Quantisierung - Definition
Quantisierung - Definition
Quantisierung ist der Prozess der Umwandlung kontinuierlicher Signalwerte in diskrete Werte, der hauptsächlich im Bereich der digitalen Informationsverarbeitung eingesetzt wird. Dabei wird eine unendliche Menge möglicher Werte eines Eingangssignals in eine endliche Menge digitaler Darstellungen umgewandelt, so dass die Daten in digitalen Systemen gespeichert und analysiert werden können. Dieser Prozess ist ein inhärenter Schritt bei der Analog-Digital-Wandlung nach Abtastung des Signals.
Mathematisch gesehen werden bei der Quantisierung die Werte der Signalabtastungen auf die nächstliegenden akzeptablen Werte gerundet, was zu einem Quantisierungsfehler führt - der Differenz zwischen dem tatsächlichen Signal und seiner digitalen Darstellung. Das Ausmaß dieses Fehlers hängt von der Anzahl der Quantisierungsstufen und damit von der Auflösung des Wandlers und dem verwendeten Aufnahmeformat ab. Je größer die Anzahl der Bits pro Abtastung ist, desto höher ist die Darstellungsgenauigkeit, aber desto größer ist auch die erforderliche Speicher- und Verarbeitungsleistung.
Die Quantisierung findet sich in verschiedenen Bereichen der Technik, z. B. in der Audio- und Bildkodierung, in Kommunikationssystemen und in der numerischen Modellierung. Im Zusammenhang mit der Signalverarbeitung sind Techniken zur Minimierung der Quantisierungsverzerrung, wie Dithering, von besonderer Bedeutung, um die subjektiv wahrgenommene Verzerrung zu verringern. Bei technischen Anwendungen stellt die Quantisierung einen Kompromiss zwischen Abbildungsgenauigkeit und Effizienz der Systemressourcen dar.
In modernen Algorithmen künstlicher Intelligenz und Computergrafik wird dieses Verfahren manchmal auch zur Reduzierung der Datengröße oder zur Komprimierung von Modellparametern eingesetzt, was deren Optimierung unter Bedingungen begrenzter Rechenleistung fördert, wie es bei eingebetteten Geräten der Fall ist.
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