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[科普知识] 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

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发表于 2019-7-10 10:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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https://www.bilibili.com/video/av58415903
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发表于 2019-7-11 23:49 | 显示全部楼层
不错的科普,希望更多人看看
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发表于 2019-7-12 11:54 | 显示全部楼层
主要方法就是降低分辨率和帧数,降低数据量。
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发表于 2019-7-12 12:12 | 显示全部楼层
感觉不可思议,60年代就可以实现月球登陆直播,真是得到了变形金刚的技术了。
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发表于 2019-7-12 12:55 超大游击队员 | 显示全部楼层
专业评贴 发表于 2019-7-12 12:12
感觉不可思议,60年代就可以实现月球登陆直播,真是得到了变形金刚的技术了。


有人说这是模拟新号,现在基本是数字信号,如果当年用数字信号,可能就没法直播了。

哪位给科普一下模拟信号和数字信号的区别?

我注意到2000年以前,电视机还用室外天线时,画面上时不时有雪花,后来换成有线电视以后,就没雪花了,这是模拟信号和数字信号的一个区别吗?
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发表于 2019-7-12 14:49 超大游击队员 | 显示全部楼层
xh44 发表于 2019-7-12 12:55
有人说这是模拟新号,现在基本是数字信号,如果当年用数字信号,可能就没法直播了。

哪位给科普一下 ...

你说的这个更多的是有线和无线信道的区别。数字信号差的时候是马赛克和卡顿。
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发表于 2019-7-12 14:57 超大游击队员 | 显示全部楼层
xh44 发表于 2019-7-12 12:55
有人说这是模拟新号,现在基本是数字信号,如果当年用数字信号,可能就没法直播了。

哪位给科普一下 ...

通过压缩和编码,同样的通讯链路,典型情况下,一路模拟电视信号的条件,可传五六路同等感官质量的数字电视。不过具体得看环境。这个比例是经验数据,参考自卫星和有线电视的模拟数字电视的频道分配方案。
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发表于 2019-7-12 15:11 超大游击队员 | 显示全部楼层
xh44 发表于 2019-7-12 12:55
有人说这是模拟新号,现在基本是数字信号,如果当年用数字信号,可能就没法直播了。

哪位给科普一下 ...

作为对比,嫦娥对地下行有最高4Mbps的数传能力。360p的数字电视可传8路。换算下,这个水平的模拟电视信号,能传1.3路,阿波罗当年那个破视频质量比360p差多了,帧数还低,画幅也小,传输更不在话下
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发表于 2019-7-12 18:29 超大游击队员 | 显示全部楼层
孤岛田橫 发表于 2019-7-12 14:57
通过压缩和编码,同样的通讯链路,典型情况下,一路模拟电视信号的条件,可传五六路同等感官质量的数字电 ...

谢谢,虽然我还是整不明白数字信号和模拟信号的区别。
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 楼主| 发表于 2019-7-12 21:05 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

xh44 发表于 2019-7-12 18:29
谢谢,虽然我还是整不明白数字信号和模拟信号的区别。

明显是数字信号啊,阿波罗直播用的视频和其他数据使用统一S波段下行,经过了重新编码,只能是数字信号才能支持。
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发表于 2019-7-12 21:39 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

xh44 发表于 2019-7-12 18:29
谢谢,虽然我还是整不明白数字信号和模拟信号的区别。

百度很简单。
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发表于 2019-7-12 22:39 超大游击队员 | 显示全部楼层
宇宙神2 发表于 2019-7-12 21:05
明显是数字信号啊,阿波罗直播用的视频和其他数据使用统一S波段下行,经过了重新编码,只能是数字信号才 ...

我是搞不清楚数字信号和模拟信号的区别。
阿波罗当年视频是模拟信号也是听别人说的。
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 楼主| 发表于 2019-7-12 23:33 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

xh44 发表于 2019-7-12 22:39
我是搞不清楚数字信号和模拟信号的区别。
阿波罗当年视频是模拟信号也是听别人说的。

数字信号都是离散量,模拟信号是连续量,用数字信号可以模拟出来模拟信号,比如一个模拟正弦波信号,可以用一系列很细小的柱状图数字信号来代替。
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发表于 2019-7-13 00:44 超大游击队员 | 显示全部楼层
模拟信号要非常大的功率才能保证信噪比。
     
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发表于 2019-7-13 06:27 超大游击队员 | 显示全部楼层
宇宙神2 发表于 2019-7-12 23:33
数字信号都是离散量,模拟信号是连续量,用数字信号可以模拟出来模拟信号,比如一个模拟正弦波信号,可以 ...

