2014-06-18 量化噪声功率为: ·均匀量化时,为 同时保证小信号 N=;(△)= 时有足够的量化 12(64)=12×2 结果:增 m,物 噪比显得过大 点;小信号时 A- 结果:在量化级数不变的条件下,提高小信号的量化信噪比 N。1A 扩大输入信号的动态范 均匀量化特性均由压缩器、均匀量化器组成 SMR=101g32=10lg3+1301g2=43.9(dB) 压缩器:对小信号有较大的放大倍数,对大信号有较小的放 四、非均匀量化 扩张器:与压缩器的性能相反(由逆变换恢复原始信号f{o) 入信号的动态范围( dynamic range):满足一定信噪比的条 模拟压缩器:压缩过程在抽样、量化前进行 件下,容许的最大和最小信号幅度的范围,通常用它们之比的 ◆数字压缩器:在抽样、均匀量化后,进行数字压缩和编码 dB数来表示 数字压缩器将在非线性PCM编 下面讨论模拟压缩器的非线性压 压缩器 张器 设压缩特性为:y=x),其中x、y均已归一化到(-1,1)区间 量化器 y在该区间内均匀量化为N级每级间隔为2/x为不均匀的 N个量化向隔 丰均匀量化器 模拟压缩一扩张 均匀 数字 数字 量化器 压缩器 L扩张器 非均匀量化器 数字压缩一扩张 将x不均匀量化的第个量化间隔的中点记为x 当N>1时 折趣,率为解个体间所截的压面为 A,”32M分4M,”0y f(x,)= 在量化级数和信号幅度概率密度一定的情况下, 输出信号的量化间隔为/N,输入信号第个量化间隔为 量化噪声的功率由压缩特性曲线的斜率决定 f(x)f(x) N(x) =f(x) 设输入信号的幅度分布是对称的:p(x)=p(x),非均匀量化的 非均匀量化第谡级量化间隔 归一化量化噪声功率为 Nf(x) 1E(△) x1的区域,输入信号的量化间隔缩小,量化嗓声功率 (△)2P 减小,量化信噪比提高,可设计在小信号的范围 对fwx)1的区域,输入信号的量化间隔扩大,量化噪声功率 。12一2(开 增大,量化信噪比降低,可设计在大信号的范围 72014-06-18 7 12 2 2 2 12 64 12 2 1 ( ) 12 1            A A Ni V 量化噪声功率为： 量化信噪比为： 13 2 2 3 2 1 2     A A N S q q 52 37 12 12 2  10lg 10lg3 130lg 2 43.9 (dB) N S SNR q q  q     四、非均匀量化  输入信号的动态范围(dynamic range)：满足一定信噪比的条 件下，容许的最大和最小信号幅度的范围，通常用它们之比的 dB数来表示  均匀量化时，为增加输入信号的动态范围，同时保证小信号 时有足够的量化信噪比，需增加量化级数，即增加编码bit数  结果：增加系统复杂性，大信号时量化信噪比显得过大  非均匀量化：大信号时，量化间隔取得大一点；小信号时， 量化间隔取得小一些  结果：在量化级数不变的条件下，提高小信号的量化信噪比， 扩大输入信号的动态范围  任何一种非均匀量化特性均由压缩器 均匀量化器组成 52 38  任何 种非均匀量化特性均由压缩器、均匀量化器组成  接收端由扩张器恢复信号  压缩器：对小信号有较大的放大倍数，对大信号有较小的放 大倍数(对输入信号x作非线性变换y=f(x))  扩张器：与压缩器的性能相反(由逆变换恢复原始信号f-1(y))  非均匀量化的两种实现方案：  模拟压缩器：压缩过程在抽样、量化前进行  数字压缩器：在抽样、均匀量化后，进行数字压缩和编码 压缩器 均匀 量化器 扩张器 非均匀量化器 模拟压缩－扩张 52 39 均匀 量化器 数字 压缩器 数字 扩张器 非均匀量化器 数字压缩－扩张  数字压缩器将在非线性PCM编码部分进行介绍  下面讨论模拟压缩器的非线性压缩特性  设压缩特性为：y=f(x)，其中x、y均已归一化到(-1，1)区间  y在该区间内均匀量化为N级(每级间隔为2/N)  x为不均匀的 N个量化间隔 1 y 52 40 x 1 -1 -1 相等 间隔 2/N 不等 间隔  将x不均匀量化的第i个量化间隔的中点记为xi  当N>>1时，可近似认为：第i个量化间隔所截的压缩曲线为一 直线(折线)，其斜率为： i x x i dx dy f x  ( )   输出信号的量化间隔为2/N，输入信号第i个量化间隔为： 2 / 2 i y N x         52 41 ( ) ( ) ( ) i i i i f  x f  x Nf  x  设输入信号的幅度分布是对称的：p(-x)=p(x)，非均匀量化的 归一化量化噪声功率为： i N i i i i N i i i N i i i N i N q i i i x f x p x N p x x Nf x N E V V P V P                              / 2 1 2 2 / 2 1 2 / 2 1 2 / 2 / 2 1 2 2 [ ( )] ( ) 3 2 ( ) ( ) 2 2 12 1 2 ( ) 12 1 ( ) 12 1 [( ) ] 12 1  当N>>1时， 在量化级数和信号幅度概率密度一定的情况下， 量化噪声的功率由压缩特性曲线的斜率决定 dx f x p x N x N f x p x N N i q N i i i q          1 0 2 2 / 2 1 2 2 [ ( )] ( ) 3 2 [ ( )] ( ) 3 2 2 i N  均匀量化第 级量化间隔 52 42  对f '(xi )>1的区域，输入信号的量化间隔缩小，量化噪声功率 减小，量化信噪比提高，可设计在小信号的范围 ( ) ( ) 2 i i f x Nf x N i i     非均匀量化第 级量化间隔 均匀量化第 级量化间隔  对f '(xi )<1的区域，输入信号的量化间隔扩大，量化噪声功率 增大，量化信噪比降低，可设计在大信号的范围