Quantointivirhe

Quantointivirhe on digitaaliseen muuntamiseen liittyvä virhe, joka syntyy, kun jatkuva signaali muutetaan diskreetteiksi arvoiksi quantisoinnin kautta. Tämä virhe esiintyy sekä analogiselta syötteeltä digitaaliseksi muunnettaessa (A/D-muunnos) että digitaalisen signaalin palautuksessa takaisin analogiseksi (D/A-muunnos). Quantointivirhe kuvaa eroa alkuperäisen signaalin arvon ja quantisoidun arvon välillä.

Quantointivirhe syntyy, koska quantisoinnissa käytettävissä on rajoitettu määrä tasoja ja yhtä quantisointitasoa vastaava jyrkkyys aiheuttaa virheitä. Jos quantisointiaskeleen koko on Δ, virhe ε voidaan usein rajata välille [-Δ/2, Δ/2]. Tietyissä olosuhteissa virhe voidaan mallintaa valkoisena tasajakoisena äänenä, mikä pätee etenkin, kun syöte on riittävän monimutkainen tai käytetään ditheriä.

Tilastollisesti quantointivirhe on yleensä nolla-arvoinen ja sen varianssi on Δ²/12, kun syöte kattaa riittävän suuren alueen ja quantisointi on tasavälin mittainen. Tämän virheen vuorovaikutus signaalin kanssa vaikuttaa signaalin dynamiikkaan ja aiheuttaa nyansseja, kuten äänenlaadun heikkenemistä tai kuvamateriaalin häiriöitä.

Kategoriaan kuuluvat uniform quantisointi sekä ei-uniform quantisointi (esimerkiksi µ-law- ja A-law -kumppanuustelepanot telekommunikaatiossa). Quantointivirhe voidaan hallita lisäämällä bittien määrää, käyttämällä ditheriä, hankkimalla kohinaa muotoavaa ylikapasiteettia tai soveltamalla ei-uniformaattista quantisointia, joka vastaa ihmiskuvan tai äänentoiston herkkyyttä.