第四讲 信号的数字化过程
模拟信号转化为数字信号的过程
模拟信号转化为数字信号的过程信号转化是将模拟信号转化为数字信号的过程。
模拟信号是连续的，而数字信号是离散的，通过将模拟信号离散化，我们可以对其进行数字处理和传输。
信号转化的过程通常包括采样、量化和编码三个主要步骤。
首先是采样，采样是指将模拟信号在时间上进行离散化。
我们使用采样率来描述离散化的频率，采样率越高，离散化得越精细。
在采样的过程中，我们将连续信号按照一定间隔取样，并将每个采样点的幅值记录下来。
这样就得到了一系列的采样点，这些采样点可以看作是在时间轴上的离散点。
接下来是量化，量化是指将采样得到的连续幅值转化为有限个离散值的过程。
在量化过程中，我们将采样得到的连续幅值按照一定的精度进行近似。
精度越高，近似误差越小。
常用的量化方法有线性量化和非线性量化。
利用量化方法，我们可以将连续的幅值离散化为一系列的离散级别。
最后是编码，编码是将量化后的离散值映射到数字信号上的过程。
编码的目的是将离散值以数字形式进行表示，以便于存储、传输和处理。
常见的编码方法有脉冲编码调制（PCM）、脉码调制（PCM）和正交振幅调制（QAM）等。
通过编码过程，我们可以将量化后的离散值转化为数字信号的二进制表示。
总的来说，信号转化过程中的采样、量化和编码三个步骤可以将模拟信号转化为数字信号。
采样将模拟信号离散化为一系列的采样点，量化将采样点的连续幅值离散化为一系列的离散级别，编码将离散级别映射为数字信号的二进制形式。
通过这些步骤，我们可以对模拟信号进行数字处理和传输，为数字通信和信号处理提供了基础。
在实际应用中，信号转化的过程需要考虑各种因素，如采样率的选择、量化精度的确定和编码方式的选择等。
合理选择这些参数可以提高转化的准确性和效果。
此外，信号转化也需要注意信号的带宽和噪声等因素对转化结果的影响。
因此，在进行信号转化时，需要综合考虑各种因素，选取合适的转化方式和参数，以保证信号的质量和可靠性。
总的来说，信号转化是将模拟信号转化为数字信号的过程，通过采样、量化和编码三个步骤，我们可以将连续的模拟信号离散化为一系列的数字信号。
《通信原理》第04章模拟信号的数字化精品PPT课件
t
…
t
…
t
S(f)
( f ) Sk ( f ) Sˆ( f )
f
…
f
…
f
t
f
7
4.2.1 低通模拟信号的抽样
频谱混叠
S(f)
spectrum aliasing
f ( f )
f
Sk ( f )
…
…
f
8
4.2.1 低通模拟信号的抽样
ideal lowpass filter
抽样信号恢复低通滤波器
s(t)
s(t)
t
t
δT (t)
c (t)
t
t
sk(t)
sk(t)
t
t
3
4.2.1 低通模拟信号的抽样
band-limited signal
低通抽样定理 一个带宽有限信号 s (t) 的最高频率为 fH ，若
抽样频率 fs ≥ 2 fH ，则可以由抽样信号序列 sk (t) 无 失真地恢复原始信号 s (t) 。 说明
抽样频率与信号频率的关系曲线
fs 4B
3B
2B
B
O
B 2B 3B 4B 5B 6B
fL
15
4.2.2 带通模拟信号的抽样
带通抽样的频谱
fH = 4 kHz fL = 3 kHz B = 1 kHz
fs = 2 kHz
S(f)
−4B
0
4B
Sk( f )
bandpass sampling
f
−4fs −3fs −2fs −fs O fs 2fs 3fs 4fs
领域也有广泛应用
pulse amplitude modulation (PAM)
第四章--模拟信号的数字化(通信原理)
2021/3/29
19
抽样信号的恢复：
当 时2
S
c
(a)原连续信号频谱
H( j)
T
s 2
0
s 2
(c)理想低通滤波器
2021/3/29
恢复信号的频谱没有被破坏，从 频域的观点，它没有丢失原信号 的信息。 (b)采样信号频谱
(d)恢复信号频谱
20
抽样信号的恢复：
