訊號的種類:數位訊號和類比訊號有什麼差別

作者:Hightech   |   2012 / 11 / 02

文章來源:知識力   |   圖片來源:Koko


❒ 類比訊號(Analog signal)

大自然裡一切的訊號,包括我們聽到的聲音、看到的影像,都屬於類比訊號,例如:老師使用麥克風在上課,麥克風是一種聲音的接收器,可以將聲音的大小轉換成電壓的大小,得到的是一個連續的電壓變化,這種「連續的訊號」稱為類比訊號,如<圖一>所示,而用來處理類比訊號的積體電路稱為「類比積體電路(Analog IC)」。人類講話的聲音當然是連續的,因為我們的聲音可能是漸漸變大或漸漸變小,隨著聲音的大小,麥克風的電壓也會漸漸變大或漸漸變小。

圖一 類比訊號是連續的電壓。
資料來源:Winamp 多媒體播放器。

❒ 數位訊號(Digital signal)

經由我們加工以後可以將連續的類比訊號變成 0 與 1 兩種不連續的訊號,例如:電腦在運算的時候只有低電壓(0V 代表二進位的數字 0)與高電壓(1V 代表二進位的數字 1),訊號可以由 0(0V)直接跳到 1(1V),也可以由 1(1V)直接跳到 0(0V),得到的是一個不連續的電壓變化,這種「不連續的訊號」稱為數位訊號,如<圖二>所示,而用來處理數位訊號的積體電路稱為「數位積體電路(Digital IC)」。

圖二 數位訊號是不連續的電壓。
資料來源:Winamp 多媒體播放器。

【注意】

➤高位準:積體電路(IC)中的數位訊號 1 以「高電壓」來表示,稱為「高位準」,通常是使用 1V(伏特)、1.2V、1.8V 或3.3V,高位準的電壓愈低通常代表消耗的功率愈低,所以比較省電,換句話說,使用 1.2V 代表 1 比使用 1.8V 代表 1 更省電,所以積體電路的工作電壓,就是所謂的「Vcc」,一般都是愈來愈低。
➤低位準:積體電路(IC)中的數位訊號 0 以「低電壓」來表示,稱為「低位準」,通常都是使用 0V,就是所謂的「接地電壓(Ground voltage)」或「Vground」。

❒ 訊號數位化(Signal digitization)

將類比訊號轉換為數位訊號的過程稱為「訊號數位化(Signal digitization)」,不論那一種類比訊號數位化以後都只剩下 0 與 1 兩種數位訊號。值得注意的是,在使用數位訊號的時候,0 與 1 本身並沒有任何意義,而「0 與 1 的排列順序」可能代表一個文字、一段聲音或一張圖片,才具有特別的意義。

數位訊號是廿一世紀非常重要的里程埤,包括數位電視(DTV)、數位音訊廣播(DAB)等都已經陸續完成,手機也早就從第一代(1G)類比式行動電話發展到第二代以後的數位式行動電話,而與數位訊號相關的技術包括:靜態影像壓縮(JPEG)、動態影像壓縮(MPEG1、MPEG2、MPEG4、H.263、H.264、WMV9)、音訊壓縮(MP3、WMA、WAV、AAC、AC-3)等,都是通訊與多媒體產業非常重要的觀念。

數位訊號是人類加工出來的東西,所以大自然中「理論上」是不存在的,但是近代科學家發現,當材料的尺寸小於 100nm(奈米)時,許多大自然存在的材料會產生類似這種「不連續的現象」,我們稱為「量子效應(Quantum effect)」,近代新興的「量子力學(Quantum physics)」就是在討論這些奇怪的現象,這個部分屬於非常學術的領域,這裡不再詳細討論。

知識力》授權轉載

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