Kvantoinnista

Kvantointi on prosessi, jossa jatkuva suure tai signaali muunnetaan diskreetteihin arvoihin. Digitaalisen signaalin käsittelyssä kvantointi tarkoittaa analogisen signaalin arvojen sovittamista ennalta määriteltyyn tasokoostumukseen, jolloin lopputuloksena on sarja diskreetteja arvoja, jotka voidaan tallentaa ja käsitellä digitaalisesti. Kvantointi käyttää tasovälin Δ ja bittimäärää b, jolloin tasojen määrä on 2^b. Kvantointivirhe on erotus alkuperäisen ja kvantioidun arvon välillä. Uniformi kvantointi jakaa arvot tasaisesti; epäuniformi kvantointi soveltaa tasojen väliä signaalin tilastisen jakauman mukaan, esimerkiksi kompanding-menetelmillä kuten mu-law tai a-law.

Kvantointivirhe, eli quantointivirhe, on usein satunnaistettu ja sen ominaisuudet riippuvat muun muassa signaalin jakaumasta sekä käytetystä ditheringistä. Lisäämällä bittimäärää voi pienentää virhettä ja laajentaa dynaamista aluetta; samalla tiedonsiirtokustannukset kasvavat.

Fysiikassa kvantointi viittaa suureiden diskretisoitumiseen. Esimerkiksi energia voi esiintyä vain tietyissä arvoissa; E = h f ja harmonisen oskillaattorin energia E_n = (n + 1/2) ħ ω ovat keskeisiä esimerkkejä. Kvanttiprinteillä Planckin ja Einsteinin työn kautta on selitetty mustan keiton säteily, fotonien luonne ja sen jälkeen kehitetty kvanttimekaniikka.

Käytännössä kvantointi on sekä tekninen ratkaisu digitaalisen tiedonhallinnan mahdollistamiseen että perusfysiikan käsite diskretian luonteesta. Kvantoinnista puhumalla viitataan sekä arvojen diskretisointiin että energian ja muiden suureiden kvantittuun ilmenemiseen.