当 2时
S
c
恢复信号的频谱改变，从频域的 (a)原连续观信号点频，谱 它丢失了原信号的(b部)采分样信号的频谱
(b) 128×256
24 (d) 32×256
低通模拟信号的抽样
通常是在等间隔T上抽样 理论上，抽样过程 ＝ 周期性单位冲激脉冲
模拟信号 实际上，抽样过程 ＝ 周期性单位窄脉冲
模拟信号
25
带通型连续信号的抽样速率
带通型信号(频带受限于(fL, fH)，B= fH – fL ) fH = nB, n为整数
ln x ky k
y 1 1 ln x k
由上式看出，为了保持信号量噪比恒定，在理论上要求 压缩特性为对数特性 。
对于电话信号，ITU制定了两种建议，即A压缩律和
压缩律，以及相应的近似算法 － 13折线法和15折线法。
38
非均匀量化
A压缩率
y
11
Ax ln ln
, A Ax
1 ln A
,
0x 1 A
1 x1 A
式中，x为压缩器归一化输入电压； y为压缩器归一化输出电压； A为常数，决定压缩程度。
A律中的常数A不同，则压缩曲线的形状不同。它 将特别影响小电压时的信号量噪比的大小。在实用中， 选择A等于87.6。
通信原理教程模拟信号的数字化课件
数字信号的复原方法
由于数字信号的采样样本是离散的，因此复原出的信号可能会有一定的失真或误差，尤其是在采样率较低或信号频率较高时。
数字信号复原的准确性
数字信号的复原
数字信号误差的来源
数字信号的误差主要来源于采样过程中的量化误差、传输过程中的误码以及解码过程中的失真等。
将图像信号数字化，便于存储、传输和编辑。
将电视信号数字化，提高图像质量和传输效率。
数字通信
数字音频
数字图像
数字电视
02
CHAPTER
采样定理与采样
采样定理公式
采样定理的公式是 f_s >= 2f_max，其中 f_s 是采样频率，f_max 是信号的最高频率。
采样定理定义
采样定理是关于模拟信号数字化的基本理论，它确定了采样频率与信号最高频率之间的关系，以避免信号失真。
编码定义
编码是将离散的数字信号转换为可以在通信信道中传输的码字的过程。
编码
编码缺点
编码过程会增加数字信号的复杂性，需要更多的计算和存储资源；同时，不同的编码方式具有不同的特点和适用场景，需要根据实际需求进行选择。
量化优点
量化可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，便于计算机处理和传输；同时，量化可以减小信号的动态范围，降低信号的复杂性。
量化缺点
量化过程会产生量化误差，导致信号质量的损失；同时，量化过程需要选择合适的量化级数和方式，否则可能会引入额外的噪声和失真。
编码优点
编码可以提高数字信号的传输效率和可靠性；同时，编码可以提供差错控制和数据压缩等功能。
量化与编码的优缺点
通信原理教程模拟信号的数字化-PPT精选文档
由抽样信号恢复原信号的方法 ：
从频域看：当fs
2fH时，用一个截止频率为fH的理想低通 滤波器就能够从抽样信号中分离出原信号。 滤波器的输出就是一系列冲激响应之和，如图所示。这些 冲激响应之和就构成了原信号。
图示为均匀量化。
8
4.3.2 均匀量化
设：模拟抽样信号的取值范围：a～b 量化电平数 ＝ M v ( b a ) /M 则均匀量化时的量化间隔为： 量化区间的端点为： m a i v i
若量化输出电平qi 取为量化间隔的中点，则有
m m i i 1 q , i 2 i 1 , 2 ,..., M
量化噪声＝量化输出电平和量化前信号的抽样值 之差 信号功率与量化噪声之比（简称信号量噪比）
9
求量化噪声功率的平均值Nq ：
2 k q 2 k q k k a b M m i m 1 i 1i
2 N E [( s s ) ] ( s s ) f ( s ) d s ( s q ) ( s ) d q k k s k i f
图中的曲线表示要求 fL 0 3B 4B 5B 6B B 2B 的最小抽样频率fs， 但是这并不意味着用任何大于该值的频率抽样都能保证频谱 不混叠。
