影像量化

量化是把圖片數位化的「數值那一半」：在取樣固定了每個像素的位置之後，量化決定要在那裡存什麼數字，做法是把連續量測到的強度四捨五入到有限多個等級之一。感光元件對連續的光做出反應，但儲存只允許離散的值，因此每個真實強度都被吸附到最接近的可用等級——很像看類比溫度計、寫下最接近的度數。

等級的數目由位元深度設定：n 個位元給 2^n 個等級，而對於被分成 L 個均勻等級的強度範圍，量化步階是範圍除以 L。這個四捨五入引入量化誤差，即真值與所存等級之差，其界限為半個步階；把它當成雜訊處理時，近似呈均勻分佈，並導出熟知的規則：每多一個位元，訊號對量化雜訊比約改善 6 dB。均勻量化把等級等距排列，而非均勻方案（如 gamma 編碼或壓擴 companding）則在人眼較敏感之處放更多等級，以相同的位元數獲得更好的感知品質。

量化的招牌假影是條帶（banding，也稱色調分離 posterization 或假輪廓）：在強度變化非常緩慢的區域，等級太少會把平滑漸層變成被突兀階梯分隔的可見扁平條帶。當等級稀少時的解法是抖動（dithering）——在四捨五入前加入一點經過仔細塑形的雜訊，使階梯碎裂成看起來更細的紋理，讓眼睛把它平均回平滑。量化是取樣的直接夥伴：取樣把空間離散化、可能造成混疊，量化把數值離散化、可能造成條帶；兩者合起來，取樣加量化正是把連續的光學影像轉成有限的數位影像的全部。