a different manifestation of «quantization error,» in which theoretical models may be analog but physics occurs digitally. Around the quantum limit, the distinction between analog and digital quantities vanishes.
Quantization noise model of quantization error[]
File:Quanterr.png Quantization noise. The difference between the blue and red signals in the upper graph is the quantization error, which is «added» to the original signal and is the source of noise.
Quantization noise is a model of quantization error introduced by quantization in the analog-to-digital conversion (ADC) process in telecommunication systems and signal processing. It is a rounding error between the analogue input voltage to the ADC and the output digitized value. The noise is non-linear and signal-dependent. It can be modelled in several different ways.
In an ideal analog-to-digital converter, where the quantization error is uniformly distributed between −1/2 LSB and +1/2 LSB, and the signal has a uniform distribution covering all quantization levels, the signal-to-noise ratio (SNR) can be calculated from
The most common test signals that fulfil this are full amplitude triangle waves and sawtooth waves.
In this case a 16-bit ADC has a maximum signal-to-noise ratio of 6.0206 · 16=96.33 dB.
When the input signal is a full-amplitude sine wave the distribution of the signal is no longer uniform, and the corresponding equation is instead
Here, the quantization noise is once again assumed to be uniformly distributed. When the input signal has a high amplitude and a wide frequency spectrum this is the case.[1]
In this case a 16-bit ADC has a maximum signal-to-noise ratio of 98.09 dB.
For complex signals in high-resolution ADCs this is an accurate model. For low-resolution ADCs, low-level signals in high-resolution ADCs, and for simple waveforms the quantization noise is not uniformly distributed, making this model inaccurate.[2] In these cases the quantization noise distribution is strongly affected by the exact amplitude of the signal.
Template:Listen
References[]
- ↑ Template:Cite book
- ↑ Template:Cite book
See also[]
- Round-off error
- Dither
- Analog to digital converter
- Quantization
- Quantization noise
- Discretization error
- Signal-to-noise ratio
- Bit resolution
- SQNR
External links[]
- Quantization noise in Digital Computation, Signal Processing, and Control, Bernard Widrow and István Kollár, 2007.
- The Relationship of Dynamic Range to Data Word Size in Digital Audio Processing
- Round-Off Error Variance — derivation of noise power of q²/12 for round-off error
- Dynamic Evaluation of High-Speed, High Resolution D/A Converters Outlines HD, IMD and NPR measurements, also includes a derivation of quantization noise
- Signal to quantization noise in quantized sinusoidal
de:Quantisierungsrauschen
es:Ruido de cuantificación
ja:量子化雑音
ja:量子化誤差
pl:Szum kwantyzacji
ru:Шум квантования
Template:Unreferenced
The difference between the actual analog value and quantized digital value due is called quantization error. This error is due either to rounding or truncation.
Many physical quantities are actually quantized by physical entities. Examples of fields where this limitation applies include electronics (due to electrons), optics (due to photons), biology (due to DNA), and chemistry (due to molecules). This is sometimes known as the «quantum noise limit» of systems in those fields. This is a different manifestation of «quantization error,» in which theoretical models may be analog but physics occurs digitally. Around the quantum limit, the distinction between analog and digital quantities vanishes.
Quantization noise model of quantization error[]
File:Quanterr.png Quantization noise. The difference between the blue and red signals in the upper graph is the quantization error, which is «added» to the original signal and is the source of noise.
Quantization noise is a model of quantization error introduced by quantization in the analog-to-digital conversion (ADC) process in telecommunication systems and signal processing. It is a rounding error between the analogue input voltage to the ADC and the output digitized value. The noise is non-linear and signal-dependent. It can be modelled in several different ways.
In an ideal analog-to-digital converter, where the quantization error is uniformly distributed between −1/2 LSB and +1/2 LSB, and the signal has a uniform distribution covering all quantization levels, the signal-to-noise ratio (SNR) can be calculated from
The most common test signals that fulfil this are full amplitude triangle waves and sawtooth waves.
