数字化

更新时间:2024-09-05 13:56

数字化,是将信息转换为数字(即计算机可读)格式的过程,是指将任何连续变化的输入如图画的线条转化为一串分离的单元,在计算机中用0和1表示。通常用模数转换器执行这个转换。

含义

数字化,即是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据,再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型,把它们转变为一系列二进制代码,引入计算机内部,进行统一处理,这就是数字化的基本过程。

基础

当今时代是信息化时代,而信息的数字化也越来越为研究人员所重视。早在40年代,香农证明了采样定理,即在一定条件下,用离散的序列可以完全代表一个连续函数。就实质而言,采样定理数字化技术奠定了重要基础。

优缺点

优点

1、数字信号模拟信号相比,前者是加工信号。加工信号对于有杂波和易产生失真的外部环境和电路条件来说,具有较好的稳定性。可以说,数字信号适用于易产生杂波和波形失真的录像机远距离传送使用。数字信号传送具有稳定性好、可靠性高的优点。

2、数字信号需要使用集成电路(IC)和大规模集成电路(ISI),而且计算机易于处理数字信号。数字信号还适用于数字特技图像处理

3、数字信号处理电路简单。它没有模拟电路里的各种调整,因而电路工作稳定、技术人员能够从日常的调整工作中解放出来。例如,在模拟摄像机里,需要使用100个以上的可变电阻。在有些地方调整这些可变电阻的同时,还需要调整摄像机的摄像特性。各种调整彼此之间又相互有微妙的影响,需要反复进行调整,才能够使摄像机接近于完善的工作状态。在电视广播设备里,摄像机还算是较小的电子设备。如果摄像机100%的数字化,就可以不需要调整了。对厂家来说,降低了摄像机的成本费用。对电视台来说,不需要熟练的工程师,还缩短了节目制作时间。

4、数字信号易于进行压缩。这一点对于数字化摄像机来说,是主要的优点。

缺点

1、数字信号本身与模拟信号相比,确实受外部杂波的影响较小,但是它对被变换成数字信号的模拟信号本身的杂波却无法识别。因此,将模拟信号变换成数字信号所使用的模/数(A/D)变换器是无法辨别图像信号和杂波的。

2、由于数字化处理会造成图像质量的损伤。换句话说,经过模拟→数字→模拟的处理,多少会使图像质量有所降低。严格地说,从数字信号恢复到模拟信号,将其与原来的模拟信号相比,不可避免地会受到损伤。这一点与下面的缺点有着密切的联系。

3、模拟信号数字化以后的信息量爆炸性地膨胀。为了将带宽为(f)的模拟信号数字化,必须使用约为(2f+α)的频率进行取样,而且图像信号必须使用8比特(比特就是单位脉冲信号)量化。

具体地说,如果图像信号的带宽是5MHz,至少需要取样13×106至14×106次(13M至14M次),而且需要使用8比特来表示数字化的信号。因此,数字信号的总数约为每秒1亿比特(100M比特)。且不说这是一个天文数字,就其容量而言,对集成电路来说,也是难于处理的。

因此,这个问题已经不是数字化本身的问题了。不过,为了提高数字化图像质量,还需要进一步增加信息量。这就是数字化技术需要解决的难题,同时也是数字信号的基本问题。

应用

在数字化保护与利用方面,平遥县以国保单位双林寺、镇国寺古建筑及彩塑壁画数字化为突破口,开展了数字化信息采集、绘制和录入工作,获取了完善的数字化档案资料,为保护修缮提供了基础数据支撑。

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