數(shù)字化技術(shù)簡(jiǎn)介

時(shí)間：2022-03-01 12:10:01 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-03-01 12:10:01 來源：信息時(shí)代

數(shù)字化技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)。是實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化的技術(shù)手段。它將客觀世界中的事物轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)唯一能識(shí)別機(jī)器語(yǔ)言，即二進(jìn)制0和1，從而實(shí)現(xiàn)后續(xù)一系列的加工處理等操作。

數(shù)字化就是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程。

數(shù)字化將任何連續(xù)變化的輸入如圖畫的線條或聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為一串分離的單元，在計(jì)算機(jī)中用0和1表示。通常用模數(shù)轉(zhuǎn)換器執(zhí)行這個(gè)轉(zhuǎn)換。

當(dāng)今時(shí)代是信息化時(shí)代，而信息的數(shù)字化也越來越為研究人員所重視。早在40年代，仙農(nóng)(香農(nóng))證明了采樣定理，即在一定條件下，用離散的序列可以完全代表一個(gè)連續(xù)函數(shù)。就實(shí)質(zhì)而言，采樣定理為數(shù)字化技術(shù)奠定了重要基礎(chǔ)。

數(shù)字化技術(shù)的重要性至少可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

數(shù)字化是數(shù)字計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)：若沒有數(shù)字化技術(shù)，就沒有當(dāng)今的計(jì)算機(jī)，因?yàn)閿?shù)字計(jì)算機(jī)的一切運(yùn)算和功能都是用數(shù)字來完成的。

數(shù)字化是多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)：數(shù)字、文字、圖像、語(yǔ)音，包括虛擬現(xiàn)實(shí)，及可視世界的各種信息等，實(shí)際上通過采樣定理都可以用0和1來表示，這樣數(shù)字化以后的0和1就是各種信息最基本、最簡(jiǎn)單的表示。因此計(jì)算機(jī)不僅可以計(jì)算，還可以發(fā)出聲音、打電話、發(fā)傳真、放錄象、看電影，這就是因?yàn)?和1可以表示這種多媒體的形象。用0和1還可以產(chǎn)生虛擬的房子，因此用數(shù)字媒體就可以代表各種媒體，就可以描述千差萬(wàn)別的現(xiàn)實(shí)世界。

數(shù)字化是軟件技術(shù)的基礎(chǔ)，是智能技術(shù)的基礎(chǔ)：軟件中的系統(tǒng)軟件、工具軟件、應(yīng)用軟件等，信號(hào)處理技術(shù)中的數(shù)字濾波、編碼、加密、解壓縮等等都是基于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的。例如圖像的數(shù)據(jù)量很大，數(shù)字化后可以將數(shù)據(jù)壓縮至10到幾百倍；圖像受到干擾變得模糊，可以用濾波技術(shù)使得變得清晰。這些都是經(jīng)過數(shù)字化處理后所得到得結(jié)果。

數(shù)字化是信息社會(huì)的技術(shù)基礎(chǔ)：數(shù)字化技術(shù)還正在引發(fā)一場(chǎng)范圍廣泛的產(chǎn)品革命，各種家用電器設(shè)備，信息處理設(shè)備都將向數(shù)字化方向變化。如數(shù)字電視、數(shù)字廣播、數(shù)字電影、DVD等等，現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)也向數(shù)字化方向發(fā)展。

數(shù)字化是信息社會(huì)的技術(shù)基礎(chǔ)，有人把信息社會(huì)的經(jīng)濟(jì)說成是數(shù)字經(jīng)濟(jì)，這足以證明數(shù)字化對(duì)社會(huì)的影響有多么重大。

數(shù)字化技術(shù)優(yōu)勢(shì)

a.數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)相比，前者是加工信號(hào)。加工信號(hào)對(duì)于有雜波和易產(chǎn)生失真的外部環(huán)境和電路條件來說，具有較好的穩(wěn)定性?？梢哉f，數(shù)字信號(hào)適用于易產(chǎn)生雜波和波形失真的錄像機(jī)及遠(yuǎn)距離傳送使用。數(shù)字信號(hào)傳送具有穩(wěn)定性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)上述的優(yōu)點(diǎn)，還不能斷言數(shù)字信號(hào)是與雜波無關(guān)的信號(hào)。

數(shù)字信號(hào)本身與模擬信號(hào)相比，確實(shí)受外部雜波的影響較小，但是它對(duì)被變換成數(shù)字信號(hào)的模擬信號(hào)本身的雜波卻無法識(shí)別。因此，將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)所使用的模/數(shù)(A/D)變換器是無法辨別圖像信號(hào)和雜波的。

b.數(shù)字信號(hào)需要使用集成電路(IC)和大規(guī)模集成電路(ISI)，而且計(jì)算機(jī)易于處理數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)還適用于數(shù)字特技和圖像處理。

c.數(shù)字信號(hào)處理電路簡(jiǎn)單。它沒有模擬電路里的各種調(diào)整，因而電路工作穩(wěn)定、技術(shù)人員能夠從日常的調(diào)整工作中解放出來。

數(shù)字化技術(shù)缺點(diǎn)

a.由于數(shù)字化處理會(huì)造成圖像質(zhì)量、聲音質(zhì)量的損傷。換句話說，經(jīng)過模擬→數(shù)字→模擬的處理，多少會(huì)使圖像質(zhì)量、聲音質(zhì)量有所降低。嚴(yán)格地說，從數(shù)字信號(hào)恢復(fù)到模擬信號(hào)，將其與原來的模擬信號(hào)相比，不可避免地會(huì)受到損傷。這一點(diǎn)與下面的缺點(diǎn)有著密切的聯(lián)系。

b.模擬信號(hào)數(shù)字化以后的信息量會(huì)爆炸性地膨脹。為了將帶寬為(f)的模擬信號(hào)數(shù)字化，必須使用約為(2f α)的頻率進(jìn)行取樣，而且圖像信號(hào)必須使用8比特(比特就是單位脈沖信號(hào))量化。具體地說，如果圖像信號(hào)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(shù)字化的信號(hào)。因此，數(shù)字信號(hào)的總數(shù)約為每秒1億比特(100M比特)。且不說這是一個(gè)天文數(shù)字，就其容量而言，對(duì)集成電路來說，也是難于處理的。因此，這個(gè)問題已經(jīng)不是數(shù)字化本身的問題了。不過，為了提高數(shù)字化圖像質(zhì)量，還需要進(jìn)一步增加信息量。這就是數(shù)字化技術(shù)需要解決的難題，同時(shí)也是數(shù)字信號(hào)的基本問題。