Quantwerte

Quantwerte (Plural von Quantwert) bezeichnet in der Mess- und Digitaltechnik die diskreten Werte, die durch Quantisierung eines kontinuierlichen Signals oder Messgrößes entstehen. Sie stellen die repräsentierten Werte dar, die in digitalen Systemen gespeichert, übertragen oder verarbeitet werden, anstatt des ursprünglichen, stetigen Realitätssignals.

Bei der Quantisierung wird ein realer Wert x einem diskreten Satz von Werten zugeordnet. Typischerweise ergibt sich eine endliche Anzahl von Stufen, abhängig von der Bit-Tiefe des Systems. Bei einer Dynamikbereich-Berechnung gilt N = 2^B Stufen und die Schrittweite Δ bestimmt sich aus dem Wertebereich (max-min) durch Δ = (max-min)/N. Die Quantisierungsfehler liegen im Bereich [-Δ/2, Δ/2] und führen zu einer unvermeidbaren Verzerrung bzw. Rauschkomponente.

Man unterscheidet zwischen uniformer Quantisierung, bei der alle Stufen gleichen Abstand haben, und nicht-uniformer Quantisierung, bei der der Abstand variiert wird (beispielsweise durch Kompression wie μ-law oder A-law in der Sprachverarbeitung). Nicht-uniforme Quantisierung eignet sich besser für Signale mit höherer Priorität in bestimmten Bereichen, etwa niedrige Amplituden in Audiosignalen.

Anwendungsgebiete reichen von digitaler Audio- und Bildverarbeitung über Mess- und Instrumentierungssysteme bis hin zur Datenspeicherung und -übertragung. Die Qualität digitalisierter Signale hängt stark von der Anzahl der Quantwerte ab und bestimmt das Verhältnis von Dynamikbereich zu Quantisierungsrauschen.

Quantwerte sind außerdem entscheidend bei der statistischen Analyse, da sie die Messgenauigkeit begrenzt und Unsicherheiten in die Auswertung einbringen. In der Praxis werden Quantwerte durch Rauschunterdrückung, Dithern oder bessere Abtastraten ergänzt, um Verzerrungen zu minimieren.