Quantisatiegeluid

Quantisatiegeluid is de fout die optreedt bij het omzetten van een continu analoog signaal naar een digitale representatie (quantisatie) of bij de omzetting van digitaal naar analoog. Het ontstaat doordat de amplitude van het analoge signaal niet exact kan worden vastgelegd met een beperkt aantal discrete quantisatie-niveaus. De fout tussen de originele analoge waarde en de quantized waarde wordt quantisatiefout genoemd, of quantisatiegeluid.

Bij een uniforme quantizer met b bits wordt het ingangbereik verdeeld in 2^b gelijke stappen; de stapgrootte Δ is het bereik gedeeld door 2^b. Idealiter ligt de quantisatiefout in het interval [-Δ/2, Δ/2]. In de praktijk kunnen clipping, niet-uniforme quantisatie of signaalafwijkingen de fout beïnvloeden en tot vervorming leiden.

Onder aannames wordt quantisatiegeluid vaak gemodelleerd als een wit additief ruiscomponent dat nauwelijks corrèleert met het signaal. De RMS-waarde van deze fout is ≈ Δ/√12. De signaal-ruisverhouding (SNR) voor een volle schaal sinusis ongeveer 6,02·b + 1,76 dB. Dithering kan worden toegepast om de correlatie tussen signaal en fout te verminderen en de spectrale verdeling van de ruis te verbeteren.

Praktisch gezien bepaalt quantisatiegeluid in audio en beeld het dynamisch bereik en de luister- of kijkervaring bij stille passages. Hogere bitdiepte verlaagt de quantisatievloer; dithering en oversampling (bijv. in sigma-delta converters) brengen de ruis naar hogere frequenties en maken deze minder opdringend. Quantisatiegeluid blijft een essentiële factor in de kwaliteit van digitale representaties.