In this case a 16-bit ADC has a maximum signal-to-noise ratio of 6.0206 · 16=96.33 dB.
When the input signal is a full-amplitude sine wave the distribution of the signal is no longer uniform, and the corresponding equation is instead
Here, the quantization noise is once again assumed to be uniformly distributed. When the input signal has a high amplitude and a wide frequency spectrum this is the case.[1]
In this case a 16-bit ADC has a maximum signal-to-noise ratio of 98.09 dB.
For complex signals in high-resolution ADCs this is an accurate model. For low-resolution ADCs, low-level signals in high-resolution ADCs, and for simple waveforms the quantization noise is not uniformly distributed, making this model inaccurate.[2] In these cases the quantization noise distribution is strongly affected by the exact amplitude of the signal.
Template:Listen
References[]
- ↑ Template:Cite book
- ↑ Template:Cite book
See also[]
- Round-off error
- Dither
- Analog to digital converter
- Quantization
- Quantization noise
- Discretization error
- Signal-to-noise ratio
- Bit resolution
- SQNR
External links[]
- Quantization noise in Digital Computation, Signal Processing, and Control, Bernard Widrow and István Kollár, 2007.
- The Relationship of Dynamic Range to Data Word Size in Digital Audio Processing
- Round-Off Error Variance — derivation of noise power of q²/12 for round-off error
- Dynamic Evaluation of High-Speed, High Resolution D/A Converters Outlines HD, IMD and NPR measurements, also includes a derivation of quantization noise
- Signal to quantization noise in quantized sinusoidal
de:Quantisierungsrauschen
es:Ruido de cuantificación
ja:量子化雑音
ja:量子化誤差
pl:Szum kwantyzacji
ru:Шум квантования
Ошибка квантования
- Ошибка квантования
-
Шум квантования — ошибки, возникающие при оцифровке аналогового сигнала. В зависимости от типа аналого-цифрового преобразования могут возникать из-за округления (до определённого разряда) сигнала или усечения (отбрасывания младших разрядов) сигнала.
Содержание
- 1 Математическое описание
- 1.1 Модель
- 1.2 Детерминированные оценки
- 1.3 Вероятностные оценки
- 2 См. также
- 3 Ссылки
Математическое описание
Модель
Шум квантования можно представить как аддитивный дискретный сигнал
, учитывающий ошибки квантования. Если
— входной сигнал квантователя, а
— его передаточная функция, то имеем следующую линейную модель шума квантования:Линейная модель используется для аналитического исследования свойств шума квантования.
Детерминированные оценки
Детерминированные оценки позволяют определить абсолютные границы шума квантования:
,
где
— число разрядов квантования (сигнала
),
— шаг квантования
— при округлении
— при усечении.Вероятностные оценки
Вероятностные оценки основаны на представлении ошибок квантования (сигнала e(nT)) как случайного шумоподобного процесса. Допущения, вводимые относительно шума квантования:
В таком случае математическое ожидание
и дисперсия
шума квантования определяется следующим образом (при квантовании используется дополнительный код):См. также
- Отношение сигнал-шум
- Дизеринг
Ссылки
- Round-Off Error Variance(англ.)
- «Цифровая обработка сигналов». Л. М. Гольденберг, Б. Д. Матюшкин — М.: Радио и связь, 1985
- 1 Математическое описание
Wikimedia Foundation.
2010.
