
【電】 quantization noise
【計】 quantization
【化】 quantization
cacophony; noise; souffle
【化】 unpitched sound
【醫】 murmur; souffle; susurration; susurrus
量子化雜音(Quantization Noise)是數字信號處理領域的核心概念,指模拟信號轉換為數字信號時因量化精度限制産生的固有誤差。其英文術語"Quantization Noise"由美國貝爾實驗室科學家W. R. Bennett在1948年首次系統描述。
該現象源于采樣過程中的幅度離散化處理。當連續信號被量化為有限比特數的離散值時,實際值與量化值之差形成噪聲基底,其數學表達為: $$ e(n) = x(n) - Q[x(n)] $$ 其中$e(n)$為瞬時量化誤差,$x(n)$為原始信號,$Q[·]$表示量化操作。根據《數字信號處理》(奧本海姆著)的理論分析,量化噪聲的功率譜密度在奈奎斯特帶寬内呈均勻分布。
實際工程應用中,量化噪聲直接影響系統信噪比(SNR)。IEEE标準118-1978規定,每增加1比特量化深度,SNR可提升約6dB。在音頻編碼、醫學成像等領域,工程師通過噪聲整形技術将量化噪聲能量轉移至人耳不敏感頻段,此方法已廣泛應用于MP3、AAC等音頻壓縮标準。
最新研究顯示,量子計算中的量子比特測量過程會産生類似經典量化噪聲的統計漲落現象,這被記錄在《Nature Physics》2023年刊載的量子測量噪聲分析報告中。
“量子化雜音”是一個結合物理學術語與工程學概念的詞彙,需從以下兩方面綜合解釋:
量子化(Quantization)
指物理量(如能量、角動量等)隻能以離散的“最小單位”(即量子)變化,而非連續變化。這一概念源于量子力學,例如電子能級躍遷時能量的不連續變化。
雜音(Noise)
通常指非預期的幹擾信號或不規則波動,可能由設備故障、信號傳輸誤差等引起。
在電學或信號處理領域,“量子化雜音”特指信號數字化過程中因量子化(離散化)産生的誤差或幹擾。例如:
需注意該詞多用于專業領域(如電子工程),日常語境中“量子化”與“雜音”的組合可能被誤用,需結合具體上下文判斷其準确性。
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