第3章 模拟信号的数字化技术

第1章 绪 论 图1-6 点对点的数字频带传输通信系统模型
第1章 绪 论 2. 数字基带传输通信系统 与频带传输系统相对应，我们把没有调制器/解调器的数字 通信系统称为数字基带传输通信系统， 其模型如图1-7所示。
图1-7 数字基带传输通信系统模型
第1章 绪 论
3.
上面论述的数字通信系统中，信源输出的信号均为数字基带 信号。实际上，在日常生活中，大部分信号(如语音信号)为连续 变化的模拟信号，要实现模拟信号在数字系统中的传输，则必须 在发送端将模拟信号数字化，即进行A/D转换；在接收端需进行相 反的转换，即D/A转换。实现模拟信号数字化传输的通信系统模型 如图1-8所示。
第1 章
绪论 表 1-3 常用的调制方式
第1章 绪 论
1.2.3 通信的方式
1. 按消息传送的方向与时间分类
通常，如果通信仅在点对点之间进行或一点对多点之间进行， 那么，按消息传送的方向与时间不同，通信的工作方式可分为单 工通信、 半双工通信及全双工通信。
所谓单工通信，是指消息只能单方向进行传输的一种通信方 式，如图1-1（a）所示。单工通信的例子很多，如广播、 遥控、 无线寻呼等。这里，信号(消息)只能从广播发射台、 遥控器和无 线寻呼中心分别传到收音机、 遥控对象和寻呼机上。
第1章 绪 论
图1-1 按消息传送的方向和时间划分的通信方式 （a） 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式
第1章 绪 论
2.
在数字通信中，按照数字信号排列的顺序不同， 可将通信 方式分为串序传输和并序传输。所谓串序传输，是指将代表信息 的数字信号序列按时间顺序一个接一个地在信道中传输的通信方 式，如图1-2(a)所示；如果将代表信息的数字信号序列分割成两 路或两路以上的数字信号序列同时在信道上传输， 则称为并序 传输， 如图1-2(b)所示。

采样 量化
编码
压缩
音频 文件
100101100011101
模拟信号的数字化过程
一、声音的数字化过程
1. 采样（Sampling） • 对振幅随时间连续变化的模拟信号波形按一定的时间间隔 取出样值，形成在时间上不连续的脉冲序列，称之为采样。 2. 量化（Quantization） • 将采样值相对于振幅进行离散的数值化的操作称为量化。 即将模拟信号的幅度，在动态范围内划分为相等间隔的若 干层次，把采样输出的信号电平按照四舍五入的原则归入 最靠近的量值。 3. 编码（Coding） • 把采样、量化所得的量值变换为二进制数码的过程称为编 码。 4. 压缩（Compress）目的是减少数据量与提高传输效率。 依据：声音信息中存在着多种冗余；听觉器官的不敏感性； 采样的标本中存在着相关性。
例2
例3
一般播音员的播音频率是４kHz，采用8bit的采用精度单声道 进行采样的时候，计算该播音员播音１０分钟的数据量为：
８kHz＊１０＊６０ ≈ 4.5MB
例4
以CD音质（44.1kHz的采样频率，16位立体声形式）记录一 首５分钟的乐曲所需的存储容量为： 44 100（Hz）×（16/8）（B）×2×５×60 ≈ 51600kB
705.6
立体声
1411.2
立体声
1536
第2节 常用音频格式介绍
• WAV文件(.wav)
– WAV——Wave，波形文件 – 由Microsoft和IBM联合开发的音频文件格式 – 特点：层次丰富、还原性好、表现力强；数据量大；应用 广泛
• CD-DA文件(.cda)
– 标准激光盘文件 – 特点：数据量大，音质好
• AIFF文件(.aif/.aiff)

