Analoge Signale mit ihrer kontinuierlichen und sehr hohen Auflösung würden in einem digitalen System theoretisch unendlich viel Speicherplatz benötigen. Für eine einen praktisch nutzbaren Datenstrom aus Nullen und Einsen, spielt daher die Quantisierung und somit die Wandlung in diskrete Werte eine wichtige Rolle.
Zeitdieskret
Auf der X-Achse (Zeit) bedeutet dies, dass nur an vorher definierten Zeitpunkten, den Abtastpunkten, ein entsprechender Funktionswert existiert. Dazwischen bleibt die Wellenform unbestimmt, lässt sich jedoch später über Interpolation jederzeit wieder berechnen. Diese Eigenschaft digitaler Signale nennt sich zeitdiskret.
Wertediskret
Selbes Spiel gilt für die Y-Achse (Amplitude), die ebenfalls nur endlich genau Werte speichern kann. Zu diesem Zweck wird die gemessene Spannung am Abtastpunkt gerundet und wertediskret gemacht. Das resultierende Signal besteht nur aus einzelnen, von einander getrennten Punkten (oder je nach Darstellungsform auch Striche) und nicht mehr aus einer durchgehenden Linie.
Digitalisierung am grafischen Beispiel
Im folgenden Beispiel digitalisieren wir ein Audiosignal mit 44.100 Abtastpunkten pro Sekunde und speichern die gewonnen Werte mit einer Auflösung von 16 Bit, so dass unsere Datei dem qualitativen Standard einer Audio CD entspricht.
1. Analogsignal vor der zeitlichen Abtastung
2. Nach der zeitlichen Abtastung
Die Schnittpunkte aus dem zeitlichen Abstastgitter und dem kontinuierlichem Input ergeben ein zeitdiskretes Signal. Noch ist die Amplitude an jedem Punkt unendlich genau.
3. Das Quantisierungsraster
Für die Erfassung der Amplitudenwerte stehen uns dank 16 Bit 65.536 „Lautstärkewerten“ oder Rasterstufen zur Verfügung. Diese sind im Schaubild als horizontale Linien dargestellt.
4. Die Quantisierung
Alle Werte die sich nicht exakte auf einer Quantisierungsstufe befinden, werden zur nächsten Stufe verschoben um so ein nun auch wertediskretes Signal zu erhalten. Die dabei anfallen Fehler liegen dank der hohen Auflösung von 16 Bit jedoch im Bereich von etwa 0.003 dB pro Abtastpunkt und sind folglich für uns unhörbar.
Das fertige Digitalsignal
Das nun fertige Digitalsignal besteht nur noch 44.100 Abtastpunkten pro Sekunde, wobei jeder Punkt einen von 65.535 möglichen Werte angenommen hat.
