Kvantifioinnin

Kvantifiointi on prosessi, jossa jatkuva arvojoukko muutetaan diskreetiksi arvojoukoksi. Sitä käytetään, kun halutaan tallentaa, siirtää tai käsitellä jatkuvasti muuttuvaa dataa digitaalisessa muodossa. Kvantifiointi on keskeinen osa analoginen–digitaalista muunnosta sekä mittaus- ja signaalinkäsittelyjärjestelmissä.

Fysiikassa kvantifiointi viittaa energian ja muiden suureiden kvantittumiseen: monien fysiikan suureiden arvot voivat esiintyä vain tiettyinä erillisinä arvoina. Tietotekniikassa kvantifiointi tarkoittaa kuitenkin jatkuvan signaalin muuttamista diskreetteihin arvoihin, joita tallennetaan näytteiden muodossa.

Kvantifioinnissa käytetään erilaisia tapoja sovelluksesta riippuen. Yleisin on uniform-kvantifiointi, jossa arvojoukko jaetaan tasaisesti. Ei-uniform kvantifiointi soveltuu signaalin jakaumaan ja käytetään usein kompandoinnissa, kuten μ-law ja A-law. Näytteet tallennetaan näytteenottotaajuudella ja joka näyte muunnetaan lähimpään tasoon.

Kvantointivirhe, eli ero alkuperäisen ja kvantisoidun arvon välillä, ilmenee quantization-noisena. Sovelluksia on laaja-alaista: digitaalisessa äänentoistossa, kuvien ja videosignaalien käsittelyssä sekä telekommunikaatiossa. Kvantifiointi voi aiheuttaa epävarmuutta ja vääristymiä, mutta sitä voidaan hallita ditheringillä, oversamplingilla ja oikean dynamic range -asetuksen avulla.

Historiallisesti kvantifiointi liittyy sekä fysiikan kvantittumisen periaatteisiin että digitaalisen tiedon käsittelyn kehitykseen; Planckin kvanttihypoteesi osoitti energian pakettimaisuutta, mikä johti kvantifiointiin liittyviin käsitteisiin.