简述数字化的基本原理和应用1. 引言数字化是指将模拟信号转换为数字信号的过程，它基于数字信息的离散性和可编程性，广泛应用于各个领域，包括通信、计算机和娱乐等。

本文将简要介绍数字化的基本原理和主要应用。

2. 数字化的基本原理数字化的基本原理涉及两个关键步骤：采样和量化。

2.1 采样采样是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。

在采样过程中，模拟信号在一定的时间间隔内被离散地采集。

采样频率越高，采集的离散点越多，数字信号的还原度越高。

2.2 量化量化是将采样得到的离散信号转换为有限个离散值的过程。

在量化过程中，采样点的幅值将被近似为最接近的离散值。

量化的主要目的是减少数据的存储和传输开销。

3. 数字化的应用3.1 通信领域数字化在通信领域中具有重要的应用。

通过将声音、图像或视频等模拟信号转换为数字信号，可以通过数字通信网络更有效地传输和储存数据。

数字化通信提供了更高的传输速度、更低的噪音和更好的信号质量。

3.2 计算机领域数字化在计算机领域中有着广泛的应用。

计算机使用数字信号进行数据的处理和存储。

数字化技术使得计算机能够高效地处理和分析大量的数据，并且实现了计算机网络的发展。

3.3 娱乐领域数字化在娱乐领域中的应用也非常广泛。

音乐、电影和电视节目等娱乐内容经过数字化处理后，可更好地储存、传输和展示。

数字化娱乐为用户提供了更加丰富多样的娱乐体验，例如高清视频和全景声音效。

3.4 其他应用领域数字化不仅在通信、计算机和娱乐领域有应用，在其他领域也有广泛地应用。

例如，数字化技术被广泛应用于医疗领域，通过数字化的医疗设备可以更准确地诊断疾病并提供更好的治疗方案。

数字化在农业、工业制造等领域也发挥着重要的作用。

4. 结论通过采样和量化，数字化将连续模拟信号转换为离散数字信号。

数字化技术在通信、计算机和娱乐等领域中具有重要的应用，提高了数据的传输效率、存储能力和分析能力，使得我们的生活更加便捷和丰富多样。

随着技术的不断进步，数字化的应用将进一步扩大，给我们的生活带来更多的便利和创新。

第一章习题一、填空题。

1、模拟信号在幅度上是随时间连续的的。

2、数字信号在时间上是离散的，在幅度上是离散的。

3、信号是信息的物理载体。

4、世界电信日是每年的 5月17。

5、产生信息的人或机器叫信源。

6、接收信息的人或机器叫信宿。

7、三网融合包括计算机网、电信网和有线电视网。

8、通信按收信者是否运动分为移动通信和固定通信。

9、通信按传输媒质分为有线通信和无线通信。

10、电信业务分为基础电信业务和增值电信业务。

二、选择题1.世界电信日是每年的（C ）A、5月20日B、5月30日C、5月17日D、6月17日2.电话通信技术是在哪一年产生的（C）A、1906B、1896C、1876D、18373.ITU的中文含义是（B）A、国际电报联盟B、国际电信联盟C、国际数据联盟D、国际电话联盟4.发明电话的人是（A ）A、贝尔B、莫尔斯C、奈奎斯特D、高锟5.莫尔斯电报是在哪一年产生的（D）A、1906B、1896C、1876D、18376.IP电话属于（A ）A、第一类基础电信业务B、第二类基础电信业务C、第一类增值电信业务D、第二类增值电信业务7.8比特可表示的信息数为（D）A、8B、32C、64D、2568.在电话网中传输的话音信号的频率范围是（C）A、100~3400HzB、100~4000HzC、300~3400HzD、300~4000Hz9.时间上离散的，幅值上连续的信号是（B）A、数字信号B、模拟信号C、数据信号D、声音信号10.一路模拟电话占用的带宽是（D ）A、0.3kHzB、3.1kHzC、3.4kHzD、4kHz三、多项选择题1.模拟通信系统的特点（ABDE）A、存在噪声积累B、近距离传输C、对信号加密，安全性强D、抗干扰能力弱E、占用带宽少2.按照功能划分，通信网可以分为（ABCD ）A、业务网B、信令网C、管理网D、同步网E、电话网3.简单的通信系统组成包括（ABCDE ）A、信源B、接收设备C、发送设备D、信宿E、信道4.电信支撑网包括（BCD ）A、业务网B、信令网C、管理网D、同步网E、电话网5.数字通信系统的特点（BCDE ）A、存在噪声积累B、远距离传输C、对信号加密，安全性强D、统一编码E、低成本，集成化6.按照业务划分，通信网可以分为（ACE ）A、广播电视网B、信令网C、数据通信网D、同步网E、电话网7.三网融合包括（ABC ）A、电信网B、有线电视网C、计算机网D、数据网E、电话网8.信息的表现形式有（ABCE ）A、数据B、文本C、图像D、数字E、声音四、判断题。