Cuantización

Cuantización es el proceso por el cual una magnitud física continua se aproxima a un conjunto finito o discreto de valores posibles. El término se usa en física y en procesamiento de señales, entre otros campos, para describir la limitación impuesta al representar una realidad continua mediante un formato discreto.

En física cuántica, la cuantización describe la propiedad de ciertos observables de adoptar solo valores discretos, en lugar de continuos. Ejemplos clásicos son los niveles de energía de los electrones en un átomo, el momento angular y el espín. Su origen se asocia con condiciones de contorno y con la relación de de Broglie, así como con la constante de Planck. Aunque el continuo es una idealización, la cuantización explica fenómenos como las líneas espectrales y la indivisibilidad de la acción a escala microscópica.

En procesamiento de señales, la cuantización es el paso de convertir una señal analógica continua en una señal digital discreta en amplitud. Esto ocurre después del muestreo y introduce un error de cuantización, que se manifiesta como ruido. La resolución de la cuantización depende de la profundidad de bits: más niveles implican menor error. Existen métodos como la cuantización uniforme y la cuantización no uniforme, y técnicas como el dithering para distribuir el error de forma más uniforme.

En general, cuantización implica dos procesos diferentes: muestreo y cuantización de amplitud. En el diseño de convertidores analógico-digital, la reducción de aliasing y la minimización del ruido de cuantización son consideraciones centrales. La cuantización de color y de volúmenes de datos es común en computación gráfica, y también aparece en control digital y otros campos.