1.2.1知识点 · 课时
模拟信号与数字信号
理解模拟信号与数字信号的区别,认识采样的作用。
现实世界如何变成 0 和 1
你拍一张照片,真实的画面是连续的(颜色、光线无缝过渡),但存储在手机里却是离散的(一个个像素)。这就是从模拟信号到数字信号的转换。
模拟信号 vs 数字信号
| 模拟信号 | 数字信号 | |
|---|---|---|
| 特征 | 连续变化 | 离散跳跃 |
| 例子 | 老式磁带、传统电视 | 手机照片、数字音乐 |
| 抗干扰 | 弱(会累积噪声) | 强(0/1 不会出错) |
| 存储 | 难 | 易(可无限复制) |
模数转换(ADC)三步走
现实世界的连续信号 → 计算机的离散数据,经过三步:
连续信号
现实世界的声音 / 图像
无限个值
采样
每隔一段时间取一个点
离散点
量化
归到有限个等级
整数值(0~255)
编码
转成二进制
0 和 1
连续信号无限个值
现实世界的声音 / 图像
采样离散点
每隔一段时间取一个点
量化整数值(0~255)
归到有限个等级
编码0 和 1
转成二进制
- 采样(Sampling):每隔一段时间取一个值
- 照片的"像素"就是空间采样:6400 万像素 = 在画面上取了 6400 万个点
- 量化(Quantization):把采样值归到有限个等级
- 每个像素的颜色用 256 个亮度级(0~255)
- 编码(Coding):用量化后的数值生成二进制(下节详讲)
采样率为什么重要
- CD 音质采样率 44.1kHz(每秒采样 44100 次)
- 电话采样率 8kHz(所以电话声音"闷")
- 高清视频每秒 30 帧(时间的采样)
采样率越高,信号越真实,但数据量也越大。这就是为什么一张 RAW 照片比 JPEG 大 10 倍。
📱 项目案例·感知采样
- 用手机连拍 10 张运动物体照片,观察"帧"的概念
- 对比同一首歌的高品质版和电话音质版,听出采样率的差异
- 拍一张照片放大到最大,看到的就是一个个"采样点"(像素)
🤔 思考
- 为什么老式磁带反复录音会越来越糊,而数字音频不会?
- 8K 电视比 4K 电视"清楚",本质是哪个环节的提升?
📝 知识小结
- 模拟信号连续,数字信号离散
- 模数转换:采样 → 量化 → 编码
- 采样率决定还原度,但越高数据量越大