數字化

數字化就是將許多複雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進位代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這就是數字化的基本過程。

當今時代是信息化時代，而信息的數字化也越來越為研究人員所重視。早在40年代，香農證明了採樣定理，即在一定條件下，用離散的序列可以完全代表一個連續函數。就實質而言，採樣定理為數字化技術奠定了重要基礎。

1、數字信號與模擬信號相比，前者是加工信號。加工信號對於有雜波和易產生失真的外部環境和電路條件來說，具有較好的穩定性。可以說，數字信號適用於易產生雜波和波形失真的錄像機及遠距離傳送使用。數字信號傳送具有穩定性好、可靠性高的優點。

2、數字信號需要使用集成電路(IC)和大規模集成電路(ISI)，而且計算機易於處理數字信號。數字信號還適用於數字特技和圖像處理。

3、數字信號處理電路簡單。它沒有模擬電路里的各種調整，因而電路工作穩定、技術人員能夠從日常的調整工作中解放出來。

例如，在模擬攝像機里，需要使用100個以上的可變電阻。在有些地方調整這些可變電阻的同時，還需要調整攝像機的攝像特性。各種調整彼此之間又相互有微妙的影響，需要反覆進行調整，才能夠使攝像機接近於完善的工作狀態。

在電視廣播設備里，攝像機還算是較小的電子設備。如果攝像機100%的數字化，就可以不需要調整了。對廠家來說，降低了攝像機的成本費用。對電視台來說，不需要熟練的工程師，還縮短了節目製作時間。

4、數字信號易於進行壓縮。這一點對於數字化攝像機來說，是主要的優點。

1、數字信號本身與模擬信號相比，確實受外部雜波的影響較小，但是它對被變換成數字信號的模擬信號本身的雜波卻無法識別。因此，將模擬信號變換成數字信號所使用的模/數(A/D)變換器是無法辨別圖像信號和雜波的。

2、由於數字化處理會造成圖像質量、聲音質量的損傷。換句話說，經過模擬→數字→模擬的處理，多少會使圖像質量、聲音質量有所降低。嚴格地說，從數字信號恢復到模擬信號，將其與原來的模擬信號相比，不可避免地會受到損傷。這一點與下面的缺點有著密切的聯繫。

3、模擬信號數字化以後的信息量會爆炸性地膨脹。為了將帶寬為(f)的模擬信號數字化，必須使用約為(2f+α)的頻率進行取樣，而且圖像信號必須使用8比特(比特就是單位脈衝信號)量化。

具體地說，如果圖像信號的帶寬是5MHz，至少需要取樣13×106至14×106次(13M至14M次)，而且需要使用8比特來表示數字化的信號。因此，數字信號的總數約為每秒1億比特(100M比特)。且不說這是一個天文數字，就其容量而言，對集成電路來說，也是難於處理的。

因此，這個問題已經不是數字化本身的問題了。不過，為了提高數字化圖像質量，還需要進一步增加信息量。這就是數字化技術需要解決的難題，同時也是數字信號的基本問題。

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