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数位讯号
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数位讯号(Digital signal)可以有多重的含义。它可以用来表示已经数位化的离散时间讯号,或者表示数位系统中的波形讯号

  • 数位讯号处理(Digital signal processing),简称DSP。
    • 其目的是对真实世界的类比讯号进行加工和处理。
    • 在数位讯号处理前,类比讯号要用模数转换器(A-D转换器)变成数位讯号;经数位讯号处理后的数位讯号往往要用数模转换器(D-A转换器)变回类比讯号,才能适应真实世界的应用。
  • 数位讯号可以有多重的含义。它可以用来表示已经数位化的离散时间讯号,或者表示数位系统中的波形讯号。
  • 数位信号(Digital signal)是离散时间讯号(discrete-time signal)的数位化表示,通常可由类比信号(analog signal)获得。
  • 数位讯号处理的算法需要用计算机或专用处理设备如数位讯号处理器、专用积体电路等来实现。
    • 处理器是用乘法、加法、延时来处理讯号,是0和1的数位运算,比类比讯号处理的电路稳定、准确、抗干扰、灵活。
  • 随著电子技术的飞速发展,数位信号的应用也日益广泛。
    • 很多现代的媒体处理工具,尤其是需要和电脑相连的仪器都从原来的类比信号表示方式改为使用数位信号表示方式。
    • 我们日常常见的例子包括手机、视讯或音讯播放器和数位相机等。

数位讯号的优点

  • 近代行动通讯的基础就是“数位通讯”技术的演进,不论是第三代(3G)或第四代(4G),甚至未来的第五代(5G)通讯,都是以更复杂的数位讯号调变技术来增加资料传输的速率,让我们连线上网得更快速方便。
  • 行动通讯的许多专有名词,什么是TDMA、FDMA、CDMA、OFDM;而ASK、FSK、PSK又是什么?等等,还有线路交换、封包交换……这些专有名词常常让大家弄得头昏脑胀,因此要了解什么是4G,就先从这里开始吧!
  • 大自然里一切的讯号,包括声音和影像,都属于类比讯号。
  • 可以将连续的类比讯号变成“0”与“1”两种不连续的讯号,就称为数位讯号(digital signal)。
    • 例如电脑在运算时,就只有低电压(0V代表二进位的数字0)与高电压(1V代表二进位的数字1)两种情况,讯号可以由0直接跳到1,也可以由1直接跳到0,得到的是一个不连续的电压变化,这种“不连续的讯号”就是数位讯号。
  • 讯号数位化的优点:
  • ►可与电脑相容,声音与影像容易修改--很容易使用电脑来修改数位的声音或影像,现在电影里许多栩栩如生的电脑动画就是拜数位讯号之赐,不过这是优点也是缺点。
  • ►容易储存与传送--数位讯号只有0与1两种讯号,所以储存元件的设计与制作都比较简单,传送讯号的正确性也很高。
  • ►容易进行侦错与除错--数位讯号能够利用数学演算法进行校正、侦错与除错,避免在储存或传送的过程中产生错误。
  • ►容易加密与解密--数位讯号可以进行加密与解密,确保重要的资料安全,例如:银行帐号密码、战争机密情报不被别人窃取或盗用。
  • ►容易压缩与解压缩--经由数位讯号的压缩与解压缩,可以减少资料的容量,更容易储存或传送。[1]

数位讯号的商业应用

  • 德州仪器(TI)首席科学家(Principal Fellow)的方进(Gene Frantz)指出。
    • 德州仪器开发出的数位讯号处理器(DSP),稳坐市占率宝座长达十五年,每年的市占率都维持在四五%到五○%,德州仪器三○%的营收都由此而来。
  • 数位讯号处理器就是一个非常创新的晶片,里面也有非常多的专利,但是让德州仪器在数位讯号处理器市场成功的,不是晶片本身,而是行销创新(marketing innovation)。
  • 德州仪器发明第一个数位讯号处理器时,主要是用在语音编、解压缩。
  • 当市场上开始将数位讯号处理器用在数据机、硬碟以及3D绘图等,很多新创公司利用我们的数位讯号处理器,开发更多有创意的产品,帮助人类的生活,也帮助我们拓展市占率。
  • 你千万不要忽略任何一个创意。
  • 不论是工作还是生活,你会用特定的方式,来刺激你的头脑,跟疯狂的人聊天。
    • 八○年代,我们在实验室里面讨论行动电话、数位相机、数位电视,当时大家觉得我们疯了,但是这些东西现在都是主流商品?
  • 前两年,数位相机在全世界掀起一阵风潮,几乎每两个人就有一台,但也因此造成数位相机市场快速饱和,做镜头的厂商没有利润。但是现在有镜头厂商与汽车业合作,把镜头做成倒车雷达,开创另外一个应用。
  • 说不定二十年之后,就会出现一台会自己看路、思考的全自动驾驶汽车。
  • 德仪首席科学家——方进(Gene Frantz) 学历:美国中佛罗里达大学(University of Central Florida)电机学士学位、南美以美大学(Southern Methodist University)电机硕士学位、德州技术大学(Texas Tech University)企管硕士学位。
  • 经历:1974年加入德州仪器(TI)消费性产品部门/1984年调至半导体事业群的DSP部门担任应用经理/2002年获选为德州仪器首席科学家。[2]

参考来源

  1. 曲建仲. 你真的都搞懂了吗?数位通讯新世代. 科学月刊. 2014-10-01 [2021-06-26] (中文). 
  2. 创新就是有目标的攻击. 数位时代. 2005-07-15 [2021-06-26] (中文).