均一量子化と非均一量子化の重要な違いは、均一量子化ではステップサイズが等しいのに対し、非均一量子化ではステップサイズが等しくないことである。また、一様量子化と非一様量子化の重要な違いとして、一様量子化ではある程度の量子化誤差が生じますが、非一様量子化では量子化誤差が少なくなることが挙げられます。

通信方式は、送信機から受信機へ信号を送ります。これらの信号はアナログ信号です。通常、アナログ信号は歪み、干渉などの影響を受けるため、デジタル信号に変換します。この作業を「デジタル化」といいます。一般に、デジタル信号は歪みが少なく、クリアで正確です。量子化は、デジタル化プロセスのステップの一つである。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 量子化とは 3. 一様量子化とは 4. 非一様量子化とは 5. 横並び比較-表形式での一様量子化と非一様量子化 6. 総まとめ

量子化は何ですか？

デジタイズする場合、まず信号を一定間隔でサンプリングする。サンプリング時間またはサンプリング周期をTsとすると、サンプリングレートまたは周波数（fs）は1/Tsです。信号を正確に再生するためには、サンプリングレート（fs）は最大周波数の2倍以上であることが必要です。

次のステップは定量化です。サンプルに有限の離散値を与えるものです。その量子化を行う装置が量子化器である。サンプル入力を受け取り、量子化出力を生成します。量子化器出力の品質は、量子化レベルの数に依存する。また、隣り合う2つの量子化レベルの間隔をステップサイズと呼びます。下図では、破線が量子化レベルを示しています。

図01：定量化

量子化には、ステップサイズによって2つのタイプがある。一様量子化と非一様量子化である。xmaxは信号の最大値、xminは信号の最小値、lは信号を分割するレベルの数であり、ステップサイズ（d）の計算式は以下の通りである。

一様量子化は何ですか？

一様量子化とは、量子化レベル間の間隔が等しいことです。さらに、一様量子化には2つのタイプがある。ミッドレベルとミッドレベルの量子化である。どちらも原点に対して対称である。中間糸量子化では、原点は階段状のグラフの片方のペダルの真ん中に位置する。中間スレッドの量子化レベルは奇数である。ミッドスレッド量子化では、階段状の図の上昇部分の真ん中に原点が位置する。中温域の量子化エネルギー準位は偶数個である。

非一様量子化は何ですか？

非一様量子化では、ステップの大きさが等しくない。量子化後、入力値とその量子化値の差は量子化誤差と呼ばれる。一様量子化では、前述のようにステップサイズが等しくなる。そのため、信号の一部がカバーされていない場合があります。そのため、量子化誤差が大きくなることがあります。

しかし、不均一な量子化の場合、ステップサイズが変化するため、誤差が最小になる。量子化が終わると、次は符号化である。各量子化レベルをバイナリコードで定義しています。

ユニフォームと非一様量子化の違い

一様量子化とは、量子化レベルが等間隔に並ぶ量子化であり、非一様量子化とは、量子化レベルが均等でない量子化である。

また、一様量子化ではある程度の量子化誤差がありますが、非一様量子化ではその誤差が少なくなります。

概要 - ユニフォーム vs. 非一様量子化

本稿では、一様量子化と非一様量子化の違いについて説明します。均一量子化と非均一量子化の違いは、均一量子化はステップの大きさが等しいのに対し、非均一量子化はステップの大きさが等しくないことである。

引用

1.チュートリアルポイント「デジタルコミュニケーションの定量化」、チュートリアルポイント、2018年1月8日.こちらでご覧いただけます。