在 1970 年代后期，您可以擁有的最令人興奮的東西之一是 數(shù)字 看。而不是試圖從中找出時間 慢慢旋轉(zhuǎn)的手，就像你不得不做舊式一樣 模擬 觀看時，您只需從數(shù)字顯示屏上讀取數(shù)字即可。從那以后， 我們已經(jīng)更習(xí)慣了數(shù)字技術(shù)的概念?，F(xiàn)在很漂亮 很多東西似乎都是數(shù)字化的，從電視和廣播到 音樂播放器、相機、手機，甚至?xí)?。什么?模擬技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的區(qū)別?哪個最好? 讓我們仔細看看!

　　照片：模擬還是數(shù)字?這款優(yōu)雅的瑞士手表通過指針在表盤上移動來顯示時間，因此它是我們所說的模擬技術(shù)的一個例子。

　　什么是模擬技術(shù)?

　　人們很容易接受數(shù)字事物，通常是通過思考它們 如 電子的，計算機化，甚至可能不值得 試圖理解。但模擬技術(shù)的概念往往看起來更多 令人困惑——尤其是當(dāng)人們試圖在這樣的頁面中解釋它時 這。那么這到底是怎么回事呢?

　　模擬到底是什么意思?

　　如果你有一個模擬手表，它用掃來掃去的指針來報時 撥盤：指針的位置是 測量 的時代。如何 手的移動與時間直接相關(guān)。所以如果 時針掃過表盤的兩個部分，它表明 與只移動一個相比，經(jīng)過的時間是其兩倍 段。這聽起來非常明顯，但它要微妙得多。 比最初看起來的要好。關(guān)鍵是手在 表盤是一種方式 代表 打發(fā)時間。不一樣 事物作為時間本身：它是一種表示或 類比 的時間。當(dāng)您用尺子測量某物時也是如此。如果 您測量手指的長度并將其標(biāo)記在 木尺，那一小條帶 木 或您正在查看的塑料 (尺子的一小段)與手指的長度相同。它 當(dāng)然，不是你的手指——它是你手指的表示： 另一個類比。這就是模擬一詞的真正含義。

　　照片：此表盤溫度計通過指針和表盤顯示溫度。如果你更喜歡 微妙的定義，它使用其指針來顯示溫度的表示(或類比) 表盤。

　　模擬測量

　　直到 計算機 早期開始稱霸科技 在20世紀(jì)的幾十年里，幾乎每一臺測量儀器都是 模擬。如果您想測量 電流，你做到了 一個 動圈計 有一個小指針在表盤上移動。越多 指針向上移動，電路中的電流越高。 指針是電流的類比。各種其他 測量設(shè)備以類似的方式工作，從 稱重機 和 車速表 自 聲級計 和地震儀 (地震-繪圖機)。

　　模擬信息

　　然而，模擬技術(shù)不僅僅是測量物體或使用刻度盤。 和指針。當(dāng)我們說某事是模擬的時，我們通常只是簡單地表示 它不是數(shù)字化的：它所做的工作，或者它的信息 句柄，不涉及以電子方式處理數(shù)字。一 舊式 膠片相機 有時被稱為模擬示例 科技。您在一塊透明片上捕獲圖像 塑膠 涂有銀基化學(xué)品的“薄膜”，可與 光.什么時候 薄膜是顯影的(在實驗室中化學(xué)處理)，用于 打印您拍攝的場景的表示形式。換句話說， 你得到的圖片是一個 類比 您想要的場景 記錄。用老式的錄制聲音也是如此 盒式錄音機。您制作的錄音是 磁化 長卷塑料膠帶上的區(qū)域。他們一起 表示一個 類比 您最初聽到的聲音。

　　什么是數(shù)字技術(shù)?

