Kvantiseringer

Kvantiseringer er prosessen med å tilordne kontinuerlige amplituder til et begrenset sett av diskrete verdier, noe som er essensielt i digitalisering av analoge signaler. Gjennom kvantisering konverteres et analogt eller kontinuert signal til digitalt representerte tallverdier, noe som gjør lagring, kommunikasjon og behandling mulig i digitale systemer. Samtidig innfører prosessen en viss feil mellom den opprinnelige og den kvantisérte verdien.

Grunnleggende typer kvantisering inkluderer uniform og ikke-uniform kvantisering. Uniform kvantisering har like store kvantiseringsnivåer fordelt over inngangsverdien, mens ikke-uniform kvantisering tilpasser nivåene etter signalets statistikk, ofte for å bedre utnytte dynamisk område i visse applikasjoner. Antall kvantiseringnivåer er ofte 2^b, der b er bitdybde. Kvantiseringfeil, forskjellen mellom sanne og kvantisérte verdier, kan ofte modelleres som støy og gir forholdet mellom signal og kvantiseringstøy (SQNR). Ikke-uniform kvantisering benytter ofte komprimeringsteknikker som µ-law og A-law, spesielt i lydapplikasjoner, for å forbedre perceptuell kvalitet i lavere nivåer.

Kvantiseringsprosesser kan være scalar, hvor hvert prøvepunkt behandles separat, eller vector, hvor grupper av prøver kvantiseres samtidig for potensielt lavere total støy. Dithering brukes ofte for å redusere mønstre i kvantisering og gjøre feilen mindre synlig i det menneskelige øret eller i bildebehandling.

Praktiske anvendelser inkluderer analog-til-digital konvertering i lyd og sensorikk, bilde- og videokomprimering, samt ulike former for kommunikasjonskanaler og datakomprimering. Utformingen balanserer krav til presisjon, lagringskostnader og båndbredde, og må ta hensyn til dynamisk område, clipping og potensielle justeringer i senere behandlingssteg.