模拟与数字的区别

《电脑爱好者》2018年第24期 2019-04-25 10:11专题 标签:模拟信号 数字信号

模拟与数字既是两种信号和传输方式,也是两种视频生成与存储模式,要了解模拟视频接口与数字视频接口的差别,首先就应该了解模拟与数字模式在这两个方面的不同。

● 模拟信号与数字信号

模拟信号(Analog Signal)是使用连续变化的电信号来表示数据;而数字信号则是采用数字信号(Digital Signal)来表示数据。如果简单地说,数字信号就是不同的时间和强度“档次”划分模拟信号的变化曲线,在相应的点采样获得相应的数字状态,存储或者传输将这一“点”的数字状态(图2)。

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相对来说,连续变化的模拟信号更加贴近自然界事物的原本形态,而数字信号则肯定是带有失真的,这一点在早期的数字信号上表现得非常明显,也就是有些人在听音乐的时候所说的“数字味”。不过随着设备计算、处理能力的提升,在采样的时候可以将时间与强度档次划分得非常细致,存储的数字信号也就和模拟信号更加相似,加上在还原的时候进行进一步的精细化处理(图3),在超出人类的感受范围之后,一般人就难以区分数字信号与模拟信号的区别了。而数字信号的另一个优势就是更便于用0、1的二进制进行处理,特别适合目前的数码IT设备。

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在进入电子、数码时代后,模拟信号的一大缺陷开始展露出来,那就是抗干扰能力较弱,在存储、传输的时候,微小的电流、电压、电磁波变动都可能会扰动正确的信号曲线,而且因为无法校验,也难以消除这些干扰。在长时间使用或多次传输、存储后,信号曲线很可能会变得错误百出。这一问题在对精度要求较低时,例如胶木唱片时代并不是什么问题,但如果用户需要较高的精度,比如需要在电脑上显示颜色精确的高分辨率画面,就会对其难以忍受了。而数字信号结构简单明确,可进行校验,因此不易被干扰,特别适合存储和传输高精度视频数据。

● 模拟视频与数字视频

模拟视频信号每帧的图像信息是连续获取的,用连续的电信号表示;数字视频信号则是通过一定速率的模数转换器(A/D)取样、量化、编码,将模拟信号转换成数字信号,当然如今的摄像机等视频获取设备也基本实现了数字化,可以直接形成数字视频。想要不转换格式处理模拟视频,就需要专门的设备,而数字视频信号可以很方便地在普通的PC里做进一步的处理,根据不同的数据压缩编码方案,形成不同格式的数据流,满足不同设备和观众的需求。

模拟视频的还原性好,早期成本也更低,但它的最大缺点是不论被记录的图像信号有多好,经过长时间的存放或经过多次复制之后,画面的失真就会很明显,而且在传输中也容易受到干扰,难以满足高分辨率显示的需求(并非不可能,使用模拟信号进行高分辨率显示需要使用昂贵的线材和设备)。数字视频也许并不能算是完全还原实际图像,但可以不失真的进行无数次复制、便于长时间存放、编辑、传输,可以满足高分辨率显示的需求。