什么是数码信号？(图jbo竞博)

　　jbo竞博人类社会进入了信息时代，数码照相机、数码摄像机、数码手机……等琳琅 满目的数码电子产品进入我们的生活。其实电脑和网络也都是数码技术的产物， 因为它们存储和处理的信号大都是数码信号。 那么什么是数码信号呢？且听周法 哲慢慢为您“科普”一把。 在自然界和人类生活中产生的物理信号，都是随时间变化的。如果时间是连 续的，那么这种信号在科学上叫做连续时间信号，也简称连续信号。如果信号的 幅度取值也是连续变化的，则又称之为模拟信号。比如某地点的气温，不仅时间 上是连续变化的， 而且温度数值也是连续变化的，实时记录下来的气温信号就是 典型的模拟信号。所谓“模拟信号”，就是指信号的曲线完全模拟了某种实际量随 时间连续变化的自然情况。一般模拟信号的图象如下图所示：

　　图 1 模拟信号 电脑并不能直接存储和处理模拟信号，为此必须把模拟信号离散化。如果对 模拟信号只抽取一系列孤立时间点上的瞬时值（这个过程叫做抽样或采样），那 么得到的信号就叫做离散时间信号，简称离散信号。特别地，对模拟信号按一定 的时间间隔 Ts 抽样后，得到的离散时间信号记为

　　图 2 离散信号 上述抽样得到的离散信号在时间上是离散的， 但在信号幅度的可能取值上仍 然是连续的。 这样的离散信号用电脑处理起来仍然是不方便的。我们如果把信号 的幅值也按一定的数量单位 q 的整数倍分“台阶”量化，则可得到一种不仅时间上 离散而且幅度取值也离散的信号，这就是数字信号，记为 xq(n)。如下图所示：

　　图 3 数字信号 尽管数字信号与模拟信号相比存在采样和量化的误差，但现代的 IT 技术已 经成熟地实现了对这些误差的限制和滤除， 能够使数字信号完全包含模拟信号的 全部信息， 必要时完全可以恢复出模拟信号的原貌。工程技术实践中通常先把模 拟信号转换成数字信号（这个过程叫做模数转换或 A/D 转换）；送交电脑随心 所欲地存储、处理和传输；需要展现时再把数字信号转换成模拟信号（这个过程 叫做数模转换或 D/A 转换）输出给人们，结果使得我们从电脑外部设备听到的 声音、看到的图象和文字等仍然是模拟自然的。 实际上“万能”的电脑只会作二进制数的加法，所以我们还必须把数字信号的 量化幅值再用二进制数字来表示。 这种用二进制数字编码表示的信号就叫做数码 信号，记为 xB(n)。如下图所示：

　　图 4 数码信号 所谓“二进制数”就是使用的数字只有两个――“0”和“1”（便于用电子器件的 “关”和“开”来表示）、运算规则只有一条――“逢二进一”的数制。比如用 3 位二进 制数 000 表示 0， 用 001 表示 1， 用 010 表示 2， 用 011 表示 3， 用 100 表示 4， 用 101 表示 5，用 110 表示 6，用 111 表示 7。这样用 3 个电子开关的不同状态 编码，就可以表示出从 0 到 7 共 8 个数。当然使用更多的电子开关（现在超大

　　规模集成电路即 IC 器件很容易实现），就可以表示出更多的数字乃至任何符号 信息。 聪明的朋友们可能已经明白了， 无论我们向计算机输入或计算机向我们输出 了什么信息（包括最复杂的彩活动图象），计算机及其网络系统的最底层 硬件所处理、 存储和传输的都只能是一系列二进制数字编码信号。例如上述的数 码信号实际上都最终被软件和硬件变换成了二进制数字编码的脉冲序列信号， 简 称数码信号序列。如下图所示：

　　图 5 数码信号序列 在计算机的 CPU（中央处理单元）看来，上述的数码信号序列已经充分包 含了图 1 所示的模拟信号的全部信息。 好了！总结一下：连续时间信号如果幅值也连续，就是模拟信号；模拟信号 经抽样后就是离散信号； 幅值也量化的离散信号就是数字信号；再经过二进制编 码就是数码信号； 把一系列数码信号按时间顺序排列起来就是数码信号序列。数 码信号或数码信号序列就可以交由电脑存储、处理和传输了。如下图所示：

　　现在集成电路（IC 器件）尤其是电脑 CPU 和内存器件的造价日益降低，使 得我们的电视机、空调、电冰箱、微波炉、电磁炉等家用电器都可以轻易而举地 采用数码信号来控制，人类生活的数码化时代已经悄然而至。