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數字化,是指將任何連續變化的輸入如圖畫的線條或聲音信號轉化為一串分離的單元,在計算機中用0和1表示。通常用模數轉換器執行這個轉換。
中文名數字化外文名digitalization轉 換模數轉換器執行這個轉換表 示在計算機中用0和1表示當今時代信息化時代
目錄
1 含義
2 基礎
3 優缺點
含義編輯
數字化,即是將許多複雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據,再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型,把它們轉變為一系列二進制代碼,引入計算機內部,進行統一處理,這就是數字化的基本過程。
基礎編輯
當今時代是 [1] 信息化時代,而信息的數字化也越來越為研究人員所重視。早在40年代,香農證明瞭採樣定理,即在一定條件下,用離散的序列可以完全代表一個連續函數。就實質而言,採樣定理為數字化技術奠定了重要基礎。
優缺點編輯
優點
1、數字信號與模擬信號相比,前者是加工信號。加工信號對於有雜波和易產生失真的外部環境和電路條件來說,具有較好的穩定性。可以說,數字信號適用於易產生雜波和波形失真的錄像機及遠距離傳送使用。數字信號傳送具有穩定性好、可靠性高的優點。
2、數字信號需要使用集成電路(IC)和大規模集成電路(ISI) [2] ,而且計算機易於處理數字信號。數字信號還適用於數字特技和圖像處理。
3、數字信號處理電路簡單。它沒有模擬電路裡的各種調整,因而電路工作穩定、技術人員能夠從日常的調整工作中解放出來。例如,在模擬攝像機裡,需要使用100個以上的可變電阻。在有些地方調整這些可變電阻的同時,還需要調整攝像機的攝像特性。各種調整彼此之間又相互有微妙的影響,需要反覆進行調整,才能夠使攝像機接近於完善的工作狀態。在電視廣播設備裡,攝像機還算是較小的電子設備。如果攝像機100%的數字化,就可以不需要調整了。對廠家來說,降低了攝像機的成本費用。對電視臺來說,不需要熟練的工程師,還縮短了節目製作時間。
4、數字信號易於進行壓縮。這一點對於數字化攝像機來說,是主要的優點。
缺點
1、數字信號本身與模擬信號相比,確實受外部雜波的影響較小,但是它對被變換成數字信號的模擬信號本身的雜波卻無法識別。因此,將模擬信號變換成數字信號所使用的模/數(A/D)變換器是無法辨別圖像信號和雜波的。
2、由於數字化處理會造成圖像質量、聲音質量的損傷。換句話說,經過模擬數字模擬的處理,多少會使圖像質量、聲音質量有所降低。嚴格地說,從數字信號恢復到模擬信號,將其與原來的模擬信號相比,不可避免地會受到損傷。這一點與下面的缺點有著密切的聯繫。
3、模擬信號數字化以後的信息量會爆炸性地膨脹。為了將帶寬為(f)的模擬信號數字化,必須使用約為(2f+α)的頻率進行取樣,而且圖像信號必須使用8比特(比特就是單位脈衝信號)量化。
具體地說,如果圖像信號的帶寬是5MHz,至少需要取樣13×106至14×106次(13M至14M次),而且需要使用8比特來表示數字化的信號。因此,數字信號的總數約為每秒1億比特(100M比特)。且不說這是一個天文數字,就其容量而言,對集成電路來說,也是難於處理的。
因此,這個問題已經不是數字化本身的問題了。不過,為了提高數字化圖像質量,還需要進一步增加信息量。這就是數字化技術需要解決的難題,同時也是數字信號的基本問題。
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