量子化誤差とは? わかりやすく解説

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りょうしか‐ごさ〔リヤウシクワ‐〕【量子化誤差】


量子化誤差

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/10/21 16:02 UTC 版)

上のグラフは元の信号(青)とそれを量子化した信号(赤)を示している。下のグラフは量子化誤差(2つの信号の差分)を示している。

量子化誤差(りょうしかごさ、Quantization Error)または量子化歪み(りょうしかひずみ、Quantization Distortion)とは、信号アナログからデジタルに変換する際に生じる誤差である。

概要

アナログ信号からデジタル信号への変換(デジタイズ)は、信号の細部を無視する変換であるため、元の信号からの誤差が必ず発生する。このような誤差を、量子化誤差と呼び、発生する雑音は、量子化雑音(Quantization Noise)と呼ばれる。

量子化誤差の大きさは、量子化の解像度やアナログ-デジタル変換回路のビット数に依存する。

量子化誤差モデル

さまざまな物理量が実際に物理的な実体によって量子化される。これが当てはまる分野の例としては、電子工学電子による量子化)、光学光子による量子化)、化学分子による量子化)などである。これをその系の「量子化雑音限界」と呼ぶこともある。これは、「量子化誤差」の別の現れでもあり、この場合は理論的モデルはアナログでも、実際の現象はデジタル的になっているのである。量子限界付近では、アナログとデジタルの区別はなくなる。

量子化雑音モデル

量子化雑音(りょうしかざつおん、: Quantization noise)は、電気通信デジタル信号処理におけるアナログ-デジタル変換過程での量子化で生まれるノイズである。これはアナログ値とデジタル値の量子化誤差によって生じる。このノイズは非線形で元の信号に依存したものとなる。量子化雑音はいくつかの方法でモデル化される。

量子化雑音を以下のように二乗平均平方根誤差として表現できる。

出典は列挙するだけでなく、脚注などを用いてどの記述の情報源であるかを明記してください。 記事の信頼性向上にご協力をお願いいたします。2022年7月


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