芯见小科普 | 模拟信号和数字信号有什么区别？

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今天来聊聊一个经常会遇到的概念，那就是“模拟与数字”，它们既是信号的模式也是一种传输方式，尤其在音视频行业，大家对模拟接口和数字接口想必都不陌生，那么模拟和数字二者有什么区别呢？

严格来说，我们在自然界中接触到的各种物理量都是模拟信号，比如说话的声音、温度、湿度、光照等，这些数据可以随时间连续变化。以温度计为例，我们可以以时间和温度为坐标，描绘出一个连续的曲线，这就是模拟信号的函数图像。

在传输过程中，我们可以利用传感器将各种连续信号转换成几乎一模一样的电信号，比如依靠麦克风将声带震动频率的声波信号模拟成电信号，此时电信号的波形与原来的声波波形一致，说话的声音就这样被记录下来了。

早期的设备记录的都是模拟信号，比如胶片、磁带、电话、监控摄像机等，模拟信号最接近于自然界原本的形态，在很多领域都是不可或缺的存在。

但随着数码时代的到来，模拟信号也表现出了缺陷，其中最大的问题是抗干扰能力弱，在经过多次传输或存储后，质量也会有所损失，因此诞生了更适合计算机设备使用的数字信号。

如果说模拟信号是对自然形态的模拟，那么数字信号就是对模拟信号的“模拟”，它将模拟信号的连续曲线进行采样，从而变成离散的信号，再将这些信号量化为具体的数值，最后用二进制的方式表示出来。

经过了模拟转数字的过程后，信号的每个变化都有了对应的具体数值，无论复制或传输多少次，只要对应原本的数值就能大大避免信号损失。

但想必你也看得出来，数字信号在记录的过程中是有所“失真”的，就像下面这幅图像，与原图像总是有所区别。又比如有些时候我们在听音乐时会感到明显的“数码味”，这也是一种“失真”的表现。

不过随着设备性能的提升，如今的数字信号可以将采样划分得非常细致，再加上进一步的处理，最终呈现出来的形式与模拟信号几乎没有区别，这一点在视频领域尤其明显，如今的相机等设备拍摄出来的都是数字图像，可以达到很高的分辨率，很方便地在计算机里进行处理，上传至各种平台。

但模拟信号也并非无用武之地，从传感器到信号处理，在实际工程应用中采集的数据都是模拟信号，可以说，模拟信号是数字信号的基础，而数字信号是模拟信号的量化，二者并没有高下之分，只是表现方式不同。

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