6
4.2.3 模拟脉冲调制
脉冲振幅调制PAM 脉冲宽度调制PDM 脉冲位置调制PPM
（a) 基带信号
(c) PDM信号
(b) PAM信号 (d) PPM信号
式中，sk为信号的抽样值，即s(kT) sq为量化信号值，即sq(kT) f(sk)为信号抽样值sk的概率密度 E表示求统计平均值 M为量化电平数 m a i v i
信号数字化的三个步骤
信号数字化的三个步骤嘿，咱今儿就来说说信号数字化的三个步骤！你可别小瞧了这三个步骤，就像咱走路得一步一步来，这信号数字化也得按部就班呀！第一步呢，就是采样啦！这就好比是从一大串珍珠里挑出几个有代表性的来。
想象一下，信号就像那长长的珍珠链子，咱得选几个关键的点来代表它，不然咋能把它弄清楚呢！采样就像是给信号拍了个快照，把那一瞬间的状态给记录下来了。
要是采样不认真，那后面的步骤可就都乱套啦，这可不是闹着玩的哟！接下来第二步，量化！这可就有点像给那些被选出来的珍珠定个等级。
每个点都有它自己的特点和价值呀，咱得给它们分分类、标标价。
这量化就是把信号的强度啊、幅度啊这些给变成数字，让它们能被电脑啊这些高科技玩意儿给认出来。
你说神奇不神奇，就这么一弄，那复杂的信号就变成了一堆数字啦！最后一步，编码！嘿，这就像是给那些已经量化好的数字穿上一件特定的衣服，让它们能在数字世界里好好待着，还能被准确无误地传递和识别。
编码就是给这些数字一个特定的代码，让它们有了自己的身份标识。
这就好比每个人都有自己的名字一样，好记又好用！这三个步骤啊，就像是一场奇妙的旅行，采样是出发，量化是在路上的探索，编码就是到达目的地啦！它们相互配合，缺一不可。
没有采样，就没有后面的一切；没有量化，数字就没那么准确；没有编码，信号就没法好好传递。
你想想看，要是没有这三个步骤，咱的手机怎么能打电话呀，电视怎么能播节目呀，电脑怎么能处理那么多信息呀！这信号数字化可真是太重要啦！它就像一个神奇的魔法，把现实世界的信号变成了数字世界的宝贝。
所以说呀，咱可得好好了解了解这三个步骤，知道它们是怎么工作的，这样咱才能更好地享受科技带来的便利呀！别小看了这小小的信号数字化，它背后的学问可大着呢！你说是不是呀？。
通信基本导论第四章信号的数字化处理技术
• 点位图
用像素点描述的自然影像
8
• 位图是指由像素点阵组成的画面 • 位图的属性
• 分辨率
• 显示分辨率：显示屏能够显示出的像素数目 • 图像分辨率：指图像的像素密度
• 像素深度：指存储每个像素所用的二进制位数,像
素深度决定了彩色图像的每个像素可能的颜色数， 或者灰度图像的每个像素可能的灰度级数。
通 信基本 导 论
第四章信号的数字化处理技术
主要内容
• 4.1 模拟信号的数字化 • 4.2 多路复用技术
3
2020/2/29
4.1 模拟信号的数字化
• 4.1.1 A/D变换 • 4.1.2 D/A变换
4
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4.1.1 A/D变换
• 模拟信号的数字化过程包括
• 抽样：在时间上将模拟信号离散化； • 量化：在幅度上将模拟信号离散化； • 编码：将抽样、量化后的信号转换
fn
FDM系统－－接26 收器
解调器 fn
mn(t)
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举例2：ADSL接入
SPLITTER
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• 在家庭用户一侧，POTS分线器(POTS SPLITTER)用于电话 和计算机信号的合成/分离，POTS是PLAIN OLD TELEPHONE SERVICE的缩写；ADSL MODEM用于计算机信号与模拟信 号之间的调制/解调。NSP(网络服务提供商)一侧的核心 部分是DSLAM(数字用户线接入复用设备)，它实现网络 交换机/电话交换机与多条ADSL线路之间的互连，逻辑 上由多个POTS分线器和ADSL MODEM组成。
