Kvantisaatiohäviön

Kvantisaatiohäviö on ilmiö digitaalisessa signaalinkäsittelyssä, jossa jatkuva signaali muutetaan diskreiksi arvoiksi. Tämä muunnos tapahtuu kvantisaation aikana, jossa signaalin jokainen arvo pyöristetään lähimpään sallittuun kvanttitasoon. Nämä pyöristysvirheet muodostavat kvantisaatiohäviön. Häviö on luonteeltaan kohinaa, joka voi vaikuttaa signaalin tarkkuuteen ja laatuun. Mitä pienempi on kvantisoitavan signaalin dynaaminen alue suhteessa käytettävissä olevien kvanttitasojen määrään, sitä suurempi on suhteellinen kvantisaatiohäviö.

Kvantisaatiohäviön suuruus riippuu käytettävien bittien määrästä. Mitä enemmän bittejä käytetään signaalin esittämiseen, sitä hienojakoisempi on kvantisaatio ja sitä pienempi on kvantisaatiohäviö. Esimerkiksi 16-bittinen digitaalinen ääni kokee huomattavasti vähemmän kvantisaatiohäviötä kuin 8-bittinen ääni. Häviö on erityisen merkittävä silloin, kun signaalin amplitudi on lähellä kvanttitason puoliväliä.

Kvantisaatiohäviötä voidaan vähentää erilaisilla tekniikoilla, kuten ylinäytteistyksellä ja kohinanmuokkauksella. Ylinäytteistyksessä signaalia näytteistetään korkeammalla taajuudella, mikä vähentää kvantisaation aiheuttamaa virhettä suhteessa signaalin taajuusspektriin. Kohinanmuokkaus puolestaan pyrkii muuttamaan kvantisaatiohäviön taajuusjakaumaa siten, että se on vähemmän kuultavissa tai havaittavissa. Vaikka kvantisaatiohäviötä ei voida täysin poistaa, sen vaikutusta voidaan tehokkaasti hallita ja minimoida.