Полезное
Смотреть что такое «Ошибка квантования» в других словарях:
-
ошибка квантования — Ошибка, вызванная несоответствием формы выходного (квантованного) и входного (аналогового) сигналов. Зависит от величины шага квантования и частоты дискретизации. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь… … Справочник технического переводчика
-
ошибка квантования — kvantavimo paklaida statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. quantization error vok. Quantisierungsfehler, m rus. ошибка квантования, f pranc. erreur de quantification, f … Automatikos terminų žodynas
-
ошибка округления — погрешность, возникающая при квантовании в результате округления амплитуды сигнала до ближайшего уровня квантования. Причина возникновения шума квантования … Русский индекс к Англо-русскому словарь по музыкальной терминологии
-
Аналого-цифровой преобразователь — Четырёхканальный аналого цифровой преобразователь Аналого цифровой преобразователь[1][2] … Википедия
-
АЦП — Четырёхканальный аналого цифровой преобразователь Аналого цифровой преобразователь (АЦП, ADC) устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (DAC)… … Википедия
-
Цифро-аналоговое преобразование — Четырёхканальный аналого цифровой преобразователь Аналого цифровой преобразователь (АЦП, ADC) устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (DAC)… … Википедия
-
шум дробления — Разновидность шума квантования, возникающего при аналого цифровом преобразовании сигнала малого уровня, когда ошибка квантования для разных отсчетов становится не равновероятной. Эффективной мерой снижения шума дробления является использование… … Справочник технического переводчика
-
Quantisierungsfehler — kvantavimo paklaida statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. quantization error vok. Quantisierungsfehler, m rus. ошибка квантования, f pranc. erreur de quantification, f … Automatikos terminų žodynas
-
erreur de quantification — kvantavimo paklaida statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. quantization error vok. Quantisierungsfehler, m rus. ошибка квантования, f pranc. erreur de quantification, f … Automatikos terminų žodynas
-
kvantavimo paklaida — statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. quantization error vok. Quantisierungsfehler, m rus. ошибка квантования, f pranc. erreur de quantification, f … Automatikos terminų žodynas
Формирование
цифрового сигнала из аналогового
предусматривает последовательное
выполнение трех основных операций:
-
дискретизацию
аналогового сигнала по времени, в
результате чего формируется импульсный
сигнал, промодулированный по амплитуде,
т.е. АИМ сигнал; -
квантование
АИМ сигнала по уровню; -
кодирование
отсчетов АИМ сигнала.
В
цифровых системах передачи (ЦСП)
формируется групповой цифровой сигнал,
иначе называемый сигналом импульсно-кодовой
модуляции (ИКМ сигналом). При формировании
группового ИКМ сигнала добавляется еще
одна операция: перед квантованием по
уровню производится объединение
индивидуальных АИМ сигналов (рис.8.1).
Рис.
8.1. Схема преобразования аналогового
сигнала в цифровой ИКМ сигнал
В
ЦСП соответствующие операции обработки
производятся отдельными устройствами.
Операции квантования и кодирования в
ЦСП обычно объединяют в одном устройстве.
В
процессе формирования АИМ сигнала
осуществляется дискретизация непрерывного
(аналогового) сигнала во времени в
соответствии с известной теоремой
дискретизации (теоремой В.А.
Котельникова): любой непрерывный сигнал,
ограниченный по спектру верхней частотой
Fв полностью
определяется последовательностью своих
дискретных отсчетов, взятых через
промежуток времени Tд=1/2Fв,
называемый периодом дискретизации. В
соответствии с ним частота дискретизации,
т.е. следования дискретных отсчетов,
выбирается из условия Fд 2Fв.
Рис.
8.2. Схема устройства выборки и хранения
Поскольку
все реально существующие непрерывные
сигналы связи представляют собой
случайные процессы с бесконечно широким
спектром, причем основная энергия
сосредоточена в относительно узкой
полосе частот, перед дискретизацией
необходимо с помощью фильтра нижних
частот ограничить спектр сигнала
некоторой частотой FB.
Для телефонных сигналов необходимо
использовать ФНЧ с частотой среза
Fв = 3,4 кГц.
Частота дискретизации для телефонных
сигналов выбрана равной 8 кГц.
Устройство,
выполняющее дискретизацию во времени,
называют устройством выборки и хранения
(УВХ) (рис. 8.2). УВХ могут выпускаться в
интегральном исполнении. Вид сигналов
в точках 1, 2 и 3 УВХ показан на рис.8.3, а—в
соответственно.
Рис.
