主要區別–模擬訊號與數字訊號

模擬和數字是用來傳輸訊號的兩種形式。模擬訊號和數字訊號的主要區別在於，在模擬訊號中，訊號可以取給定範圍內的任何值，而在數字訊號中，訊號只能表示一組離散值中的一個。

什麼是模擬訊號(****og signals)？

模擬訊號是可以在連續刻度上取任意值的訊號。訊號可以取的值可能有一個範圍，但在此範圍內，訊號可以表示任何值。模擬訊號隨時間連續平穩地變化，因為它所記錄的量改變了它的值。

作為模擬訊號的一個例子，考慮一個乙烯基記錄。在錄音室裡播放音樂時，麥克風會捕捉到聲音引起的氣壓變化，並將這些氣壓變化轉化為電路中的電壓變化。每當聲音變化時，電壓也會不斷變化。電路與針相連，針根據電壓移動。當針移動時，它會在漆面上形成凹槽。之後，這些凹槽被轉移到乙烯基圓盤上。凹槽中的變化是連續的，這些變化與原始聲音的連續變化相對應。當音樂在乙烯基光碟上播放時，播放機中的針沿著凹槽移動，並將其移動轉化為連續的電訊號。訊號可以傳送給揚聲器，揚聲器可以根據接收到的訊號使膜來回移動。

A magnification of a vinyl record showing continuously-varying grooves, which are capable of producing a continuous signal.

由於模擬訊號隨時間不斷變化，因此它們被稱為具有無限解析度。也就是說，模擬訊號可以傳輸在無限小的時間段內發生的變化。然而，噪聲仍然可以被引入，這將隨著時間的推移惡化訊號的質量。

什麼是數字訊號(digital signals)？

在數字訊號中，訊號只能佔用一組離散值。訊號本身也是不連續的，每隔一段時間改變它的值。個人電腦是使用數字訊號的裝置的好例子。由於計算機使用1和0的“位”進行通訊，並且由於在給定時間內可以處理的位的數量有限，因此計算機無法處理連續的訊號。相反，訊號必須被“分解”成數字形式。這包括在不同的時間點對模擬訊號進行第一次取樣。然後，對訊號進行量化：即，對於每個時間間隔，給訊號一個近似的離散值來表示原始訊號。所涉及的時間間隔通常非常小，因此我們無法註意到差異（在計算機上聽到的歌曲或影片看起來是連續的！）

數字訊號的離散值集越大，訊號就越接近原始的模擬形式。術語“解析度”表示訊號可以分解為多少個值。例如，1位轉換隻能取兩個值：0或1。對於2位轉換，訊號可以取4個不同的值（00、01、10、11）。數字訊號可以接受的值的數量隨著兩個值增加到所使用的位數而變化。使用的位數越大，解析度就越好。

Converting the continuous ****og signal (red) to a discrete digital signal (blue). On the left, the conversion has been done using 2 bits, thereby creating 4 different levels that the digital signal could take. On the right, 3 bits are used. Therefore, the signal can be represented by 8 different levels. This signal has a higher resolution and is “closer” to the original ****og signal.

下圖顯示了CD錶面的放大影象。在CD上，資料記錄為一系列凹坑和凸起。每個凹坑或凸起對應於0或1，因此讀取CD時產生的訊號是數字訊號。將CD上的這些變化與乙烯基光碟（上圖）上發現的更連續的變化進行比較。

Pits and bumps on a CD surface (magnified using an atomic force microscope)

隨著時間的推移，數字訊號也可能獲得噪聲。但是，使用稱為再生的過程更容易分離出噪聲。

模擬(****og)和數字訊號(digital signals)的區別

訊號的性質

模擬訊號可以取給定範圍內的任何值。

數字訊號只能取一組離散值中的一個。

決心

模擬訊號的解析度是無限的。

數字訊號的解析度是有限的，這取決於用於傳輸資料的位數。

消除噪音

模擬訊號中的噪聲很難去除。噪音可能會隨著時間的推移而增大。

在數字訊號中，去噪要容易得多。

Image Courtesy

“A macro shot of record grooves, with variation clearly visible.” by Shane Gavin (Own work) [CC BY 2.0], via Wikimedia Comm***

“具有四個量化級別的2位解析度…”由Hyacinth（自己的工作）[CC by-SA 3.0]，透過Wikimedia Comm***（修改）

“8級量化的3位解析度…”由Hyacinth（自己的工作）[CC by-SA 3.0]，透過Wikimedia Comm***（修改）

“用原子力顯微鏡**的CD-ROM的顯微照片（偏轉模式）”，freiermensch（自己的工作）[CC by-SA 3.0]，透過Wikimedia Comm***