基础知识来了 话说AD/DA转换、模拟、数字

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基础知识来了 话说AD/DA转换、模拟、数字 [复制链接]

    A 是ANALOG，模拟；D是DIGITAL，数字。

　　AD（A/D），模数转换；DA（D/A），数模转换。声音由震动产生，例如，最简单的简谐振动，其运动表现为正弦/余弦波，连续的波形。

　　经过拾音器的声电转换，机械振动信号转换为波形近似的连续电信号。数字计算机不能直接处理连续信号（计算机科学称之为模拟信号），需要进行AD转换，以一定频率对模拟信号进行采样，也就是记录一定时间间隔的波形振幅值就像你在纸上画正弦波先描几个横坐标等距的点一样以模拟连续信号。

　　采样后模拟出的波形与原始波形之间的误差称为采样噪音（数字噪音的一种）。

　　音箱要发出声音，需要连续的电波使音盆的磁圈振动（电声转换），也就是说，计算机需要对音箱输出模拟信号，于是要进行反向的转换即DA转换。

　　板载声卡也好，专业设备也好，都会有AD/DA芯片，往往是核心芯片之一。视频上，DV拍摄也是在做AD转换，输出到CRT也要进行DA转换。

　　其他各种数据依次类推。

　　D/A是一种芯片或电路有一个数字输入端口，有一个模拟输出端口，模拟输出端口上的电平是根据当前数字输入端口上的数据来控制的；

　　A/D也是一种芯片或电路，正好反过来，模拟端是输入，数字端是输出，芯片会测量模拟输入端的电平然后输出相应的数字到输出端。

　　D/A就好比一个可以自动调节电压的直流电源 A/D就像一个自动输出电压数值的电压表，如果D/A数字输入上的数字变化的频率非常快，比如快到每秒钟变化44000次，那么模拟输出端就会形成近似“连续”的信号，再经过滤波整形，然后把它接到放大器上进行放大后推动扬声器就能发出声音了，这个“44000”就是所谓的“采样率”；

　　反之，如果A/D检测输入端电平变化的频率足够快，比如也是快到每秒钟变化44000次，那么这个输入的电信号的就可以被转化成一串连续的数字，把这些个数字在磁盘上记录下来，比如说这个输入的电信号可以来自一支话筒，下次再以一样的频率和顺序通过D/A再换回去，再滤波整形放大，接喇叭，那不就把之前话筒拾进来的声音又给还原了嘛~~ 这个“44000” 也就这个A/D的“采样率”。

　　A/D和D/A还有一个重要指标是采样深度，通常的数字输入或输出端最大能输出多大的数字就像万用表的量程用1M欧姆的量程去量1欧姆的电阻肯定是量不出来的 总之采样深度越大 A/D和D/A就越灵敏、越精细采样深度用“位（bit）”表示它数字端口表示可以处理的最大“数字”以二进制形式进行表述时的“位”数。

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     数字信号和模拟信号本身是不相通的，就是彼此都不懂对方，通过AD/DA来达到互通的目的。你用电脑放MP3音乐，MP3是数字格式的对吧？所以需要解码成模拟信号给后级设备，那么中间有个关键的解码环节就是数模转换，这个过程就是DA了。

　　自然界的声音是由震动产生的，产生以后由空气传播，传到拾音设备（话筒），话筒把震动转化成有强弱变化的电信号。这就是模拟信号了。

　　模拟信号是有强弱变化的电流……电脑里存储不了这种信号。所以要把这种电流的强弱变化通过另一种方式表达。于是就有了AD。它把电流强弱的变化翻译成了二进制代码存储在电脑里面。这就是数字信号，在电脑里面对声音进行处理的时候也是以数字信号来运算的。

　　电脑播放音频文件的时候，电脑内部的数字信号通过DA又还原成了电流的强弱。这种电流的强弱变化又推动扬声器的单元来震动……就产生声音了。

　　再通俗点说这个转换过程就是把一种语言翻译成另一种语言，专业的AD/DA好比专业的翻译，比普通人译的更快，更精确罢了。

　　如果把人耳理解为一种模拟设备，如果要听懂数字信号（比如WAV，CD，等），就需要一次AD转换，比如用CD播放机播放，好的声卡和CD播放器转换的更精确，还原的更真实。

　　模拟合成器是使用模拟分离元件电路，通过振荡电路震荡来产生声音的合成器。模拟合成器又根据声音合成方式不同分为加法合成器（也就是多振荡器相加），减法合成器（使用滤波器塑型）和FM合成器（使用FM调制方式合成）等。

　　而数字合成器使用的是DSP技术，你说的采样合成器只是数字合成器的一部分，还有一种叫模拟建模合成器，比如Virus,Nord Lead等，这类合成器是使用DSP技术去仿真模拟合成器的工作的。

　　再补充一下，数字和模拟的转换。

　　所谓模拟音频，指得是我们日常能够见到的声音信号，包括在线缆内传输的电信号，它们共有的特点是信号是连续不断的！

　　打个比方，你在家里大喊一声，这就是一个模拟信号。当你把这个信号录制进数字录音机时，要经过如下的过程。首先，信号会带动麦克风的膜片震动，膜片的震动也是一个模拟的过程！

　　同时，麦克风将你的声信号通过动圈或电容的方式转换成电信号，其中电容方式的转换在话筒部分会有一极放大，接着这个信号会通过你的线缆进入话放，这个过程依旧是模拟的，因为信号是连续不断的。接着话放会将信号的振幅放大，下一步就是所谓的A/D转换了，承担这个转换的往往是一些专为音频使用的模拟数字转换芯片。在这个芯片中，连续的模拟信号将经过采样和量化，也就是分别在时间和振幅上进行切割，并最终转换成数字信号。

　　如果你的数字录音机录制的是wav格式，则这个数字信号还要经过PCM编码，最终就变成了你录音机中录制的文件。数字信号的优点是比较难受到干扰，因为它储存的是波形的振幅绝对值，而非实际的波形振幅。

　　当回放声音到扬声器时就需要D/A转换了，因为扬声器回放出真实的声音，他是连续不断的！

　　所有真实的声音都是模拟的！同样道理，数字信号经过还原，重新变成模拟的电信号馈给您的喇叭！这样就可以听到刚才的大喊声了！

　　关于采样率与采样精度，一个是时间上的，一个是振幅上的。采样率决定了每秒种采样的次数，采样精度决定了数字信号的动态范围！比如16Bit就是96dB，超过96dB的动态就会造成失真！

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不错。很基础。