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    模擬信號和數字信號有什么區別?

    來源:SimLine芯見        編輯:章俊雅    2023-10-27 13:40:47     加入收藏

    早期的設備記錄的都是模擬信號,比如膠片、電話、監控攝像機等,模擬信號最接近于自然界原本的形態,在很多領域都是不可或缺的存在。但隨著數碼時代的到來,模擬信號也表現出了缺陷,其中最大的問題是抗干擾能力弱,在經過多次傳輸或存儲后,質量也會有所損失,因此誕生了更適合計算機設備使用的數字信號 。

      今天來聊聊一個經常會遇到的概念,那就是“模擬與數字”,它們既是信號的模式也是一種傳輸方式,尤其在音視頻行業,大家對模擬接口和數字接口想必都不陌生,那么模擬和數字二者有什么區別呢?

      嚴格來說,我們在自然界中接觸到的各種物理量都是模擬信號,比如說話的聲音、溫度、濕度、光照等,這些數據可以隨時間連續變化。以溫度計為例,我們可以以時間和溫度為坐標,描繪出一個連續的曲線,這就是模擬信號的函數圖像 。

     

      在傳輸過程中,我們可以利用傳感器將各種連續信號 轉換成幾乎一模一樣的電信號,比如依靠麥克風將聲帶震動頻率的聲波信號模擬成電信號,此時電信號的波形與原來的聲波波形一致,說話的聲音就這樣被記錄下來了。

      早期的設備記錄的都是模擬信號,比如膠片、磁帶、電話、監控攝像機等,模擬信號最接近于自然界原本的形態,在很多領域都是不可或缺的存在。

      但隨著數碼時代的到來,模擬信號也表現出了缺陷,其中最大的問題是抗干擾能力弱,在經過多次傳輸或存儲后,質量也會有所損失,因此誕生了更適合計算機設備使用的數字信號 。

      如果說模擬信號是對自然形態的模擬,那么數字信號就是對模擬信號的“模擬”,它將模擬信號的連續曲線進行采樣,從而變成離散的信號,再將這些信號量化為具體的數值,最后用二進制的方式表示出來。

      經過了模擬轉數字的過程后,信號的每個變化都有了對應的具體數值,無論復制或傳輸多少次,只要對應原本的數值就能大大避免信號損失。

      但想必你也看得出來,數字信號在記錄的過程中是有所“失真”的,就像下面這幅圖像,與原圖像總是有所區別。又比如有些時候我們在聽音樂時會感到明顯的“數碼味”,這也是一種“失真”的表現。

      不過隨著設備性能的提升,如今的數字信號可以將采樣劃分得非常細致,再加上進一步的處理,最終呈現出來的形式與模擬信號幾乎沒有區別,這一點在視頻領域尤其明顯,如今的相機等設備拍攝出來的都是數字圖像,可以達到很高的分辨率,很方便地在計算機里進行處理,上傳至各種平臺。

      但模擬信號也并非無用武之地,從傳感器到信號處理,在實際工程應用中采集的數據都是模擬信號,可以說,模擬信號是數字信號的基礎,而數字信號是模擬信號的量化,二者并沒有高下之分,只是表現方式不同。

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