模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)有什么區(qū)別?
來源:SimLine芯見 編輯:ZZZ 2023-10-27 13:40:47 加入收藏
今天來聊聊一個(gè)經(jīng)常會(huì)遇到的概念,那就是“模擬與數(shù)字”,它們既是信號(hào)的模式也是一種傳輸方式,尤其在音視頻行業(yè),大家對(duì)模擬接口和數(shù)字接口想必都不陌生,那么模擬和數(shù)字二者有什么區(qū)別呢?
嚴(yán)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(hào),比如說話的聲音、溫度、濕度、光照等,這些數(shù)據(jù)可以隨時(shí)間連續(xù)變化。以溫度計(jì)為例,我們可以以時(shí)間和溫度為坐標(biāo),描繪出一個(gè)連續(xù)的曲線,這就是模擬信號(hào)的函數(shù)圖像 。
在傳輸過程中,我們可以利用傳感器將各種連續(xù)信號(hào) 轉(zhuǎn)換成幾乎一模一樣的電信號(hào),比如依靠麥克風(fēng)將聲帶震動(dòng)頻率的聲波信號(hào)模擬成電信號(hào),此時(shí)電信號(hào)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(shè)備記錄的都是模擬信號(hào),比如膠片、磁帶、電話、監(jiān)控?cái)z像機(jī)等,模擬信號(hào)最接近于自然界原本的形態(tài),在很多領(lǐng)域都是不可或缺的存在。
但隨著數(shù)碼時(shí)代的到來,模擬信號(hào)也表現(xiàn)出了缺陷,其中最大的問題是抗干擾能力弱,在經(jīng)過多次傳輸或存儲(chǔ)后,質(zhì)量也會(huì)有所損失,因此誕生了更適合計(jì)算機(jī)設(shè)備使用的數(shù)字信號(hào) 。
如果說模擬信號(hào)是對(duì)自然形態(tài)的模擬,那么數(shù)字信號(hào)就是對(duì)模擬信號(hào)的“模擬”,它將模擬信號(hào)的連續(xù)曲線進(jìn)行采樣,從而變成離散的信號(hào),再將這些信號(hào)量化為具體的數(shù)值,最后用二進(jìn)制的方式表示出來。
經(jīng)過了模擬轉(zhuǎn)數(shù)字的過程后,信號(hào)的每個(gè)變化都有了對(duì)應(yīng)的具體數(shù)值,無論復(fù)制或傳輸多少次,只要對(duì)應(yīng)原本的數(shù)值就能大大避免信號(hào)損失。
但想必你也看得出來,數(shù)字信號(hào)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(qū)別。又比如有些時(shí)候我們在聽音樂時(shí)會(huì)感到明顯的“數(shù)碼味”,這也是一種“失真”的表現(xiàn)。
不過隨著設(shè)備性能的提升,如今的數(shù)字信號(hào)可以將采樣劃分得非常細(xì)致,再加上進(jìn)一步的處理,最終呈現(xiàn)出來的形式與模擬信號(hào)幾乎沒有區(qū)別,這一點(diǎn)在視頻領(lǐng)域尤其明顯,如今的相機(jī)等設(shè)備拍攝出來的都是數(shù)字圖像,可以達(dá)到很高的分辨率,很方便地在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行處理,上傳至各種平臺(tái)。
但模擬信號(hào)也并非無用武之地,從傳感器到信號(hào)處理,在實(shí)際工程應(yīng)用中采集的數(shù)據(jù)都是模擬信號(hào),可以說,模擬信號(hào)是數(shù)字信號(hào)的基礎(chǔ),而數(shù)字信號(hào)是模擬信號(hào)的量化,二者并沒有高下之分,只是表現(xiàn)方式不同。
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