8.3. Вид сигналов в точках УВХ
8.2. Квантование мгновенных значений сигнала
В
процессе квантования по уровню значение
каждого АИМ отсчета заменяется ближайшим
разрешенным значением (рис. 8.4).
Рис.
8.4. Квантование мгновенных значений
сигнала
Характеристиками
квантующего устройства являются:
-
число
уровней квантования Nкв; -
шаг
квантования
– разность между двумя соседними
разрешенными уровнями; -
напряжение
ограничения Uогр
– максимальное значение амплитуды
отсчета, подвергаемого квантованию.
Если
= const,
то квантование называют равномерным.
Амплитудная характеристика равномерного
квантователя показана на рис. 8.5.
Рис.
8.5. Амплитудная характеристика
равномерного квантователя
Ошибка
квантования – это разность между
истинным значением отсчета и его
квантованным значением. При равномерном
квантовании ошибка квантования не
превышает половины шага квантования.
При
квантовании возникает так называемый
шум квантования, мощность
которого определяется выражением
Рш.кв = 2/12.
Защищенность от шумов квантования
определяется как Aз.кв =
10 lg(Pc/Pш.кв)
где Pc
– мощность сигнала.
Если
входное напряжение выше порогового, на
выходе квантователя формируются отсчеты
с амплитудой Uогр.
Такой режим работы квантователя
называется перегрузкой. При этом
возникают шумы ограничения, мощность
которых значительно превышает мощность
шумов квантования. Необходимо применять
специальные меры, предотвращающие
перегрузку квантователя.
Недостатком
равномерного квантования является
меньшая защищенность от шумов квантования
малых уровней сигнала. Для обеспечения
Aз.кв не менее
30 дБ во всем динамическом диапазоне
речевого сигнала требуется 212 = 409б
уровней квантования.
Большое
число разрядов в коде (m=12)
при равномерном квантовании приводит
к усложнению аппаратуры и неоправданному
увеличению тактовой частоты. Устранить
указанный существенный недостаток
можно, осуществляя неравномерное
квантование, которое используется в
современных цифровых системах передачи
(ЦСП). Сущность неравномерного квантования
заключается в следующем. Для малых
значений сигналов шаг квантования
выбирают минимальным и постепенно
увеличивают до максимального для больших
значений сигналов. Амплитудная
характеристика неравномерного
квантователя показана на рис.8.6.
Рис.
8.6. Амплитудная характеристика
неравномерного квантователя
При
этом для слабых сигналов Pш.кв
уменьшается, а для сильных – возрастает,
что приводит к увеличению Aз.кв
для слабых сигналов и снижению Aз.кв
для сильных, которые имели большой запас
по помехозащищенности. В результате
удается снизить разрядность кода до
m=8 (Nкв=256),
обеспечив при этом выполнение требований
к защищенности от шумов квантования в
широком динамическом диапазоне сигнала
Dс, составляющем
около 40 дБ. Таким образом, происходит
выравнивание Aз.кв
в широком диапазоне изменения уровней
сигнала.
Эффект
неравномерного квантования может быть
получен с помощью сжатия динамического
диапазона сигнала с последующим
равномерным квантованием. Сжатие
динамического диапазона сигнала
осуществляется с помощью компрессора,
обладающего нелинейной амплитудной
характеристикой. Чем большей нелинейностью
обладает компрессор, тем больший выигрыш
может быть получен для слабых сигналов.
Для
восстановления исходного динамического
диапазона сигнала на приеме необходимо
установить экспандер (расширитель),
амплитудная характеристика которого
должна быть обратной амплитудной
характеристике компрессора. Таким
образом, результирующая (суммарная)
амплитудная характеристика цепи
компрессор-экспандер (компандер) должна
быть линейной во избежание нелинейных
искажений передаваемых сигналов.
В
современных ЦСП находят применение две
логарифмические характеристики
компандирования (типов А и ),
которые удобно изображать и описывать
в нормированном виде y = f(x),
где у = Uвых/Uогр,
x = Uвх/Uогр:
где
A = 87,6
и = 255
– параметры компрессии.