• 解决方案：采用复用技术
• 多路复用的定义：为提高信道利用率，使多个信号在同一信道传
现代通信原理PPT课件第4章+模拟信号数字化
Ts
n
M ( f nfs)
瞬时取样频谱特点：
1）抽样后信号频谱也是无穷多个在频率上位移为n f s
的原信号频谱所组成。
2）抽样后信号频谱包含有原信号频谱的全部信息。
3 ) 各 频 谱 幅 度 被 系 数 S a ( f )加 权 。
4)加 权 系 数 Sa(f),是 T 频 s率 f的 函 数 ， 因 此 被 它
矩形窄脉冲序列
g (t)
A
0
t ,
2
2
Ts
m (t) M ( f )
m g (t) M g ( f )
g Ts (t) G Ts ( f )
先求
GTs ( f )：
GTs ( f ) Vn ( f nf s ) 矩 形 窄 脉 冲 序 列 频 谱 n
式中
Vn
1 Ts
4 ) 加 权 系 数 A T sS a (n fs), 仅 随 n 变 化 而 变 化 。 n 越 大 加 权 系 数 越 小 ; 5 ) 增 大 加 权 系 数 相 应 增 大 ， 但 衰 减 加 快 ， 频 谱 向 低 频 集 中 ， 带 宽 减 小 。
2. 平顶取样
m (t)
m s(t)
如果对某一时间连续信号抽样，当抽样速率达到一定 的数值，那么根据这些样值就能准确地还原原信号。
两点疑问：
第一，原信号出现小尖峯,取样定理是否还 成立？
第二，从电路角度，如何恢复原信号？
4.1抽样定理
4.1.1抽样定理及其证明
1. 抽样定理的表述：
设有一个频带限制在 (0 : f )Hz 内的 h
n
1 Ts
ASa(nfs)(
f
nfs)
A
声音信号的数字化过程
声音信号的数字化过程声音是一种由空气震动产生的机械波，具有频率和振幅两个基本特征。
为了将声音信号进行处理、存储和传输，需要将其转化为数字信号，即进行数字化处理。
声音信号的数字化过程可以分为采样、量化和编码三个步骤。
首先是采样过程。
采样是指在时间上对连续的声音信号进行离散化处理，将其转化为一系列离散的采样值。
采样过程需要以一定的频率进行采样，采样频率越高，采样点越多，对原始声音信号的还原就越精确。
常用的采样频率为44.1kHz或48kHz，这是为了满足人耳对声音的听觉需求而设定的。
接下来是量化过程。
量化是指对采样得到的离散采样值进行幅度的离散化处理，将其转化为一系列离散的量化值。
量化过程需要确定一个量化级别，即将连续的幅度范围划分为有限个离散的幅度值。
量化级别越高，对声音信号的还原就越精确，但同时会增加数字化后的数据量。
通常采用的量化级别为16位或24位，分别对应于2^16和2^24个离散的幅度值。
最后是编码过程。
编码是指将量化后得到的离散量化值转化为二进制数，以便计算机进行处理。
常用的编码方式有脉冲编码调制（PCM）和脉冲编码调制（PCM）。
PCM是将每个量化值直接转化为对应的二进制数，而DPCM则是通过利用前一采样值与当前采样值之间的差异来进行编码，可以进一步减小数据量。
编码后的数字信号可以通过存储介质或网络传输等方式进行处理和传输。
声音信号的数字化过程使得我们能够方便地对声音进行处理、存储和传输。
数字化后的声音信号可以通过计算机进行音频编辑、混音等处理，也可以方便地存储在数字设备中，如CD、MP3等。
此外，数字化的声音信号还可以通过网络传输，使得人们可以随时随地地进行语音通信和音乐分享。
然而，声音信号的数字化过程也存在一些问题。
首先是采样过程可能会引入采样误差，特别是在采样频率较低或声音信号频率较高的情况下。
其次是量化过程可能会引入量化误差，即由于量化级别有限而导致的信号失真。
此外，编码过程也可能会引入编码误差，特别是在使用压缩编码算法时。
模拟信号的数字化
模拟信号的数字化一、 实验原理与目的模拟信号的数字化包括:抽样，量化和编码。
