模拟和数字信号是携带信息的信号类型。两种信号之间的主要区别在于模拟信号具有连续电信号,而数字信号具有非连续电信号。
模拟信号和数字信号之间的差异可以通过不同类型波的例子来观察。
许多系统使用模拟信号来传输信息。这些信号在值和时间上都是连续的。随着数字信号的到来,模拟信号的使用有所下降。简而言之,所有自然的信号都是模拟信号。
数字信号:将代表图像的 连续(模拟)信号 转换为 离散(数字)信号 的过程。
模拟信号和数字信号之间的主要区别在于模拟信号是连续信号,而数字信号是离散信号。
这两个信号都用于电子通信系统,将信息从一个地方传输到另一个地方。
数字信号的例子有哪些?
数字信号不会产生噪声。数字计算机和数字电话是数字信号的一些例子。
模拟信号的例子有哪些?
人声、模拟电话和温度计是模拟信号的一些例子。
如何将模拟信号转换为数字信号?
为了将模拟信号转换为数字信号,需要遵循两个步骤。第一步是采样(sampling)。在此步骤中,考虑了具有不同时间的连续电信号。考虑 x 轴和 y 轴的轴。采样通常沿 x 轴进行,分为两类,分别是采样和下采样。第二步称为量化(quantization)。量化是沿着 y 轴完成的,它处理图像,其中连续信号分为重叠信号和非重叠信号。
图像采样:
空间坐标的离散化称为空间采样,简称采样,确定了图像的空间分辨率。
用空间上部分点的灰度值代表图像,这些点称为采样点。
在采样时,若横向的像素数(行数)为 M ,纵向的像素数(列数)为 N,则图像总像素数为 M×N 个像素。
一般来说,采样间隔越大,所得图像像素数越少,空间分辨率低,质量差,严重时出现马赛克效应。
采样间隔越小,所得图像像素数越多,空间分辨率高,图像质量好,但数据量大。
图像量化:
对采样点亮度(灰度)值的离散化过程确定了图像的灰(幅)度分辨率。
均匀量化:将样点灰度级值等间隔分档取整;
非均匀量化:将样点灰度级值不等间隔分档取整。
采样和量化的级数:假定图像取 M×N 个采样点,对样点值进行 G 级分档取整,
M,N,G 一般取 2 的整数次幂,
M
=
2
m
,
N
=
2
n
,
G
=
2
k
M=2^m,N=2^n,G=2^k
M=2m,N=2n,G=2k。
图像所需的位数: M×N×k(bit)
例如:存储1幅32 × 32,16个灰度级的图需要 4096 bit(32 x 32 x log2(16))
量化等级越多,所得图像层次越丰富,灰度分辨率高,图像质量好,但数据量大;
量化等级越少,图像层次欠丰富,灰度分辨率低,会出现假轮廓现象,图像质量变差,但数据量小。
对 缓变的图像,应 粗采样、细量化,以避免假轮廓;
对 细节丰富的图像,应 细采样、粗量化,以避免模糊(混叠)
什么是采样定理?
采样定理被定义为可以用样本形式表示的连续时间信号,如果采样频率大于信号的最大频率,则可以恢复回来。
什么是欠采样?
欠采样定义为采样频率小于信号的最大频率,导致频谱的连续周期重叠。
参考:
https://byjus.com/physics/difference-between-analog-and-digital/
https://zhuanlan.zhihu.com/p/252635549
https://www.cnblogs.com/MAKISE004/p/17891972.html