Характеристика
компандирования типа А используется
в ЦСП, соответствующих европейской PDH,
а типа -в ЦСП,
соответствующих североамериканской
PDH (см. §9.2).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
26.02.2016541.64 Кб16Сертификат Реконструкция жизни.PDF
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Ошибка квантования E = em — ea — это разность между реальной продолжительностью события ea и его измеренной продолжительностью em. У вас нет возможности узнать реальную продолжительность события, следовательно, нельзя и обнаружить ошибку квантования, основываясь на отдельном значении. Однако можно доказать наличие ошибки квантования, исследуя группы родственных статистик. Мы уже рассматривали пример, в котором удалось выявить ошибку квантования. В примере 7.5 наличие ошибки квантования удалось определить, заметив, что:

Ошибку квантования легко выявить, исследуя вызов базы данных и выполняемые им события ожидания в системе с низкой загрузкой, где минимизировано влияние других факторов, способных нарушить отношение e и c + Eela.
Рассмотрим фрагмент файла трассировки Oracle8i, который демонстрирует эффект ошибки квантования:

Данный вызов выборки инициировал ровно три события ожидания. Мы знаем, что приведенные значения c, e и ela должны быть связаны таким приблизительным равенством:

В системе с низкой загрузкой величина, на которую отличаются левая и правая части приблизительного равенства, указывает на общую ошибку квантования, присутствующую в пяти измерениях (одно значение c, одно значение e и три значения ela):

С учетом того, что отдельному вызову gettimeofday в большинстве систем соответствует лишь несколько микросекунд ошибки, вызванной влиянием измерителя, получается, что ошибка квантования вносит значительный вклад в «разность» длиной в одну сантисекунду в данных трассировки.
Следующий фрагмент файла трассировки Oracle8i демонстрирует простейший вариант избыточного учета продолжительности, в результате которого возникает отрицательная величина неучтенного времени:
WAIT #96: nam=’db file sequential read’ ela= 0 p1=1 p2=1691 p3=1
FETCH #96:c=1,e=0,p=1,cr=4,cu=0,mis=0,r=1,dep=1,og=4,tim=116694789 В данном случае E = -1 сантисекунда:

При наличии «отрицательной разности» (подобного только что рассмотренному) невозможно все объяснить эффектом влияния измерителя, ведь этот эффект может быть причиной появления только положительных значений неучтенного времени. Можно было бы подумать, что имел место двойной учет использования процессора, но и это не соответствует действительности, т. к. нулевое значение ela свидетельствует о том, что время занятости процессора вообще не учитывалось для события ожидания. В данном случае ошибка квантования имеет преобладающее влияние и приводит к излишнему учету времени для выборки.

В данном случае E = 640 мкс:
В Oracle9i разрешение временной статистики улучшено, но и эта версия отнюдь не защищена от воздействия ошибки квантования, что видно в предложенном ниже фрагменте файла трассировки для E > 0:

Некоторая часть этой ошибки, несомненно, является ошибкой квантования (невозможно, чтобы общее время использования процессора данной выборкой действительно равнялось нулю). Несколько микросекунд следует отнести на счет эффекта влияния измерителя.
Наконец, рассмотрим пример ошибки квантования E < 0 в данных трассировки Oracle9i:


Возможно, в данном случае имел место двойной учет использования процессора. Также вероятно, что именно ошибка квантования внесла основной вклад в полученное время вызова выборки. Избыточный учет 8784 микросекунд говорит о том, что фактический общий расход процессорного времени вызовом базы данных составил, вероятно, всего около (10000 — 8784) мкс = 1,216 мкс.