本文主要是对模拟信号从采样到量化再到编码的整个过程做一个比较全面的matlab仿真，同时也对不同的采样频率所采取的信号进行了比较。
模拟信号首先被抽样，通常抽样是按照等时间间隔进行的，虽然在理论上并不是必须如此的。
模拟信号抽样后，成为了抽样信号，它在时间上离散的，但是其取值仍是连续的，所以是离散的模拟信号。
第二步是量化，量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值是离散的。
故量化信号已经是数字信号了，它可以看成多进制的数字脉冲信号。
第三步是编码，最基本的和最常用的编码方法是脉冲编码调制（PCM ），它将量化后的信号变成二进制码。
由于编码方法直接和系统的传输效率有关，为了提高传输效率，常常将这种PCM 信号进一步作压缩编码，再在通信系统中传输。
二、 抽样抽样：在等时间间隔T 上，对它抽取样值，在理论上抽样可以看作是用周期单位冲激脉冲和模拟信号相乘，在实际上是用周期性窄脉冲代替冲激脉冲与模拟信号相乘。
对一个带宽有限的连续模拟信号进行抽样时，若抽样速率足够大，则这些抽样值就能够完全代替原模拟线号，并且能够由这些抽样值准确地恢复出原模拟信号。
因此，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输这些离散的抽样值，接受端就能恢复原模拟信号。
描述这一抽样速率条件的定律就是著名的抽样定律，抽样定律为模拟信号的数字化奠定了理论基础。
抽样定律指出采样频率是：2sH ff对于本文中的信号定义为()(sin)s t A t 其中2ft 。
三、 量化模拟信号抽样后变成在时间上离散的信号，但是仍然是模拟信号，这个抽样信号必须经过量化后成为数字信号。
本文主要采用的是均匀量化，设模拟信号的取值范围是在a 和b 之间，量化电平时M，则在均匀量化时的量化间隔为b a M且量化区间的端点为i a i m若量化输出电平是i q取为量化间隔的中点，则：12i i im m q显然，量化输出电平和量化前信号的抽样值一般不同，即量化输出电平有误差。
数字信号
通信系统可以分为模拟和数字通信系统两大类。
数字通信系统有很多优点，应用非常广泛，已经成为现代通信的主要发展趋势。
自然界中很多信号都是模拟量，我们要进行数字传输就要将模拟量进行数字化，将模拟信号数字化，处理可以分为抽样，量化，编码，这三个步骤。
下图是模拟信号数字传输的过程原理图：下图是模拟信号数字化过程：1.1抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值得过程。
抽样定理：设一个频带限制的（0，fit）Hz内的时间连续信号m（t）如果它不少于2fit次/s的速率进行抽样，则m（t）可以由抽样值完全确定。
抽样定理指出，由样值序列无失真恢复原信号的条件是fs大于等于2fit，为了满足抽样定理，要求模拟信号的频谱限制在0~fit之内。
为此，在抽样之前，先设置一个前置低通滤波器，将模拟信号的带宽限制在fit以下，如果前置低通滤波器特性不良或抽样频率过低都会产生折叠噪声。
抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。
抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号灯频谱无混叠。
取样分为冲激取样和矩形脉冲取样，这里只详细介绍冲激取样的原理和过程，矩形脉冲取样的原理和冲激取样的是一样的，只不过取样函数变成了矩形脉冲序列。
数学运算与冲激取样是一样的。
冲激取样就是通过冲激函数进行取样。
上图就是简化的信号转换离散的数字信号抽样过程，其中f（t）是连续的时间信号，也就是模拟信号，在送到乘法器上与s（t）取样脉冲序列进行乘法运算，事实上取样脉冲序列就是离散的一个个冲激函数，右边部分的fs（t）就是变成了一个个离散的函数点了。
下面给出抽样的数字运算过程。
下面给出抽样过程的冲激抽样的函数过程：因此：另外要注意的是，采样间隔的周期要足够的小，采样率要做够的大，要不然会出现如下图所示的混叠现象，一帮情况下TsWs=2π，Wn>2Wn。
