主要区别–模拟信号与数字信号

模拟和数字是用来传输信号的两种形式。模拟信号和数字信号的主要区别在于，在模拟信号中，信号可以取给定范围内的任何值，而在数字信号中，信号只能表示一组离散值中的一个。

什么是模拟信号(****og signals)？

模拟信号是可以在连续刻度上取任意值的信号。信号可以取的值可能有一个范围，但在此范围内，信号可以表示任何值。模拟信号随时间连续平稳地变化，因为它所记录的量改变了它的值。

作为模拟信号的一个例子，考虑一个乙烯基记录。在录音室里播放音乐时，麦克风会捕捉到声音引起的气压变化，并将这些气压变化转化为电路中的电压变化。每当声音变化时，电压也会不断变化。电路与针相连，针根据电压移动。当针移动时，它会在漆面上形成凹槽。之后，这些凹槽被转移到乙烯基圆盘上。凹槽中的变化是连续的，这些变化与原始声音的连续变化相对应。当音乐在乙烯基光盘上播放时，播放机中的针沿着凹槽移动，并将其移动转化为连续的电信号。信号可以传送给扬声器，扬声器可以根据接收到的信号使膜来回移动。

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

由于模拟信号随时间不断变化，因此它们被称为具有无限分辨率。也就是说，模拟信号可以传输在无限小的时间段内发生的变化。然而，噪声仍然可以被引入，这将随着时间的推移恶化信号的质量。

什么是数字信号(digital signals)？

在数字信号中，信号只能占用一组离散值。信号本身也是不连续的，每隔一段时间改变它的值。个人电脑是使用数字信号的设备的好例子。由于计算机使用1和0的“位”进行通信，并且由于在给定时间内可以处理的位的数量有限，因此计算机无法处理连续的信号。相反，信号必须被“分解”成数字形式。这包括在不同的时间点对模拟信号进行第一次采样。然后，对信号进行量化：即，对于每个时间间隔，给信号一个近似的离散值来表示原始信号。所涉及的时间间隔通常非常小，因此我们无法注意到差异（在计算机上听到的歌曲或视频看起来是连续的！）

数字信号的离散值集越大，信号就越接近原始的模拟形式。术语“分辨率”表示信号可以分解为多少个值。例如，1位转换只能取两个值：0或1。对于2位转换，信号可以取4个不同的值（00、01、10、11）。数字信号可以接受的值的数量随着两个值增加到所使用的位数而变化。使用的位数越大，分辨率就越好。

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.

下图显示了CD表面的放大图像。在CD上，数据记录为一系列凹坑和凸起。每个凹坑或凸起对应于0或1，因此读取CD时产生的信号是数字信号。将CD上的这些变化与乙烯基光盘（上图）上发现的更连续的变化进行比较。

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

随着时间的推移，数字信号也可能获得噪声。但是，使用称为再生的过程更容易分离出噪声。

模拟(****og)和数字信号(digital signals)的区别

信号的性质

模拟信号可以取给定范围内的任何值。

数字信号只能取一组离散值中的一个。

决心

模拟信号的分辨率是无限的。

数字信号的分辨率是有限的，这取决于用于传输数据的位数。

消除噪音

模拟信号中的噪声很难去除。噪音可能会随着时间的推移而增大。

在数字信号中，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***

“具有四个量化级别的2位分辨率…”由Hyacinth（自己的工作）[CC by-SA 3.0]，通过Wikimedia Comm***（修改）

“8级量化的3位分辨率…”由Hyacinth（自己的工作）[CC by-SA 3.0]，通过Wikimedia Comm***（修改）

“用原子力显微镜**的CD-ROM的显微照片（偏转模式）”，freiermensch（自己的工作）[CC by-SA 3.0]，通过Wikimedia Comm***