Диапазон значений ошибки квантования
Величину ошибки квантования, содержащейся во временных статистиках Oracle, нельзя измерить напрямую. Зато можно проанализировать статистические свойства ошибки квантования в данных расширенной трассировки SQL. Во-первых, величина ошибки квантования для конкретного набора данных трассировки ограничена сверху. Легко представить ситуацию, в которой ошибка квантования, вносимая такими характеристиками продолжительности, как e и ela, будет максимальной. Наибольшего значения данная ошибка достигает в том случае, когда в последовательности значений e и ela все отдельные ошибки квантования имеют максимальную величину и их знаки совпадают.
На рис. 7.9 показан пример возникновения описанной ситуации: имеется восемь очень непродолжительных системных вызовов, причем все они попадают на такты интервального таймера. Фактическая длительность каждого события близка к нулю, но измеренная длительность каждого такого события равна одному такту системного таймера. В итоге суммарная фактическая продолжительность всех вызовов близка к нулю, а общая измеренная продолжительность равна 8 тактам. Для такого набора из n = 8 системных вызовов ошибка квантования по существу равна nrx, где rx — это разрешение интервального таймера, с помощью которого измеряется характеристика x.
Думаю, вы обратили внимание, что изображенный на рис. 7.9 случай выглядит надуманно и изобретен исключительно для прояснения вопроса. В реальной жизни подобная ситуация чрезвычайно маловероятна. Вероятность, что n ошибок квантования будут иметь одинаковые знаки, равна всего 0,5n. Вероятность того, что n=8 последовательных

Рис. 7.9. Наихудший вариант накопления ошибки квантования для последовательности измеренных продолжительностей
ошибок квантования будут отрицательными, равна всего 0,00390625 (т. е. приблизительно четыре шанса из тысячи). Для 266 значений шанс совпадения знаков у всех ошибок квантования меньше, чем один из 1080.
Для больших наборов значений длительностей совпадение знаков всех ошибок квантования практически невозможно. Но это не единственное, в чем состоит надуманность ситуации, изображенной на рис. 7.9. Она также предполагает, что абсолютная величина каждой ошибки квантования максимальна. Шансы наступления такого события еще более иллюзорны, чем у совпадения всех знаков ошибок. Например, вероятность того, что величина каждой из n имеющихся ошибок квантования превышает 0,9, равна (1 — 0,9)n. Вероятность того, что величина каждой из n = 266 ошибок квантования превысит 0,9, составляет всего 1 из 10266.
Вероятность того, что все n ошибок квантования имеют одинаковый знак и абсолютная величина всех из них больше m, чрезвычайно мала и равна произведению рассмотренных ранее вероятностей:
P (значения всех n ошибок квантования больше m или меньше -m)=
= (0.5)n(1- m)n
Ошибки квантования для продолжительностей (например, значений e и ela в Oracle) — это случайные числа в диапазоне:
-rx < E < rx где rx — это разрешение интервального таймера, с помощью которого измеряется характеристика x (x- это e или ela).
Так как положительные и отрицательные ошибки квантования возникают c равной вероятностью, средняя ошибка квантования для выбранного набора статистик стремится к нулю даже для больших файлов трассировки. Опираясь на теорему Лапласа (Pierre Simon de Laplace, 1810), можно предсказать вероятность того, что ошибки квантования для статистик e и ela будут превышать указанное пороговое значение для файла трассировки, содержащего определенное количество статистик.
Я начал работать над вычислением вероятности того, что общая ошибка квантования файла трассировки (включая ошибку, вносимую статистикой c) будет превышать заданную величину, однако мое исследование еще не завершено. Мне предстоит получить распределение ошибки квантования для статистики c, что, как я уже говорил, осложняется особенностями получения этой статистики в процессе опроса. Результаты этих изысканий планируется воплотить в одном из будущих проектов.
К счастью, относительно ошибки квантования есть и оптимистические соображения, которые позволяют не слишком расстраиваться по поводу невозможности определения ее величины:
• Во многих сотнях файлов трассировки Oracle, проанализированных нами в hotsos.com, общая продолжительность неучтенного вре-
Что означает «один шанс из десяти в [очень большой] степени»?
