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大家一定要明確幾個概念:什么是模擬信號?什么是連續(xù)信號?什么是數(shù)字信號?什么是離散信號?
第一,模擬信號。
“模擬”這個詞表面的意思是模仿,這個詞在上個世紀80年代左右用于模擬計算機(當今用的是數(shù)字算計機),早期計算機是用電壓或者電流來模擬、模仿方程中涉及到的溫度、速度、距離等物理量,模擬信號的概念就是從這來的。
現(xiàn)在我們的計算機都是數(shù)字計算機,處理的信號大部分都是數(shù)字信號,但是模擬信號這個詞被沿用至今,而且意義也和剛開始的意義不一樣了,一開始使用電壓/電流去模擬其他物理量,而現(xiàn)在模擬信號這個詞指代的是連續(xù)信號,在本書中所說的模擬信號全部指的是連續(xù)信號。
模擬信號是連續(xù)變化的信號,其數(shù)值在一定時間范圍內(nèi)可以取任意值。現(xiàn)實生活中的聲音、光線強度、氣壓、速度、溫度等,都是模擬信號。它的值可以通過無限細分的時間和幅度來表示。
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第二,采樣。
采樣是指在一定時間內(nèi)對模擬信號進行離散化處理的過程。采樣將模擬信號在時間上進行切割,并在每個時間點上測量其幅度。
采樣使用一個固定的時間間隔,稱為采樣周期,來獲取模擬信號的樣本,比如對上文介紹的聲音模擬信號,采樣就是用一個固定的時間間隔來獲取聲音模擬信號的樣本,然后變成離散的數(shù)字信號。
第三,數(shù)字信號。
數(shù)字信號是由一系列離散的數(shù)值組成的信號。它是通過對模擬信號進行采樣和量化得到的。量化是將采樣得到的模擬信號樣本轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)值。
與模擬信號相對的就是數(shù)字信號(離散信號),模擬信號的特點是電壓或電流是連續(xù)變化的,而數(shù)字信號是一個一個離散的點。原本連續(xù)的模擬信號,經(jīng)過ADC采樣、量化、編碼后就變成了離散的數(shù)字信號,變成一個一個數(shù)據(jù)點(也叫樣本點),在數(shù)據(jù)采集領域,采樣后的信號序列,一般就被稱為離散信號或數(shù)字信號,計算機或手機最終處理的是這種數(shù)字信號。
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圖3-1 模擬信號與數(shù)字信號
圖3-1 是模擬信號和離散信號的對比,圖中模擬信號是sin(2π10t),頻率是10Hz,也就是每秒重復10次,模擬信號是連續(xù)的正弦曲線。
而畫圓圈的點,就是一個一個離散的點,圖中離散信號每個周期有10個離散的點,那么模擬信號被離散化的速率是10*10=100sps/s,也就是說每秒對模擬信號采樣100個點,這就是采樣率,圖中一個周期的離散信號序列是:[0,0.59,0.95,0.95,0.59,0,-0.59,-0.95,-0.95,-0.59],有時為了顯示方便,會把離散點用線連接起來,但是實際上點與點之間沒有數(shù),也不是0,比如第一個數(shù)0和第二個數(shù)0.59之間的數(shù)是多少?這是個沒有意義的問題,0和0.59之間是沒有數(shù)的,有同學說是0,其實也不是0,這就好比是在問:自然數(shù)1,2,3.。。。中,1和2之間是幾?自然數(shù)是一個一個整數(shù),自然數(shù)1和自然數(shù)2之間,沒有其他自然數(shù),所以1和2之間是幾是個沒有意義的問題。
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