你说的这个,一般人也不知道它代表着什么啊。

能不能从楼楼上的传输功率、带宽、电磁波频率、天线形制、天线大小等浅显的领域讲讲。
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发表于 2019-7-13 06:28 超大游击队员 | 显示全部楼层
yaoyuan7310 发表于 2019-7-12 21:39
百度很简单。

这个问题其实困扰哥们很久了,说实话,在电磁波领域哥们的天份太差,百度出来的内容,哥们多半看不懂。
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 楼主| 发表于 2019-7-13 09:08 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

xh44 发表于 2019-7-13 06:27
你说的这个,一般人也不知道它代表着什么啊。

能不能从楼楼上的传输功率、带宽、电磁波频率、天线形制 ...

那些跟模拟和数字无关啊,信号的制式是模拟还是数字就是我上面说的区别。数字信号有自己的好处就是抗干扰能力强,视频你要是看过就明白这个只能是数字信号,因为这个信号进行了重组编码用S波段作为统一下行链路,这个只能是数字信号。
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发表于 2019-7-13 19:01 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

xh44 发表于 2019-7-13 06:28
这个问题其实困扰哥们很久了,说实话,在电磁波领域哥们的天份太差,百度出来的内容,哥们多半看不懂。

你把一根绳子一端固定在墙上,抖动另外一端,绳子会形成一个稳定的振荡波型。你要把这个波形的样子描述给电话另外一端的朋友,让他可以自己在纸上画出这个波形的样子。
你该怎么做?
一种办法是你跟他约定你用连续的声音高低表示绳子不同位置的高度:声音大表示位置高,声音小表示位置低。你想唱歌一样不间断的发出一个高低变化的声音,这样你的朋友通过画一条你声音高低变化的连续曲线,就知道了这条绳子大概振动的样子。
另一个办法你报出一系列不同的数字,这些数字表示绳子不同位置的高度,但是你只能描述离散的位置所处的高度,因为你不能把绳子的位置测量的无限小。这样你只能给你的朋友报出一系列离散的数字,你的朋友通过记录这些顺序报出的数据画出一系列的点,然后把这些点连起来就是绳子振动的样子,但是是条折线。
前者是模拟信号传输,后者是数字信号传输。
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发表于 2019-7-13 19:37 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

甲基丙烯酸甲酯 发表于 2019-7-13 00:44
模拟信号要非常大的功率才能保证信噪比。

天线增益做得高也可以保证SNR
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发表于 2019-7-13 19:48 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

宇宙神2 发表于 2019-7-12 21:05
明显是数字信号啊,阿波罗直播用的视频和其他数据使用统一S波段下行,经过了重新编码,只能是数字信号才 ...

当时用的 统一S波段  可能用的是信号复用技术
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发表于 2019-7-14 18:20 超大游击队员 | 显示全部楼层
甲基丙烯酸甲酯 发表于 2019-7-13 00:44
模拟信号要非常大的功率才能保证信噪比。

没这个说法
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发表于 2019-7-14 18:24 超大游击队员 | 显示全部楼层
宇宙神2 发表于 2019-7-13 09:08
那些跟模拟和数字无关啊,信号的制式是模拟还是数字就是我上面说的区别。数字信号有自己的好处就是抗干扰 ...

下的电视是模拟信号
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 楼主| 发表于 2019-7-14 19:57 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

孤岛田橫 发表于 2019-7-14 18:24
下的电视是模拟信号

这跟地月传输时用的技术是两码事。
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发表于 2019-7-14 21:31 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

宇宙神2 发表于 2019-7-12 21:05
明显是数字信号啊,阿波罗直播用的视频和其他数据使用统一S波段下行,经过了重新编码,只能是数字信号才 ...

模拟吧,模拟电视信号同样要经过载波信号调制的过程,控制信号同样要编码调制,S波段没毛病。
·
另外举个例子,阿波罗飞船上使用的导航计算机主频只有1Mhz,以这种水平的电子技术来看,要完成实时的视频数字信号处理怕是很难。
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 楼主| 发表于 2019-7-14 21:48 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

惨死街头 发表于 2019-7-14 21:31
模拟吧,模拟电视信号同样要经过载波信号调制的过程,控制信号同样要编码调制,S波段没毛病。
·
另外 ...