Для того чтобы представить себе, что такое «один шанс из 1080», задумайтесь над следующим фактом: ученые утверждают, что в наблюдаемой вселенной содержится всего около 1080 атомов (по данным http:// www.sunspot.noao.edu/sunspot/pr/answerbook/universe.html#q70, http:/ /www.nature.com/nsu/020527/020527-16.html и др.). Это означает, что если бы вам удалось написать на каждом атоме нашей вселенной 266 равномерно распределенных случайных чисел от -1 до +1, то лишь на одном из этих атомов можно было бы ожидать наличия всех 266 чисел с одинаковым знаком.
Представить вторую упомянутую вероятность — «один шанс из 10266»-еще труднее. На этот раз представим себе три уровня вложенных вселенных. То есть что каждый из 1080 атомов нашей вселенной сам по себе является вселенной, состоящей из 1080 вселенных, каждая из которых в свою очередь содержит 1080 атомов. Теперь у нас достаточно атомов для того, чтобы представить себе возможность возникновения ситуации с вероятностью «один из 10240». Даже во вселенных третьего уровня вложенности вероятность появления атома, для которого все 266 его случайных чисел по абсолютной величине больше 0,9, составит один из 100 000 000 000 000 000 000 000 000.
мени в случае корректного сбора данных (см. главу 6) чрезвычайно редко превышала 10% общего времени отклика.
Несмотря на то, что и ошибка квантования, и двойной учет использования процессора могут привести к такому результату, файл трассировки чрезвычайно редко содержит отрицательное неучтенное время, абсолютная величина которого превышала бы 10% общего времени отклика.
В случаях, когда неучтенное время оценивается более чем в 25% времени отклика для корректно собранных данных трассировки, такой объем неучтенного времени почти всегда объясняется одним из двух явлений, описанных в последующих разделах.
Наличие ошибки квантования не лишает нас возможности правильно диагностировать основные причины проблем производительности при помощи файлов расширенной трассировки SQL в Oracle (даже в файлах трассировки Oracle8i, в которых вся статистика приводится с точностью лишь до сотых долей секунды).
Ошибка квантования становится еще менее значимой в Oracle9i благодаря повышению точности измерений.
В некоторых случаях влияние ошибки квантования способно привести к утрате доверия к достоверности данных трассировки Oracle. Наверное, ничто не может так подорвать боевой дух, как подозрение в недостоверности данных, на которые вы полагаетесь. Думаю, что лучшим средством, призванным укрепить веру в получаемые данные, должно служить четкое понимание влияния ошибки квантования.
| Следующая > |
|---|
Оцифровка аналоговых сигналов включает округление значений, которые приблизительно равны аналоговым значениям. Метод выборки выбирает несколько точек на аналоговом сигнале, а затем эти точки объединяются, чтобы округлить значение до почти стабилизированного значения. Такой процесс называется квантованием .
Квантование аналогового сигнала
Аналого-цифровые преобразователи выполняют функцию этого типа для создания серии цифровых значений из данного аналогового сигнала. На следующем рисунке представлен аналоговый сигнал. Этот сигнал, чтобы быть преобразованным в цифровой, должен пройти выборку и квантование.

Квантование аналогового сигнала выполняется путем дискретизации сигнала с несколькими уровнями квантования. Квантование представляет выборочные значения амплитуды с помощью конечного набора уровней, что означает преобразование выборки с непрерывной амплитудой в сигнал с дискретным временем.
На следующем рисунке показано, как аналоговый сигнал квантуется. Синяя линия представляет аналоговый сигнал, а коричневая представляет квантованный сигнал.

Как выборка, так и квантование приводят к потере информации. Качество выходного сигнала квантователя зависит от количества используемых уровней квантования. Дискретные амплитуды квантованного выхода называются уровнями представления или уровнями восстановления . Интервал между двумя соседними уровнями представления называется квантовым или ступенчатым размером .
На следующем рисунке показан результирующий квантованный сигнал, который является цифровой формой для данного аналогового сигнала.

Это также называется волновой формой лестничной клетки, в соответствии с ее формой.