1.2对离散数字信号序列量化量化就是利用预先规定的有限个电平来表示模拟信号抽样值得过程。
第四章-信号的数字化处理技术精品PPT课件
统计时分复用STDM
TDM的缺点：某用户无数据发送，其他用户也不能占用该时 隙，将会造成带宽浪费。
改进：用户不固定占用某个时隙，有空时隙就将数据放入。 用于分组交换和ATM交换 标志化信道：每个分组前附加标志码，标示输出端。各个分
FDM系统－－接收器
解调器 fn
mn(t)
20
3.2.2 时分复用
原理
利用各信号在时间上的不相互重叠达到在同一 信道上传输多路信号；
将整个信道传输信息的时间划分为若干时间片 （时隙），不同时隙分给不同的用户；
每路用户在自己的时隙内独占信道进行数据传 输
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时分复用
时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时 分复用
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4.2.0 多路复用技术概述(3)
解决方案：采用复用技术 多路复用的定义：为提高信道利用率，使多个
信号在同一信道传输而不互相干扰
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4.2.0 多路复用技术概述(4)
基本模型
n个输入
MUX
1条物理链路，n个逻辑信道
DEMUX
复用模型
基本过程
复用：复用器 传输：n个独立的信道 解复用：分用器
5
4.1.2 D/A变换
与A/D变换过程相反
首先经过解码过程，所收到的信息重新组成原 来的样值，最后再恢复成原来的模拟信号。
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t 6
4.2 多路复用技术
4.2.0 基本概念 4.2.1 频分复用 4.2.2 时分复用 4.2.3 码分复用 4.2.3 波分复用
简述模拟信号数字化的过程
模拟信号数字化的过程
模拟信号数字化的过程主要包括以下三个步骤：采样、量化、编码。
1. 采样
采样是模拟信号数字化的第一步。
在这个过程中，我们通过将模拟信号的连续时间域离散化为离散时间点的方式，将模拟信号转化为数字信号。
这个过程被称为采样。
采样频率是离散时间点之间的时间间隔，它需要根据模拟信号的频率范围和所需的数字信号精度来确定。
2. 量化
在采样之后，我们需要将采样得到的信号进一步转化为数字值。
这个过程被称为量化。
在量化过程中，我们通过将采样得到的信号值与一组预定的量化电平进行比较，并将最接近的量化电平分配给采样值。
这个过程会将连续的模拟信号值转化为离散的数字值。
3. 编码
最后一步是编码。
在编码过程中，我们将离散的量化值转化为二
进制数字码，以便于计算机处理和存储。
编码方式可以根据需求选择，比如简单的二进制编码、补码、偏移编码等。
总结
模拟信号数字化的过程包括采样、量化和编码三个步骤。
通过这个过程，我们可以将连续的模拟信号转化为离散的数字信号，以便于计算机处理和存储。
采样频率、量化电平和编码方式需要根据具体的应用需求来确定。
语音信号数字化的基本流程
语音信号数字化的基本流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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4.4 信号数字化
• 为了避免混叠以使采样处理后仍有可能准确 反映其原信号，采样频率必须大于处理信号 中最高频率的二倍，即有 fS 2f C ，这就是采样 定理。在实际工作中，采样频率的选择往往 留有余地，一般应选取为处理信号中最高频 率的3～4倍。另外，如果我们能够确定测量 信号中的高频部分是由干扰噪声引起的，为 了满足采样定理而且不至于使采样频率过高， 可以对被测信号先进行低通滤波处理。
