Магнитные цепи Курс лекций по физике Физика кристаллов Элементы зонной теории твердого тела

Лекции по цифровой графике

Кодирование аналогового сигнала

В предыдущем разделе сказано, что шкала квантования выбирается с заранее заданными уровнями. Действительно, как мы выяснили там же, квантованный сигнал, в отличие от исходного (аналогового сигнала), может принимать принципиально конечное число значений.

Эти значения, как правило, равны порядковому номеру уровня квантования, что позволяет легко создать условия для последующего кодирования, т. к. это число (номер уровня) легко представить комбинацией двоичных единиц — чисел в двоичной системе счисления. А мы уже знаем, что такие числа можно считать кодами уровней квантования.

Соответственно, данный этап преобразования номера уровня квантования в двоичный код называется кодированием.

Чем был обоснован выбор восьми уровней квантования? В данном конкретном случае только удобством последующего кодирования.

Если требуется получить восемь двоичных кодов, для этого, как мы уже знаем, достаточно всего трех двоичных разрядов.

Информацию о расчетах количества двоичных разрядов см. в главе 5.

Составим таблицу (табл. 6.1) кодов для восьми условных уровней квантования.

Таблица 6.1. Коды восьми уровней квантования

Уровень квантования

Двоичный код

Уровень квантования

Двоичный код

0

000

4

100

1

001

5

101

2

010

6

110

3

011

7

111

Теперь, используя эту кодовую таблицу, можно, наконец, представить исходный аналоговый сигнал (см. рис. 6.1) в виде последовательности двоичных кодов (рис. 6.8).

Если мы поменяем местами столбики таблицы (см. табл. 6.1), то получим кодовую таблицу для кодирования восьми уровней аналогового сигнала. В этой таблице представлены восемь двоичных чисел от 000 до 111, а их значениями являются соответствующие уровни квантования.

Рис. 6.8. Кодирование аналогового сигнала

Эта таблица важна еще и потому, что она потребуется для процедуры обратного преобразования (рис. 6.9). Следует только обратить внимание на то, что аналоговый сигнал, синтезированный из цифрового сигнала, в нашем примере довольно значительно отличается от исходного аналогового сигнала (рис. 6.10), что, впрочем, создано специально.

Рис. 6.9. Преобразованный аналоговый сигнал

Рис. 6.10. Различие исходного и преобразованного сигналов

Справка

Для того чтобы реальный звуковой сигнал, поступающий на микрофон и индуцирующий непрерывный электрический сигнал, был оцифрован с приемлемым качеством, необходимо выполнять квантование не реже 40 000 тысяч раз в секунду, а фактически даже больше — именно 44 100 раз, что означает частоту 44,1 кГц.

Важная мысль

Кодовая таблица предполагает соответствующую таблицу квантования на другом устройстве. Если это не так, воспроизведение может радикально отличаться от требуемого.

Резюме

Части I и II являются подготовительными для последующих основных частей, посвященных пиксельной и векторной графике. Часть III посвящена пиксельной графике, которая использует идентичные принципы кодирования. Часть IV представляет собой рассказ о векторной графике, которая также основана на дискретизации, но в несколько ином аспекте.


Дизайн, инженерная и Web графика