Kvantisointi

Tämä artikkeli kertoo signaalinkäsittelyllisestä kvantisoinnista. Toinen artikkeli kertoo fysikaalisesta kvantittumisesta.

Digitaalisessa signaalinkäsittelyssä kvantisoinnilla tarkoitetaan reaaliarvojen tai hyvin suuren lukujoukon arvojen likimääräistämistä pienempään lukujoukkoon, esimerkiksi kokonaisluvuiksi sovitulle välille. Täsmällisemmin sanottuna signaali voi olla moniulotteinen ja kvantisointia ei tarvitse suorittaa jokaisessa ulottuvuudessa.

Kvantisointia käytetään yleisesti näytteistetyn signaalin digitoinnissa. Näytteistäjä ottaa signaalista, esimerkiksi äänestä, tietyin väliajoin mittauksia, jotka saadaan digitaaliseksi arvoksi (esimerkiksi 16-bittiseksi kokonaisluvuksi) kvantisoinnin avulla. Sekä näytteistyksen että kvantisoinnin suorittavaa laitetta kutsutaan digitoijaksi eli A/D-muuntimeksi.

Äänen kvantisointi

CD-levy sisältää digitoitua ääntä. Näytteistys tapahtuu 44 100 kertaa sekunnissa (eli taajuudella 44 100Hz) ja näytteet ovat kvantisoitu 16-bittisiksi kokonaisluvuiksi. 16 bitillä eli 2 tavulla voidaan esittää $2^{16}$ eli 65536 erilaista tilaa.

Kvantisointi on myös tärkeä osa monia äänenpakkausmenetelmiä. Se on usein häviöllisen pakkausmenetelmän viimeinen vaihe. Voidaan yksinkertaistaen sanoa, että vasta kvantisointi tekee pakkausmenetelmästä häviöllisen. Tiedonpakkauksessa signaalin osasia voidaan kvantisoida vaihtelevalla "voimakkuudella", esimerkiksi voimakkaiden äänien osalta ihmisen erottelukyky on karkeampi kuin hiljaisempien.