模擬訊號和數字訊號的區別

模擬訊號和數字訊號的概念都起源於聲音，聲音屬於機械波，比如聲帶震動發出聲音、拍手發出聲音等等都是物理能量到空氣壓力擾動的轉換，空氣壓力中的這種改變透過介質空氣以一連串震動的形式傳播，這種震動形式就是聲波，未經過任何處理的聲波是模擬訊號。當然聲音的震動也可以透過其他介質傳播（如牆壁或地板等），這也就能解釋為什麼在太空中是聽不到聲音。

透過觀察聲音的波形我們就會發現：模擬訊號在一段連續的時間範圍內可以在任意時間點呈現任意數值，但是這種數值是隨著時間連續變化。模擬訊號不僅僅用來表達聲音訊號，也被用來表達光、溫度、位移、壓力、頻率、電流、電荷等等。可以說自然界中未經過加工處理過的客觀存在的訊號都是以模擬訊號（機械波）的形式存在。

玩過音樂的人都知道唱片和磁帶所能帶來的聲音是數字訊號難以匹敵的，因為數字訊號取樣得來的聲音或多或少都被裁剪了，它失去聲音原有的連續性和精確性。

但為什麼最終數字訊號取代了模擬訊號？

以唱片為例，隨著唱片播放的次數不斷地增加。唱片物理上的形變，以及唱針對於唱片帶來的磨損都會導致唱片上原本尖銳的地方慢慢變得圓滑，這樣聲音的高頻分量就會變得越來越小，這種失真是極具破壞性的。

模擬訊號很容易受到噪聲的影響，噪聲就是訊號中非常不願意出現的隨機變化值。所以實際情況下模擬訊號反覆多次複製或者經過長距離傳輸之後，就很難再次被原封不動的還原。比如在電學領域裡，接地、線路良好接觸、使用同軸電纜/雙絞線等等都無法根除噪聲，只能在一定程度上緩解這些噪聲所帶來的影響。如果不加以處理在轉發過程中，噪聲會逐級混入最終導致訊號無法分辨。

而數字訊號的再行性非常強，當信噪比惡化到一定程度時，可以透過濾波器的判斷再生原始訊號，所以數字訊號可以實現高質量的長距離傳輸。模擬訊號好比上美術課上臨摹，即使再逼真也很難和臨摹物完全接近，數字訊號好比叫你抄寫一篇課文，只要字跡清楚書寫準確那麼最終和原課文是一樣的。數字訊號也有有效性，比如你抄課文的時候抄錯了幾個字，那麼也可以能導致結果出錯，但加入了糾錯機制、校驗機制、加密機制的數字訊號可以保持極低的出錯機率。

數字訊號怎麼得來的？

數字訊號的取值是離散的二進位制數，它和具有連續波形的模擬訊號所展現出來的東西千差萬別。

模擬訊號一般透過脈碼調製PCM的方法量化調製成數字訊號，這個動作叫做模數轉換。模擬訊號會經過取樣、量化、編碼等一系列的動作最終轉化成能被儲存介質儲存的一串0和1組成的數字訊號。

數字訊號也可以還原成模擬訊號。這種轉化器件簡稱DAC，基本由即權電阻網路、運算放大器、基準電源和模擬開關組成。

總結

模擬訊號到數字訊號的更迭是必然的，我們從對客觀自然的臨摹，逐漸地上升到可以透過文字、字元的形式準確無誤地傳播、復刻下去。臨摹很難還原事物的原本面貌，但抄寫卻可以。