skalaarikvantointiin

Skalaarikvantointi on signaalinkäsittelyssä käytetty kvantointiprosessi, jossa jatkuva-arvoinen signaali kvantuoidaan pienellä määrällä arvoja jokaiselle näytteelle erikseen. Tämä eroaa vektorikvantoinnista, jossa useita peräkkäisiä näytteitä kvantuoidaan yhdessä. Kvantoinnin tuloksena signaalista siirretään kokonainen, rajoitettu joukko rekonstruointitasoja, jolloin alkuperäinen arvo korvataan lähimpänä olevaan tasoon.

Perusidea on jakaa signaalin dynaaminen alue binniin tai intervalleihin. Kutakin väliä vastaa rekonstruointitaso, jonka avulla kuvatulla arvolla voidaan palauttaa likimääräinen alkuperäinen arvo. Yksittäisen näytteen kvantointivirta riippuu valituista kynnysarvoista ja tasoarvoista. Määrä (bitit per näyte) määrittelee tasojen määrän, esimerkiksi L = 2^b tasoa.

Tyypit ja suunnittelu. Uniformi scalar kvantointi käyttää tasaisia tasoja, jolloin kukin väli on yhtä leveä. Ei-uniformi kvantointi jakaa välejä epälineaarisesti, jotta kvantointikorkeus sopii paremmin signaalin todennäköisyyspilveen; yleisiä esimerkkejä ovat μ-laki ja A-laki, käytössä ääni- ja puhekoodauksessa. Scalar- kvantoinnissa voidaan optimoida tasojen ja rajojen asettelu Lloyd-Max -algoritmilla, joka minimoi keskimääräisen neliövirheen tietyllä todennäköisyysjakaumalla.

Suorituskyky. Kvantointivirhe mittataan usein MSE:llä tai SQNR:llä (signal-to-quantization-noise ratio). Scalar kvantointi on yksinkertainen ja vähän laskentaa vaativa, mutta se ei usein ole yhtä tehokas kuin vektorikvantointi, joka voi hyödyntää signaalin korrelaatioita.

Käyttökohteet. Yleisimmät sovellukset ovat analogi-digi- ja digi-analogi muunnimet sekä ääni- ja puhekoodaus, joissa tasojen määrä ja kynnysten paikka määrittävät laadun ja bittivirran suhteen.