Kvantiseraren

Kvantiseraren är en enhet inom signalbehandling som omvandlar kontinuerliga värden till ett begränsat antal diskreta nivåer. Den är central i kvantisering, processen som möjliggör digital representation av analoga signaler. I praktiken används kvantiseraren framför allt i analoga-till-digital-omvandlare (ADC), men den förekommer även i steg mellan digitala bearbetare där kontinuerliga signaler måste representeras i begränsade nivåer.

Grundläggande modell: varje ingång x tillförs en kvantnivå Q(x), där kvantiseringssteget Δ bestäms. För ett bitdjup b finns det L = 2^b nivåer. Kvantiseringsfelet e = x − Q(x) är ofta begränsat till ett resultat inom intervallet [-Δ/2, Δ/2]. SNR beror på b; för en fullswing sinusoid är ungefär SNR ≈ 6.02b + 1.76 dB. Överbelastning eller clipping uppstår när ingångar överstiger vad kvantiseraren kan tillåta.

Typer och tekniker: uniforma kvantiserare har lika stora steg över hela ingångsområdet, medan icke-uniforma kvantiserare varierar stegstorleken och används för att anpassa kvantiseringen till perceptuella egenskaper. Exempel är komprimering/kompanding såsom μ-law och A-law i telekommunikation. Andra tekniker inkluderar skal- eller vektorkvantisering och användning av dither för att minska upplevd distorsion.

Användningsområden omfattar ljud- och bildkodning, telekommunikation, sensordataförbehandling och andra digitala system där analoga signaler måste representeras med begränsad precision. Kvantiseraren är därmed en grundläggande komponent i moderna digitala system.