2
=
2 2
1 2 d = 12
2
• 若设模数转换器的位数为N，采用二进制编码， 转换器的转换范围为±V，则可以表示出相邻 电平之间的增量：
V = N-1 2
• 实际全量程内的相对量化误差为：
= 1 100% N-1 2
• 量化误差是叠加在采样信号上的随机误差
4.4 信号数字化
１、数字系统具有稳定性和灵活性。系统特性不会 随环境条件变化而变化，处理能力比模拟系统灵 活，可以完成模拟系统难以完成的任务，如解卷 积等
信号调理 A/D 转换 计算机 结果输出
数字信号处理一般步骤
１、预处理 ２、A/D 转换（采样和量化） ３、选择窗函数，信号截断 ４、利用数字信号处理软件处理信号 ５、显示或记录
4.4.3 截断、泄漏和窗函数
• 计算机只能计算有限长序列，必须从采样后 的数据中截取一段，这等于将采样信号乘以 一个矩形窗函数。
在卷积中，W(f)的旁瓣引起新频谱的皱波。
• 由于W( f )为一个频带无限的函数，所以 即使x( t )为限带信号，截断后的频谱必 然为无限带宽的函数，说明信号的能量 分布扩展了；而且由于截断后的信号是 无限带宽信号，所以无论采样频率选择 的多高，都不可避免地产生混频，由此 可见，信号截断必然会导致一定的误差， 这一现象称为泄漏。
数字电视原理第4章图像信号的数字化
采用数据压缩算法对图 像信号进行压缩，以减 少数据量，常见的压缩 技术有H.264、H.265 等。
05 图像信号的传输与存储
图像信号的传输方式
有线传输
通过同轴电缆、光纤等有线介质传输图像信号，具有传输稳定、 抗干扰能力强等优点。
无线传输
利用电磁波在空气中传播图像信号，包括地面无线传输和卫星传输 等方式，具有覆盖范围广、灵活性强等优点。
扫描采集
通过扫描仪将图像转换为 数字信号，适用于纸质文 档和图片的数字化。
压缩采集
采用压缩技术对图像信号 进行压缩，便于存储和传 输。
图像信号的采集原理
光电转换
将景物反射的光线转换为 电信号，这是摄像机采集 图像信号的基本原理。
扫描转换
通过扫描方式将图像转换 为电信号，通常采用逐行 扫描或隔行扫描方式。
网络传输
通过互联网传输图像信号，具有传输速度快、可实现实时传输等优 点，但易受到网络状况影响。
图像信号的传输原理
模拟信号传输
将图像信号转换为模拟信号，通过传输介质传输，再在接收 端还原成图像。模拟信号传输方式简单，但易受到干扰和损 失。
数字信号传输
将图像信号转换为数字信号，通过传输介质传输，再在接收 端还原成图像。数字信号传输方式具有抗干扰能力强、失真 小、易于加密等优点。
04 图像信号的编码
图像信号的编码方式
模拟图像信号编码
将模拟图像信号转换为数字信号的过 程，通常采用采样、量化和编码三个 步骤。
数字图像信号编码
对已经数字化的图像信号进行压缩编 码，以便于存储和传输。常见的数字 图像信号编码标准有JPEG、MPEG等 。
图像信号的编码原理
采样
按照一定的规律，每隔一定时间 间隔对模拟图像信号进行取样， 将连续的模拟信号转换为离散的
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第四讲信号的数字化过程
随着数字电子技术的飞速发展，特别是信息技术的发展与普及，数字电视、液晶屏、数字音频、网络视频等用数字电路处理模拟信号的应用越来越广泛。
自然界中存在的声音、电压、电流、温度、时间、速度、压力以及利用摄像机摄制的反映客观世界的图像都是连续变化的模拟量，为让计算机等数字设备能够识别这些自然物理量并保证模拟设备和数字设备之间的有效通信，则需要在连续的模拟量和离散的数字量之间进行转换。
本讲中，我们将要对模拟信号的数字化过程进行学习，了解模数转换和数模转换的原理和过程。
AV系统中，前端信号源设备最初多以模拟电信号形式生成音视频信号，在之后对信号的处理、传输和接收过程中则可能要进过一次或多次模数转换或数模转换。