　　數(shù)字化則完全不同。而不是存儲文字、圖片和聲音 作為塑料薄膜或磁帶等東西的表示，我們 首先將信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字(數(shù)字)并顯示或 改為存儲數(shù)字。

　　數(shù)字測量

　　照片：袖珍計算器上的小型LCD顯示屏。最數(shù)字化 設(shè)備現(xiàn)在使用這樣的LCD顯示器，制造成本低廉且易于閱讀。

　　許多科學(xué)儀器現(xiàn)在以數(shù)字方式(自動 顯示讀數(shù) 液晶顯示器) 而不是使用模擬指針 和表盤。 溫度計, 血壓計、萬用表(用于測量電流和電壓)和浴室秤 只是一些常見的測量設(shè)備 現(xiàn)在可能會為您提供即時數(shù)字閱讀。數(shù)字 顯示器通常比模擬顯示器更快、更容易閱讀; 它們是否更準(zhǔn)確取決于測量方式 實際制作和展示。

　　數(shù)字信息

　　相片： 電子書 它們的優(yōu)勢歸功于數(shù)字技術(shù)：它們可以將相當(dāng)于數(shù)千本紙質(zhì)書籍存儲在適合您書籍的薄型電子設(shè)備中。不僅如此，他們還可以從互聯(lián)網(wǎng)上下載數(shù)字圖書，從而節(jié)省到當(dāng)?shù)貢昊驁D書館的模擬跋涉!

　　各種日常技術(shù)也使用數(shù)字而不是 模擬技術(shù)。 手機，例如，發(fā)送和接收 通過將一個人的聲音轉(zhuǎn)換為數(shù)字來呼叫 然后將數(shù)字從一個地方發(fā)送到另一個地方，以以下形式 無線電波. 以這種方式使用，數(shù)字技術(shù)具有許多優(yōu)勢。更容易 以數(shù)字形式存儲信息，通常占用更少 房間。您需要多個架子來存儲 400 個黑膠唱片，模擬 LP唱片，但與 一 MP3播放器 您可以投入相同的金額 口袋里的音樂!電子書(ebook)閱讀器是相似的：通常，他們可以 在一個較小的空間中存儲幾千本書(大約 50 個書架) 比一本平裝本!數(shù)字信息 通常更安全：手機通話 加密 以前 傳輸 — 當(dāng)信息為數(shù)字時，這很容易做到 形式開始。您還可以使用數(shù)字進行編輯和播放 信息非常容易。我們中很少有人有足夠的才華 重繪倫勃朗或達芬奇的畫作略有不同 風(fēng)格。但是任何人都可以在 計算機圖形學(xué) 程序，它通過操縱數(shù)字來工作 代表 圖像而不是圖像本身。

　　相片：大型數(shù)字時鐘對跑步者來說既快速又容易地閱讀。照片由Jhi L. Scott提供，由美國海軍和 維基共享資源.

　　模擬和數(shù)字哪個更好?

　　僅僅因為數(shù)字技術(shù)具有優(yōu)勢，并不意味著它是 總是比模擬好。模擬手表可能更準(zhǔn)確 比數(shù)字的，如果它使用高精度運動(齒輪 和 彈簧) 來測量時間 傳球，如果它有一個掃蕩的秒針，它將代表 時間比顯示屏僅顯示的數(shù)字手表更精確 小時和分鐘。令人驚訝的是，模擬手表也可以保持時間 比石英更好：機械模擬手表的日常變化往往 相互抵消，而電子石英表中的那些往往會復(fù)合一個 另一個(原因如下). 一般來說，世界上最昂貴的手表是模擬手表(當(dāng)然，這部分是因為人們更喜歡 他們看起來的方式)，雖然世界上最準(zhǔn)確 原子鐘 顯示 數(shù)字顯示時間。

　　照片：1949 年的早期模擬計算機：這樣的機器 用模擬刻度盤、杠桿、皮帶和齒輪表示數(shù)字，而不是存儲在 電子存儲器。圖片由 美國宇航局在下議院.

　　一個有趣的問題是，信息是否以數(shù)字形式存儲 持續(xù)時間與模擬信息一樣長。博物館還有紙 數(shù)千份文件(以及寫在粘土或石頭上的文件) 歲月，但沒有人擁有第一封電子郵件或手機 談話。打開任何關(guān)于歷史的書籍 攝影 你會 查看尼埃普斯，達蓋爾和 ?？怂?塔爾博特。但是你不會看到第一個數(shù)字的任何圖片 照片：盡管它是最近的，但可能沒有人知道 它是什么或誰拿走了它!很多人擁有并珍惜塑料 LP唱片 幾十年前，但沒有人同樣重視 到一次性 .MP3 音樂文件。早期記錄的很多信息 電腦內(nèi)存 設(shè)備完全不可能用更新的設(shè)備讀取 計算機;即使是軟盤，最近也很常見 1990 年代中期，在不再有現(xiàn)代計算機上無法閱讀 具有內(nèi)置軟盤驅(qū)動器。

　　這就是為什么，盡管未來可能是數(shù)字化的，但模擬技術(shù)將永遠有其 地方!

