signal-processing - 图像数字化与声音数字化 (PCM) 有何不同？

Question

我试图了解声音和图像的数字化。据我所知，它们都需要将模拟信号转换为数字信号。两者都应该使用采样和量化。

• 声音：我们在 y 轴上有幅度，在 x 轴上有时间。在图像数字化过程中，x 轴和 y 轴上有什么？

• 图像数字化的采样率标准是什么？它用于 CD 的 44kHz（声音数字化）。图像的采样率究竟是如何使用的？

• 量化：声音 - 我们使用位深度 - 这意味着幅度级别 - 图像：也使用位深度，但这意味着我们能够识别多少强度？（是真的吗？）

• 声音和图像数字化之间还有哪些其他区别？

标签： signal-processingsamplingpcm

Answer 1

图像的采集可以概括为空间采样和转换/量化步骤。(x,y) 上的空间采样是由像素大小决定的。数据（在第三轴上，z）是芯片上光电效应产生的电子数。这些电子被转换为 ADU（模拟数字单元），然后转换为比特。量化的是灰度级的光强度，例如 8 位数据将给出 2^8 = 256 个灰度级。

由于空间采样（分辨率）和强度量化（灰度级），图像会丢失信息。

除非您在谈论视频，否则图像不会以 Hz（1/时间）为单位进行采样，而是以 1/距离为单位。重要的是验证香农-奈奎斯特定理以避免混叠。您能够获得的空间频率直接取决于光学设计。必须为此设计分别选择像素大小以避免混叠。

编辑：在下面的示例中，我绘制了一个正弦函数（白色/黑色条纹）。在左侧，信号被正确采样，在右侧，它被欠采样 4 倍。这是相同的信号，但由于像素更大（采样更小），您的数据会出现混叠。这里的条纹是水平的，但垂直条纹也有相同的效果。