PCM - 양자화(Quantizing)

PCM 과정 중 양자화 과정은 표본화한 순시 진폭값을 디지털 양으로 근사화 시키는 과정을 말합니다.

그리고 이 양자화 과정 중 근사화 과정에서 PCM 특유의 양자화 잡음이 발생합니다.

1. 양자화

가. 개념

표본화 된 순시 진폭값을 설정된 이산적인 값으로 대응시키는 과정을 양자화라고 합니다. 아날로그 값을 반올림 또는 반내림(사사오입)하여 대표값을 구합니다.

나. 양자화 오차

Nq = Q - S

(Q : 양자화 신호, S : 원신호)

양자화된 신호와 원신호의 차이로 양자화 잡음이라고 합니다.

다. 신호 전력대 잡음비

S/Nq[dB] = 6n + 1.8 + 10log d

양자화 시 사용하는 비트수(n)를 1비트 증가시킬 때마다 S/Nq는 6[dB]씩 증가합니다.

2. 양자화 잡음 개선방법

• 샘플링 주파수를 나이키스트율보다 높여서 양자화
• 양자화 Step수를 증가
• 비선형 양자화
• 선형 양자화 전단에 압신방식 사용

3. 양자화 방식의 종류

가. 선형 양자화

양자화 특성의 스텝 크기가 전 입력 신호레벨에 대해서 동일한 스텝 크기로 양자화

나. 비선형 양자화

작은 진폭에 대해서는 양자화 스텝을 정밀하게 취하고, 큰 진폭에 대해서는 반대로 스텝을 크게 하여 전체적으로 S/Nq를 향상

다. 적응형 양자화

• 입력 신호의 크기에 따라 양자화 레벨의 최소값과 최대값이 변화하는 방식
• ADM, ADPCM 방식에 사용
• S/Nq는 양호하나 시스템 구성이 복잡

라. 비교

구분	양자화 Step폭	양자화 잡음	적용
선형 양자화	일정	큼	PCM
비선형 양자화	비등간격	경감	Companding PCM
적응형 양자화	시간적 가변	적음	ADM, ADPCM