信号的数字化实际上需要进过采样、保持、量化和编码四个过程，这样得到的数字信号可以通过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传输，并在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，再经过后置滤波又恢复成原来的模拟信号。
信号的数字化过程又称为脉冲编码调制。
一、信号采样
采样是对模拟信号进行周期性抽取样值的过程，即把随时间连续变化的信号转换成在时间上断续、在幅度上等于采样时间内模拟信号大小的一串脉冲（数码信号），采样间隔时间T称为采样周期，单位是秒，采样频率f=1/T，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，单位是赫兹（Hz）。
为了保证
在采样之后数字信号能完整地保留原始信号中的信息，能不失真地恢复成原模拟信号，采样频率应不小于输入模拟信号频谱中最高频率的两倍。
一般实际应用中采样频率为信号最高频率的5至10倍。
显然，采样频率越高，采样输出的信号就越接近连续的模拟信号。
在数字音频领域，常用的采样率有：
8,000 Hz 电话所用采样率；
22,050 Hz 无线电广播所用采样率，称为广播音质；
44,100 Hz 音频 CD, 电脑声卡，也常用于 MPEG-1 音频（VCD,
SVCD, MP3）所用采样率；
48,000 Hz 数字电视、DVD、DAT、电影和专业音频所用的数字声音所用采样率；
96,000 或192,000 Hz DVD-Audio、HD-DVD （高清晰度DVD）。
采样频率越高，获得的声音文件质量越好，占用磁(光)盘的空间也就越大。
一首CD音质的歌曲会占去45M左右的盘空间。
正弦波表示输入的模拟信号，黄色方格代表采样后得到的脉冲信号，二者越吻合说明采样结果越好
二、采样保持
由于A/D转换需要一定的时间，所以在每次采样结束后，应保持采样电压值在一段时间内不变，直到下一次采样开始，以便对模拟信号进行离散处理。
这就要在采样后加上保持电路，一般来说，采样和保持通常做成一个电路。
三、量化
采样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，但脉冲的幅度仍然是模拟的，还必须进行离散化处理，才能最终用数码来表示。
对幅值进行舍零取整的处理，这个过程称为量化。
量化有两种方式，一种是在取整时只舍不入，即0～1伏间的所有输入电压都输出0伏，1～2伏间所有输入电压都输出1伏等。
采用这种量化方式，输入电压总是大于输出电压；另外一种量化方式是在取整时有舍有入，即0～0.5伏间的输入电压都输出0伏，0.5～1.5伏间的输入电压都输出1伏，采用有舍有入法进行量化，误差较小。
四、编码
采样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字编码脉冲，这一过程称为编码，最简单的编码方式是二进制编码。
具体说来，就是用比特二进制码来表示已经量化了的样值，每个二进制数对应一个量化值，然后把它们排列，得到由二进制脉冲组成的数字信号流，即用0和1的二进制码构成数字音视频文件。
编码过程在接收端，可以按所收到的信息重新组成原来的样值，再经过低通滤波器恢复原信号。
抽样频率越高，量化比特数越大，数码率就越高，所需要的传输带宽就越宽。
将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D转换器或ADC）；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称D/A转换器或DAC），A/D转换过程实际上是对连续模拟信号进行采样、保持、量化和编码的过程，通过采样把连续的信号变成离散的信号，再把离散的信号按二进制进行量化和编码。
当前，A/D转换器和D/A 转换器已成为音视频系统中不可缺少的接口电路。