模拟信号和数字信号的区别

2023-12-21 08:12

本文主要是介绍模拟信号和数字信号的区别,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

模拟和数字信号是携带信息的信号类型。两种信号之间的主要区别在于模拟信号具有连续电信号,而数字信号具有非连续电信号

模拟信号和数字信号之间的差异可以通过不同类型波的例子来观察。

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什么是模拟信号(Analog Signals)?

许多系统使用模拟信号来传输信息。这些信号在值和时间上都是连续的。随着数字信号的到来,模拟信号的使用有所下降。简而言之,所有自然的信号都是模拟信号。

什么是数字信号(Digital Signals)?

数字信号:将代表图像的 连续(模拟)信号 转换为 离散(数字)信号 的过程。

模拟信号和数字信号之间的区别

模拟信号和数字信号之间的主要区别在于模拟信号是连续信号,而数字信号是离散信号。

这两个信号都用于电子通信系统,将信息从一个地方传输到另一个地方。

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常见问题

数字信号的例子有哪些?

数字信号不会产生噪声。数字计算机和数字电话是数字信号的一些例子。

模拟信号的例子有哪些?

人声、模拟电话和温度计是模拟信号的一些例子。

如何将模拟信号转换为数字信号?

为了将模拟信号转换为数字信号,需要遵循两个步骤。第一步是采样(sampling)。在此步骤中,考虑了具有不同时间的连续电信号。考虑 x 轴和 y 轴的轴。采样通常沿 x 轴进行,分为两类,分别是采样和下采样。第二步称为量化(quantization)。量化是沿着 y 轴完成的,它处理图像,其中连续信号分为重叠信号和非重叠信号。
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图像采样:

空间坐标的离散化称为空间采样,简称采样,确定了图像的空间分辨率。

用空间上部分点的灰度值代表图像,这些点称为采样点

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在采样时,若横向的像素数(行数)为 M ,纵向的像素数(列数)为 N,则图像总像素数为 M×N 个像素。

一般来说,采样间隔越大,所得图像像素数越少,空间分辨率低,质量差,严重时出现马赛克效应。

采样间隔越小,所得图像像素数越多,空间分辨率高,图像质量好,但数据量大。

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图像量化:

对采样点亮度(灰度)值的离散化过程确定了图像的灰(幅)度分辨率。

均匀量化:将样点灰度级值等间隔分档取整;

非均匀量化:将样点灰度级值不等间隔分档取整。

采样和量化的级数:假定图像取 M×N 个采样点,对样点值进行 G 级分档取整,
M,N,G 一般取 2 的整数次幂, M = 2 m , N = 2 n , G = 2 k M=2^m,N=2^n,G=2^k M=2m,N=2n,G=2k

图像所需的位数: M×N×k(bit)

例如:存储1幅32 × 32,16个灰度级的图需要 4096 bit(32 x 32 x log2(16))

量化等级越多,所得图像层次越丰富,灰度分辨率高,图像质量好,但数据量大;

量化等级越少,图像层次欠丰富,灰度分辨率低,会出现假轮廓现象,图像质量变差,但数据量小。

对 缓变的图像,应 粗采样、细量化,以避免假轮廓;

对 细节丰富的图像,应 细采样、粗量化,以避免模糊(混叠)

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什么是采样定理?
采样定理被定义为可以用样本形式表示的连续时间信号,如果采样频率大于信号的最大频率,则可以恢复回来。

什么是欠采样?
欠采样定义为采样频率小于信号的最大频率,导致频谱的连续周期重叠。

参考:
https://byjus.com/physics/difference-between-analog-and-digital/
https://zhuanlan.zhihu.com/p/252635549
https://www.cnblogs.com/MAKISE004/p/17891972.html

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