Кіріспе
Үздіксіз жиынтықты саналатын жиынтыққа бейнелеу процесі. Квантизация – математика және цифрлық сигналдарды өңдеуде, көбінесе үздіксіз жиынтық болатын үлкен жиынтықтың кіріс мәндерін, кішірек (саналатын) жиынтықтағы шығыс мәндеріне бейнелеу процесі. Мұндай жиынтықта әдетте элементтердің саны шектеулі болады. Дөңгелектеу және уыстау – квантизация процесінің ең көп кездесетін мысалдары. Квантизация дерлік барлық цифрлық сигналдарды өңдеуде қандай да бір деңгейде қолданылады, себебі сигналды цифрлық түрде көрсету процесі көбінесе дөңгелектеуді қамтиды. Квантизация сонымен қатар барлық жоғалтулы сығылу алгоритмдерінің негізін құрайды. Кіріс мәні мен оның квантталған мәні арасындағы айырмашылық (мысалы, дөңгелектеу қатесі) – квантизация қатесі деп аталады. Квантизацияны жүзеге асыратын құрылғы немесе алгоритмдік функция – кванттаушы деп аталады. Аналогты-цифрлық түрлендіргіш – кванттаушының мысалы болып табылады.
Quantization, in mathematics and digital signal processing, is the process of mapping input values from a large set (often a continuous set) to output values in a (countable) smaller set, often with a finite number of elements. Rounding and truncation are typical examples of quantization processes. Quantization is involved to some degree in nearly all digital signal processing, as the process of representing a signal in digital form ordinarily involves rounding. Quantization also forms the core of essentially all lossy compression algorithms. The difference between an input value and its quantized value (such as round off error) is referred to as quantization error. A device or algorithmic function that performs quantization is called a quantizer. An analog to digital converter is an example of a quantizer.
Математикалық қасиеттері
Кванттау – көптен азға бейнелеу болғандықтан, бұл өзінен сызықтық емес және қайтымсыз процесс (яғни, бір шығыс мәні бірнеше кіріс мәнімен ортақтасқандықтан, әдетте тек шығыс мәні берілген жағдайда нақты кіріс мәнін қалпына келтіру мүмкін емес). Мүмкін кіріс мәндерінің жиынтығы шексіз болуы мүмкін, сонымен қатар үздіксіз және демек санаусыз болуы мүмкін (мысалы, барлық нақты сандар жиынтығы немесе белгілі бір шектегі барлық нақты сандар). Мүмкін шығыс мәндерінің жиынтығы шекті немесе санаулы шексіз болуы мүмкін.
Анологтан цифрлыққа түрлендіргіш
Аналогты-цифрлық түрлендіргіш (ADC) екі процесс ретінде қарастырылуы мүмкін: дискретизация және кванттау. Дискретизация уақыт бойынша өзгеретін кернеу сигналын дискреттік уақыт сигналына, яғни нақты сандар тізбегіне түрлендіреді. Кванттау әрбір нақты санды дискретті мәндердің шектеулі жиынтығынан алынған жуық мәнмен алмастырады. Көбінесе, бұл дискретті мәндер белгілі бір форматтағы сандар түрінде көрсетіледі. Кванттау деңгейлерінің саны кез келген болуы мүмкін, бірақ ең көп қолданылатыны 8 бит (256 деңгей), 16 бит (65,536 деңгей) және 24 бит (16,8 миллион деңгей). Сандар тізбегін кванттау кванттау қателіктерінің тізбегін тудырады, ол кейде стохастикалық мінез-құлқына байланысты кванттау шуы деп аталатын қосымша кездейсоқ сигнал ретінде модельделеді. Квантизатор неғұрлым көп деңгейлерді қолданса, оның кванттау шуының қуаты соғұрлым төмен болады.
Сорт жылдамдығын оңтайландыру
Жоғалтулы деректерді сығымдау алгоритмдерінде бастапқы кодтау кезінде мөлшер-бұрмалауға оңтайландырылған кванттау кездеседі, ондағы мақсат – байланыс арнасы немесе сақтау ортасы қолдайтын биттік жылдамдық шегінде бұрмалауды басқару болып табылады. Осы контекстте кванттауды талдау, кванттауыштың нәтижесін көрсету үшін қолданылатын дерек мөлшерін (әдетте цифрлармен, биттермен немесе биттік жылдамдықпен өлшенеді) зерттеуді және кванттау процесінде туындайтын дәлдік жоғалуын зерттеуді (бұл бұрмалау деп аталады) қамтиды.
Басқа салаларда
Көптеген физикалық шамалар іс жүзінде физикалық құбылыстармен квантталады. Бұл шектеу қолданылатын салаларға электроника (электрондардың арқасында), оптика (фотондардың арқасында), биология (ДНҚ-ның арқасында), физика (Планк шектерінің арқасында) және химия (молекулалардың арқасында) жатады.