- 中文名
- 量化
- 外文名
- Quantization
- 领 域
- 通信
- 应 用
- 信号转换
- 类 别
- 均匀量化和非均匀量化
- 实 现
- 模数转换器
所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示；或指把输入信号幅度连续变化的范围分为有限个不重叠的子区间（量化级），每个子区间用该区间内一个确定数值表示，落入其内的输入信号将以该值输出，从而将连续输入信号变为具有有限个离散值电平的近似信号 [1]。相邻量化电平差值称为量化阶距，任何落在大于或小于某量化电平分别不超过上一或下一量化阶距一半范围内的模拟样值，均以该量化电平表示，样值与该量化电平之差称为量化误差或量化噪声。当模拟样值超过可量化的范围时，将出现过载。过载误差常会大大超过正常量化噪声。
量化可分为均匀量化和非均匀量化两类。前者的量化阶距相等，又称为线性量化，适用于信号幅度均匀分布的情况；后者量化阶距不等，又称为非线性量化，适用于幅度非均匀分布信号(如语音)的量化，即对小幅度信号采用小的量化阶距，以保证有较大的量化信噪比。对于非平稳随机信号，为适应其动态范围随时的变化，有效提高量化信噪比，可采用量化阶距自适应调整的自适应量化。在语音信号的自适应差分脉码调制(ADPCM)中就采用这种方法。通过量化进而实现编码，是数字通信的基础。广泛用于计算机、测量、自动控制等各个领域。
无论是将样本连续灰度值等间隔分层的均匀量化，还是不等间隔分层的非均匀量化，在两个量化级(即称之为两个判决电平)之间的所有灰度值用一个量化值(称为量化器输出的量化电平)来表示。
均匀量化和非均匀量化
图示均匀量化：ADC输入动态范围被均匀地划分为2^n份。
非均匀量化是针对均匀量化提出的，因为一般的语音信号中，绝大部分是小幅度的信号，且人耳听觉遵循指数规律。为了保证关心的信号能够被更精确的还原，我们应该将更多的bit用于表示小信号。
标量量化和矢量量化
以二维情况为例，两个幅度决定了平面上的一点。而这个平面事先按照概率已经划分为N个小区域，每个区域对应着一个输出结果（码书，codebook）。由输入确定的那一点落在了哪个区域内，矢量量化器就会输出那个区域对应的码字（codeword）。矢量量化的好处是引入了多个决定输出的因素，并且使用了概率的方法，一般会比标量量化效率更高。
量化器设计时将标称幅度划分为若干份，称为量化级，一般为2的整数次幂。把落入同一级的样本值归为一类，并给定一个量化值。量化级数越多，量化误差就越小，质量就越好。例如8位的ADC可以将标称输入电压范围内的模拟电压信号转换为8位的数字信号。
量化精度是指可以将模拟信号分成多少个等级，量化精度越高，所采集到的信号与原始信号越近似。在雷达、图像处理等技术里取得采样值后，要对数据进行量化。量化后的数值与原来的采样值是有误差的，这个数值就是量化精度。量化精度越高，量化值与采样值之间的误差就越小，所采集的数据更能真实的反应实际情况 [2]。
对社会客体属性的数量化描述，以及用变数、指数、指示器来说明社会客体的属性和最简单的关系。量化概念本身包括“测量”概念，同时也包括用数量形式表示各种社会情报。量化的必要条件是划分出在数量内容上不相同的同质客体。量化是描述社会现象的一种形式。
用数量形式表示评价结果的一种方法。教育评价首先要对评价指标进行测量，根据测量结果对评价对象进行价值判断。测量评价指标有定性测量和定量测量，使用较多的是定性测量，定性测量的结果概括性强，但精确性差。由于教育现象的复杂性、动态性、诸因素联系的非线性以及教育效果的滞后性等特点，给教育现象和教育效果定量测量造成困难，长期以来人们对教育现象的定量测量持怀疑态度和畏难情绪。只是用定性的方法反映教育的效果。随着教育评价研究的开展，对教育现象和效果的定量描述，引起了人们的重视。马克思说过：一种科学，只有成功地运用数学时，才算达到真正完善的地步。桑戴克说：凡是存在的东西都有数量。麦克尔进一步指出：凡有数量的东西都可以测量。为了客观地精确地反映教育的质量，在教育评价中引进了量化的方法。
