déquantifier

La déquantification est le processus de reconstruction d'un signal analogique à partir de sa représentation numérisée et discrétisée. Lorsqu'un signal analogique est converti en forme numérique, il passe par la quantification, qui arrondit chaque échantillon au niveau discret le plus proche. La déquantification inverse ce processus : elle prend ces valeurs entières discrètes ou à virgule fixe et les reconvertit en niveaux de tension ou de courant continus qui approximent la forme d'onde analogique originale.

Le déquantificateur le plus basique est un convertisseur numérique-analogique (CNA), qui attribue une tension de sortie analogique spécifique à chaque code d'entrée numérique. Un CNA 8 bits avec une référence de 5 volts, par exemple, divise la plage de sortie en 256 pas d'environ 20 millivolts chacun. Lorsque l'entrée numérique passe de 127 à 128, la sortie saute d'un pas. Plus il y a de bits, plus la granularité est fine : un CNA 16 bits peut résoudre jusqu'à environ 76 microvolts sur la même plage de 5 volts.

La déquantification réelle introduit toujours une erreur de quantification, l'écart entre le signal reconstruit et l'original. Cette erreur apparaît comme un bruit indésirable, pire lorsque le niveau du signal est faible. Pour la minimiser, les conceptions utilisent souvent le suréchantillonnage, déquantifiant à un taux beaucoup plus élevé que nécessaire, puis filtrant le contenu haute fréquence excédentaire. Cela déplace le bruit de quantification loin de la bande audio ou de mesure d'intérêt, l'enfouissant efficacement là où il importe moins.

Application et artefacts

En audio, la déquantification des données de disque compact (échantillons 16 bits, 44,1 kHz) doit reconstruire une onde de pression continue à partir d'environ 44 000 instantanés discrets par seconde. Les systèmes audio professionnels utilisent souvent des CNA 24 bits pour une plus grande précision. Dans la mesure industrielle, une carte de sortie analogique 12 bits ou 16 bits déquantifie les valeurs numériques stockées ou calculées afin que les boucles de contrôle analogiques puissent moduler la vitesse du moteur, la position de la vanne ou le courant du chauffage en réponse à la rétroaction du capteur.

Les erreurs de déquantification deviennent audibles ou mesurables lorsque la longueur du mot numérique est trop courte pour la plage dynamique de l'application. Inversement, utiliser plus de bits que nécessaire gaspille de la surface de silicium et de l'énergie. Le terme lui-même est issu de la théorie de l'information : quantifier signifie mapper une plage continue à des symboles discrets ; déquantifier inverse ce mappage, bien qu'une récupération parfaite soit impossible une fois que l'information a été perdue.