模拟信号数字化过程中的采样、量化、编码

模拟信号数字化要经过采样、量化、编码3个过程，形成二进制数字信号，这3个过程总称为脉冲编码调制（PCM），如图1-3所示。

采样是在时间上将模拟信号离散化。其方法是采用脉冲幅度调制，即用模拟信号对一串等幅脉冲进行幅度调制，将模拟信号变成幅度与其相似的一系列脉冲，两脉冲的间隔称为采样时间间隔T（单位为s），脉冲的重复频率称为采样频率。为了保证采样精度，通常采样脉冲宽度τ应远小于采样间隔T，采样频率应大于或等于2倍模拟信号的最高频率，这就是通常所说的采样定理（即奈奎斯特定理）。1982年国际无线电咨询委员会（CCIR）通过了第一个关于演播室彩色电视信号数字编码的建议，即601号建议书，规定亮度信号采样频率为13.5MHz。两个色差信号采样频率为6.75MHz。

图1-3 模拟信号数字化过程(www.xing528.com)

量化是在幅度上将模拟信号变为离散值的数字信号，通常将一组连续的幅度值四舍五入转化成一组有限的量化电平。量化电平一般用一个二进制来表示。由于量化时把某一幅值范围的信号都用某一中间电平表示，显然量化输出电平与原采样值存在误差，这个误差电压会在接收端恢复图像的画面上出现颗粒状的细斑，称为颗粒噪声或量化噪声。量化噪声是量化过程中带来的，但量化分级越密，即量化比特数越高，量化误差越小，恢复图像的信噪比越高。理论分析证明，当量化是均匀的，信噪比（dB）与量化比特数n的关系是

S/N≈10.8+6.02n

将模拟信号数字化的第三步是编码。经过采样，量化后，模拟信号已经变成了离散的脉冲序列，但量化输出的信号是用十进制表示的离散量化电平，为了发挥数字通信的优点，必须将要传输十进制量化电平变换成二进制量化电平，即用n比特（bit）二进制码表示已经量化电平值。例如，一个二进制码“110”，是3bit的二进制码，代表十进制量化电平6。