B16 - 類比與數位世界


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數位化

  
  我們的生活環境中充滿各種「訊號」,這些訊號可分為兩種,即「類比訊號」和「數位訊號」。原本在大自然中的任何訊號都屬於「類比訊號」,例如耳朵聽到的聲音、眼睛看見的影像、皮膚感受的溫度;隨著資訊科技的發展,人類將「類比訊號」加工後,產生以「0」與「1」作為傳遞訊號的方式,稱為「數位化」。這些數位化後的訊號即為「數位訊號」,例如電腦儲存的資料、手機傳送的訊息等。這兩種訊號有什麼差別?而人們又如何處理這些訊號呢?

  我們可以把「類比訊號」想像成溜滑梯,動作是連續性的;而「數位訊號」是爬樓梯,只有靜止不動(以「0」表示)和上了一階(以「1」表示)兩種,動作是不連續性的。如〈圖一〉所示,「數位化」就是將連續性的「類比訊號」轉變成「數位訊號」。

〈圖一〉「數位化」的過程
圖片來源:痞客邦[資訊小知識] 類比訊號 VS 數位訊號
https://ittoos25.pixnet.net/blog/post/305288699#google_vignette

  不論哪一種類比訊號數位化以後,都只剩下0與1兩種訊號,0與1本身並沒有任何意義,而是利用0與1的「排列順序」來代表一個文字、一段聲音或是一張圖片,此時才別具意義。

  以前人們使用傳統底片相機拍攝人像和風景,沖洗出來的相片(這些相片是「類比訊號」)放久後會泛黃或發霉,並需要較大的保存空間(如相簿);而我們現在用手機或數位相機拍攝的相片(這些相片是「數位訊號」)存到電腦後,容易儲存、複製、加工、轉換與傳送,也不容易損壞。

  將相片「數位化」時可選擇不同的解析度。解析度越高,代表包含的0與1訊號越多,影像會越清楚,所需容量也越高。〈圖二〉顯示同樣大小的區域,不同的解析度呈現的影像。〈圖三〉為人像在數位化後,經由不同的解析度所呈現的效果。

〈圖二〉同一區域,不同解析度的影像比較
圖片來源:pngwing
https://www.pngwing.com/en/free-png-tsmis

〈圖三〉解析度愈高,相片愈清晰,所需容量也越高

  「數位世界」可以帶給我們很多方便、效率和創新的可能。就像把一本圖畫書掃描進電腦,不但可以用平板看、放大、畫畫,還可以分享給很多人,甚至變成會動的動畫。這就是「把實體世界轉成數位」的魔法。


  學 習 任 務 

你知道CD、MP3是怎麼取代卡帶的嗎?為什麼以前的照片容易泛黃,而數位相片卻能保存很久?一起來了解數位科技如何改變我們的聲音、影像和生活方式。

1. 類比訊號的特色是什麼?
2. 下列哪些是數位訊號的好處?(複選)
3. 以下有關數位化後的相片,哪些是正確的?(複選)
4. 以下敘述,哪些是正確的?(複選)
請繼續閱讀「由類比生活進入數位生活」。