　　什么是抽樣?

　　將模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息很容易：每次制作時都會這樣做 數(shù)碼照片、在計算機上錄制聲音或通過 手機. 該過程稱為 模數(shù)轉(zhuǎn)換 (ADC) 或者，更非正式地說， 采樣. 采樣只是意味著“定期測量”——通過一個例子最容易理解。

　　假設(shè)我正在用手機和你說話。這 聲音 我的聲音真的是一波又一波 能源 通過空中傳播到手機的 麥克風(fēng)，將它們轉(zhuǎn)換為 電信號。聲波和信號都是連續(xù)變化的波形——它們是模擬信息—— 它們看起來像圖中的上圖。

　　圖稿：上圖：粗略的模擬聲波。中間：低采樣率會產(chǎn)生原始波的粗略數(shù)字近似值。下圖：采樣率加倍會產(chǎn)生更準(zhǔn)確的波的數(shù)字版本，但生成的數(shù)字信息(數(shù)據(jù))是我們需要存儲和傳輸?shù)膬杀丁?/span>

　　手機以數(shù)字形式傳輸聲音，因此這些模擬波需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字。如何 發(fā)生這種事?手機內(nèi)部稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電路每秒多次測量波的大小 并將每個測量值存儲為數(shù)字。你可以在中間的圖中看到，我已經(jīng)把第一個圖表變成了 一個非常近似的條形圖。如果每個柱線代表一秒的時間，我們可以用九來表示這個圖表 數(shù)字(每個條形的高度對應(yīng)一個數(shù)字)：5-7-7-5-1-1-3-3-5。因此，通過每秒對聲波進行一次采樣(測量)，我們成功地將模擬聲波轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。我們可以將這些數(shù)字作為無線電波通過空氣發(fā)送到另一部手機，這將反向運行該過程，并將數(shù)字變回我們可以聽到的聲音。

　　但是你看到問題了嗎?在將聲音轉(zhuǎn)換為數(shù)字并返回的過程中，某些信息會丟失 同樣，因為我所做的測量并不能精確地捕捉到原始波的形狀：它只是一個粗略的 近似值。我能做些什么呢?我可以做 更多測量，通過測量兩倍的頻率來測量聲波。 這意味著將所謂的 采樣率.現(xiàn)在，正如你在下面的圖表中看到的，我得到了兩倍的測量值，我的聲波由十八個數(shù)字表示：6-7-7-8-8-7-7-5-2-1-1-2-3-3-4-4-4。我越是提高采樣率，我對聲音的數(shù)字表示就越準(zhǔn)確，但我創(chuàng)建的數(shù)字信息就越多，并且 我需要存儲它的空間就越大。

　　采樣率和比特率

　　當(dāng)您下載數(shù)字音樂時，您可以選擇在 什么叫不同 比特率.從廣義上講，比特率是 每次對音樂進行采樣時捕獲的信息。因此，更高的比特率意味著捕獲的信息越多，并且 模擬信息更準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。更高質(zhì)量的音樂曲目可能具有更高的 比特率，但曲目將占用您計算機上的更多空間，并且需要更長的時間來下載。

　　通常，音樂以 44.1kHz(每秒約 44，000 次)的采樣率為 CD 和 MP3 曲目進行數(shù)字轉(zhuǎn)換。為什么這么高的利率?由于技術(shù)原因，我不會在這里討論，采樣率需要大約是波中最高聲音頻率的兩倍，并且由于人類的聽力限制在20kHz左右，這表明我們需要至少40kHz的采樣率。 MP3 軌道的典型比特率約為 128kbps(每秒 128，000 個二進制數(shù)字或比特)，但質(zhì)量更高 比特率介于 128kbps 和 256kbps 之間(最高每秒 256，000 位)。