量化通常和信源编码密不可分，在A/D（模数转换器）中，信号经过采样/保持（Sampling/ Holding）后量化和编码几乎是同时发生的。而对于不同的信源（语音，图像，温度信号等），量化器的设计会非常不一样。所以这篇文章不会涉及太多数学上的细节，旨在让读者对量化这个过程有更清楚的认识。

这里可能初学者会有些疑惑，这个编码和我们通信工程一般会学的Huffman Coding类似吗？在我看来得区分开来，信源编码涵盖的特别广，通常不同的系统对应不同的一整套编码方式，可能会进行多次编码。信源编码主要目的是为了让更少的比特代表更多的符号，旨在提高平均信息量。本篇文章末尾将更细节讲述。

目录

前言：

一、量化过程

二、更多的量化过程

三、量化的编码和信源编码

假设模拟信号长这样：

 那么经过Sampling/Holding电路后就长这样：

 注意，采样保持后的信号不是数字信号，数字信号是诸如010101的信号。

量化（Quantization）过程就在于将这么多不同高度的电平转换成不同的数字信号，又或是说用一串比特去表示其中一种电平状态。打比方说，我们想对对上面这幅图的信号进行量化。其中一种方法就是均匀地一阶一阶编码，看下一幅图：

 其中我们设计了16个阶数，也就是用四个比特去表示其中一种电平。可以看到，-3Ts到-2Ts的电平几乎就恰好落在了 '1001' 这四个比特表示的阶数上，所以量化器将其-3Ts到-2Ts之间的信号编码为1001。

又看到0到Ts之间的电平不太能恰好落在某个阶数上，量化器会采取一种算法，比如四舍五入，到它附近的一个电平阶去。这就意味着这样16阶数的量化精度不足够去表示这个信号所有的电平状态，这就造成了量化噪声。精度越高，量化噪声越小。

上述的量化过程，就是最简单的线性均匀量化器的量化过程。

我们在前言说过，由于信源的不同，量化器的设计会截然不同。所以有了许多不同的量化过程。这里我们可以了解最常见的三种量化需求：

1. 一些传感器的没有太多特征的信号的量化

2. 音频信号的量化

3. 图像信号的量化

而针对常见的这三种需求有很多不一样的量化编码技术，如音频信号有 DPCM（差分PCM：Differential Pulse Coding Modulation）, ADPCM (自适应DPCM：Adaptive DPCM)。 而每一个需求都促进了许多量化编码技术，所以这肯定不是一篇文章能涵盖的。读者有兴趣可以去搜索相应的编码技术。

我认为非专业者值得学习的是均匀量化和非均匀量化这两个过程，均匀量化上面讲了，而非均匀量化可以看看这篇文章，非常简单易懂。

PCM编解码原理_LiuHaoNan~的博客-CSDN博客_pcm编译码原理一、通信系统信源通信系统的信源有两大类：模拟信号和数字信号。例如：话筒输出的语音信号属于模拟信号； 而文字、计算机数据属于数字信号。 数字信号相比于模拟信号有抗干扰能力强、无噪声积累的优点。因此，若输入是模拟信号，则在数字通信系统的信源编码部分需对输入模拟信号进行数字化。数字化需要三个步骤：抽样、量化和编码。抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟...https://blog.csdn.net/qq_43103848/article/details/88621476

而我在学习的过程中曾产生疑惑，有了这些编码技术，我课内学的Huffman Coding用在哪？这就回到简介里提到的问题，实际上，上述的均匀量化器编码是将不同电平用一段比特串表示，这一段比特串我们可以认为它代表了一个符号。比如在上述的平均量化过程，我们至多获得16种符号（）。

而比如富有名气的Huffman Coding会根据各个符号出现的概率进行变长编码（在信源编码章节中细讲），它能够将信息压缩，提高符号平均信息量。所以在通信过程中我们就可以用更少的比特传输同样多的信息。所以如果你设计一套通信系统，你可以先用均匀量化器量化得到8bits每符号的256种符号，再用Huffman Coding根据各种符号出现的概率进行压缩编码。Huffman Coding还广泛用于压缩编码，它在zip，JPEG等是非常常用的。

如简介所说，不同的系统对应一整套不同的编码方案。如2G/3G系统中语音信源编码就和传统的PCM话音有很大区别，PCM方式是对话音型号的模拟波形进行等间隔的抽样然后量化，传递的是话音信号的波形信息。而2G/3G系统中的语音编码采用参数编码，他传递语音中的参数信息，打比方说你要传输一段吉他独奏，那么在PCM话音编码中，它将吉他独奏的音频波形全部记录，而在参数编码中只需要传输音符，然后再接收端将音符输入吉他模拟系统再复原即可。参数编码大大减少了要传输的信息。除此之外还有IS-95中的变速率码激励线性预测编码，GPRS/WCDMA中的自适应多速率编码等。