Типы квантования
Существует два типа квантования – равномерное квантование и неоднородное квантование.
Тип квантования, при котором уровни квантования расположены равномерно, называется равномерным квантованием . Тип квантования, при котором уровни квантования являются неравными, и главным образом соотношение между ними является логарифмическим, называется неравномерным квантованием .
Существует два типа равномерного квантования. Это тип Mid-Rise и тип Mid-Tread. На следующих рисунках представлены два типа равномерного квантования.

На рисунке 1 показан тип среднего роста, а на рисунке 2 – тип среднего протектора с равномерным квантованием.
-
Тип Mid-Rise назван так потому, что начало координат лежит в середине поднимающейся части лестничной клетки, такой как граф. Уровни квантования в этом типе чётные.
-
Тип середины ступени называется так, потому что источник лежит в середине ступени лестничной клетки, как граф. Уровни квантования в этом типе нечетные по количеству.
-
Как средние, так и средние протекторные типы однородных квантователей симметричны относительно происхождения.
Тип Mid-Rise назван так потому, что начало координат лежит в середине поднимающейся части лестничной клетки, такой как граф. Уровни квантования в этом типе чётные.
Тип середины ступени называется так, потому что источник лежит в середине ступени лестничной клетки, как граф. Уровни квантования в этом типе нечетные по количеству.
Как средние, так и средние протекторные типы однородных квантователей симметричны относительно происхождения.
Ошибка квантования
Для любой системы при ее функционировании всегда существует разница в значениях ее входа и выхода. Обработка системы приводит к ошибке, которая является разницей этих значений.
Разница между входным значением и его квантованным значением называется ошибкой квантования . Квантизатор – это логарифмическая функция, которая выполняет квантование (округление значения). Аналого-цифровой преобразователь ( АЦП ) работает как квантователь.
На следующем рисунке показан пример ошибки квантования, показывающий разницу между исходным сигналом и квантованным сигналом.

Шум квантования
Это тип ошибки квантования, который обычно возникает в аналоговом звуковом сигнале при квантовании его в цифровой. Например, в музыке сигналы постоянно меняются, где закономерность не обнаруживается в ошибках. Такие ошибки создают широкополосный шум, называемый шумом квантования .
Компандирование в PCM
Слово Companding – это комбинация Compressing и Expanding, что означает, что оно делает и то, и другое. Это нелинейный метод, используемый в PCM, который сжимает данные в передатчике и расширяет те же данные в приемнике. Эффекты шума и перекрестных помех уменьшаются при использовании этой техники.
Существует два типа техники компандирования. Они –
Техника компандирования по закону
-
Равномерное квантование достигается при A = 1 , где характеристическая кривая является линейной и сжатие не выполняется.
-
А-закон имеет средний рост в начале координат. Следовательно, он содержит ненулевое значение.
-
Компандирование по закону используется для телефонных систем PCM.
Равномерное квантование достигается при A = 1 , где характеристическая кривая является линейной и сжатие не выполняется.
А-закон имеет средний рост в начале координат. Следовательно, он содержит ненулевое значение.
Компандирование по закону используется для телефонных систем PCM.
Техника Компандирования µ-закона
-
Равномерное квантование достигается при µ = 0 , где характеристическая кривая является линейной и сжатие не выполняется.
-
µ-закон имеет середину протектора в начале координат. Следовательно, он содержит нулевое значение.
-
µ-закон компандирования используется для речевых и музыкальных сигналов.
Равномерное квантование достигается при µ = 0 , где характеристическая кривая является линейной и сжатие не выполняется.
µ-закон имеет середину протектора в начале координат. Следовательно, он содержит нулевое значение.
µ-закон компандирования используется для речевых и музыкальных сигналов.
µ-закон используется в Северной Америке и Японии.
![e(nT) = F[d(nT)] - d(nT) !](https://dic.academic.ru/pictures/wiki/files/48/0bf1032d4991203805b67afcb4832b06.png)