nonuniform).
Przy kwantyzacji równomiernej różnica pomiędzy sąsiednimi poziomami decyzyjnymi jest jednakowa, przy kwantyzacji nierównomiernej tak nie jest.
Kwantyzacja nierównomierna jest stosowana tam gdzie rozkład prawdopodobieństwa wartości analogowych nie jest jednostajny. Gdy w jakimś przedziale wartości pojawiają się częściej niż w innych, jest mu przypisywane odpowiednio więcej poziomów kwantyzacji, dzięki czemu błąd kwantyzacji maleje. Istnieje możliwość wyznaczenia poziomów decyzyjnych i reprezentacji, tak aby błąd średniokwadratowy był dla danego rozkładu minimalny i w praktyce stosuje się do tego iteracyjny algorytm Maxa-Lloyda.
W przypadku kwantyzacji wektorowej odpowiednikami przedziałów kwantyzacji są bryły w przestrzeni wielowymiarowej zwane komórkami, przy czym liczba wymiarów zależy od liczby wymiarów kwantowanych wektorów (liczba jednocześnie kwantowanych wartości). Odpowiednikami poziomów decyzyjnych są ściany pomiędzy komórkami (płaszczyzny lub hiperpłaszczyzny), a odpowiednikami poziomów reprezentacji są centroidy komórek. Istnieje wielowymiarowy odpowiednik algorytmu Maxa-Lloyda optymalizujący kwantyzator wektorowy: algorytm Lindego-Buzo-Graya.