1.5.1 数字信号(Digital Signal)& 模拟信号(Analog Signal)& 真实波源(Original Source)
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由于从数字处理时代开始,信号间的差异已逐步变大。为了 更好地区分 通过传感器采集的电流数据格式和数模模数转换后的格式,我们将其分为 模拟信号(Analog Signal) 和 数字信号(Digital Signal) 两种:
模拟信号(Analog Signal) 为采用电物理量表示的真实波源的象形连续信息,属于 连续时间信号(CTS [Continuous Time Signal]); 数字信号(Digital Signal) 为有限离散值表示的离散信息,是 量化(Quantification) 后的 离散时间信号(DTS [Discrete Time Signals]);
同时,为了区分两者和数据源的关系,将 信号现实源头 称为 真实波源(Original Source)。
所以,只有真实波源(Original Source)才代表物理世界中的实际波情况。
模拟信号与数字信号,一个是 通过电压电阻等电力学技术采集(Collecting)到的真实波源数据,一个是 通过电子信息技术处理的电压电流转数字码结果。
注意,采集(Collecting) 并不是 采样(Sampling)。两者没有直接联系,属于不同阶段的不同过程。但有时也会将从真实波源获取模拟信号的过程,称为 模拟信号采样(Analog Signal Sampling),需要通过具体上下文来区别。 小心容易混淆。
真实波源一般通过一些 电传感器 来转为模拟信号。这些传感器包括:由多感光电阻单元构成照相机感光器(Camera Sensor)、由驻极体(ECM)单元构成的麦克风传感器、以动圈切割磁感线产生电流的动圈麦克风,简单的压力传感器(Pressure Sensor)等。
简单来说,
模拟信号(Analog Signal) 是 电流信号;
数字信号(Digital Signal) 是 电位信号;
真实波源(Original Source) 是 现实世界里的波(光波、机械波、引力波等);
我们所听到的声音,在物理介质(如空气、水等)中直接传导的信息,在转为电流电压表形后,就可以被认为是模拟信号。数字信号则在自变量(如时间)和因变量(如幅度)上,都是离散且有限的。
但我们 并不能直接简单的将离散时间信号(DST),等同于 数字信号。因为,离散时间信号在不经过量化因变量的操作前,其只是自变量的离散。例如,时间上间隔的从一段声音的模拟信号上截取切片,构成的时序离散的信号,其因变量的波动情况仍然属于自然量描述。
所以,采样自模拟信号的未量化离散时间信号,即为对应数字信号的 中间形态。
由此引申出,模拟信号到数字信号的转换过程:
称为 模数转换(A/D [Analog-to-Digital])。作用于 模数转换(A/D)的设备为 模数转换器(ADC [Analog-to-Digital Converter])。
而从 数字信号到模拟信号的还原过程:
称为 数模转换(D/A [Digital-to-Analog])。作用于 数模转换(D/A)的设备为 数模转换器(DAC [Digital-to-Analog Converter]),即所谓 HiFi 的 解码 DAC。
数模转换和模数转换,并不只局限于音视频的信息转换。其他类型的现实世界信息,也存在同样复杂或简单和电信号互转的过程。由于原理相近,本书选择以音频作为主,不做其他信号的相关展开。