定义:
模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息,其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化,或在一段连续的时间间隔内,其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。我们通常又把模拟信号称为连续信号,它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值。即:模拟信号通常表现为随时间连续变化的波形。
举例1:正弦波
举例2:人说话的波形图
特点
1. 连续性:模拟信号的幅度、频率或相位等参数随时间连续变化,可以取任意数值。
2. 高分辨率:在理想情况下,模拟信号具有无穷大的分辨率【1】,能够精确表示自然界中的物理量。
【1】模拟信号的高分辨率主要指的是信号能够表示的信息的精细程度或准确性。在模拟信号中,由于信号是随时间连续变化的,因此其理论上具有无穷大的分辨率,即能够表示任意细微的信号变化。可以理解为:因为是连续的,即使放大无数倍,也可以清晰的看到细微的变化。
3. 信息密度高:由于不存在量化误差【1】,模拟信号的信息密度相对较高【2】。
【1】量化误差是数字信号处理中的一个概念,它发生在将模拟信号转换为数字信号的过程中。在这个转换过程中,连续的模拟信号值被映射到离散的数字值上,这种映射必然会导致一定的误差,因为并不是所有的模拟信号值都能被精确地表示为数字信号中的某个值。这种由于量化而产生的误差就被称为量化误差。
模拟信号的本质:模拟信号是连续的,它可以表示无限多的值,没有固定的步长或分辨率限制。因此,在模拟信号的表示中,不存在将连续值映射到离散值的问题,也就没有量化这一过程,从而不会产生量化误差。
【2】由于模拟信号的连续性和高分辨率,它能够以更高的密度表示信息。这种连续变化的特性使得模拟信号可以表示更多的变化细节,从而携带更多的信息量。
4. 处理简单:模拟信号的处理可以直接通过模拟电路组件(如运算放大器等)实现,相对简单。
优缺点
1. 优点
- 无限精度:理论上,模拟信号具有无穷大的分辨率,可以表示连续变化的物理量的真实值,具有较高的信息密度。
- 处理简单:模拟信号的处理可以直接通过模拟电路组件(如运算放大器等)实现,相对数字信号处理来说更为简单。
- 高保真度:在音频、视频等高保真度要求较高的领域,模拟信号能够保留更多细节,提供更为真实的感知体验。
2. 缺点
- 易受噪声和干扰影响:模拟信号在传输过程中容易受到噪声和干扰的影响,导致信号失真和噪声增加。这些失真和噪声会随着传输距离的增加而积累,严重影响通讯质量。
- 存储和传输复杂:模拟信号的存储和传输方式相对复杂,需要专门的设备和技术。此外,模拟信号的复制和传输过程中也可能引入噪声和失真。
怎末理解“我们所听到的所有声音,都是模拟的”
在物理层面上,声音是一种连续的波动现象,具有振幅、频率和相位等特性,这些特性随时间连续变化。在自然界中,声音是以连续波动的形式存在的,这种连续波动就是模拟信号。模拟信号通常表现为随时间连续变化的波形。但连续波动的信号不一定就是模拟信号,需要具体事务具分析。