这个说法倒是有道理。
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发表于 2019-7-15 04:03 超大游击队员 | 显示全部楼层
yaoyuan7310 发表于 2019-7-13 19:01
你把一根绳子一端固定在墙上,抖动另外一端,绳子会形成一个稳定的振荡波型。你要把这个波形的样子描述给 ...

谢谢了。也就是说模拟信号更直观,但不是很精确,数字信号更准确,但信息量更大。
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发表于 2019-7-15 15:17 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

一年级学生 发表于 2019-7-15 04:03
谢谢了。也就是说模拟信号更直观,但不是很精确,数字信号更准确,但信息量更大。

应该说模拟信号在传输的过程中更容易失真,而且数字信号更容易实现存储并转发。
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发表于 2019-7-15 15:19 超大游击队员 | 显示全部楼层
yaoyuan7310 发表于 2019-7-15 15:17
应该说模拟信号在传输的过程中更容易失真,而且数字信号更容易实现存储并转发。

好的,我记住这个特性了。
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发表于 2019-7-15 16:12 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

xh44 发表于 2019-7-13 06:28
这个问题其实困扰哥们很久了,说实话,在电磁波领域哥们的天份太差,百度出来的内容,哥们多半看不懂。

模拟量是连续的,比如,你唱个京剧词:啊--------------,这是连续的,是模拟量。用数字量表达就是啊(第一声,停顿)阿(第2声,停顿)阿(第1声,停顿)啊(第3声,停顿)。。。。。。。,其中每个啊的音调,频率等,可以换成数字表达,比如第一个啊表达成一个包含音调,频率的数字量就是(223,225),第二个阿的数字量(266,188),第三个。。。。,这些数字量连续地在标准的时间单位上被送到喇叭上,然后喇叭就能被人听成“啊--------------“,其实数字技术类似于一个机器舞,只不过快到一定程度你无法发现当中的停顿。数字电视的清晰度也是如此。解析画面的数字越多越复杂,画面就越精细。
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发表于 2019-7-16 02:07 | 显示全部楼层
阿波罗语音电视信号都是模拟的,数字信号带宽也就十几ikbps的级别,用于传输飞船和登月舱的数据。
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发表于 2019-7-16 18:43 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

本帖最后由 孤岛田橫 于 2019-7-16 19:27 编辑
xh44 发表于 2019-7-12 18:29
谢谢,虽然我还是整不明白数字信号和模拟信号的区别。


本末倒置地说,模拟电路里传递的就是模拟信号,数字电路里传递的是数字信号,
从发展上说,以前传统的信号都是模拟信号,经过数字化处理后,就算数字信号了

模拟信号和数字信号的区别。。
好像你不太懂的样子,哈哈那就好办了

-------------

先不考虑传输和通讯的事情,就只说信号。
把一个事情测量、转换、表达出来,就是信号。

比如,想表达长江水位的高低?一种是把水位转成电压,水位高,电压就大,水位低,电压就低,这个就是模拟信号。
但是要是把它变成数字,约定好0是没水,100是最高水位,那么类似57、89这样的信息就是数字信号。

比如,想测车轮转速,我用电压来表达,约好低电压意味着转速低,高电压意味着转速高,这就是模拟信号。
要是用80、120这样的近似取整数字来表达,就是数字信号。

比如在烽火楼上点狼烟,要是约定好,烟越细敌人越少,烟越浓,敌人越多,这就算模拟信号。
要是约定的是1股狼烟是有10个人,2股是100个人,3股是大军来袭,这就算数字信号了。

真实世界里要测的信息,大部分都是那种...在一个范围内可连续变化的、有无数种可能的量,比如前两个例子(第三个例子这种查人数的事情是少数,一般叫离散的量)。
所以一般直接测得的都是模拟量,如果要变成数字量,要进行再转换,一般叫模数转换,这个转换过程会损失精度(比如明明是时速98.1232399112434233...km/h,转成98km/s这样的数字,就损失精度了)。

另外,就和信号的传递、通讯有关了,一般通讯的时候不会只传一次信息,一个数据,
而是传递一批信息,而且多数情况,是传递一个事情随着时间变化的情况。

比如水位随时间变化的情况,比如空气压强随时间变化的情况(就是声音信号),比如随着扫描点移动,光线强度变化的情况(就是电视视频信号)

----------

说个完整的过程:

比如下面这个,是个声音信号
001.png

(其实这个是个电压信号,这个图,是空气压强转成电压后,电压随时间变化而变化的图。
这个声音怎么通过拾音器检测并转换成电压信号的事情,先略过了,可以不?)
总之这个就是模拟信号。从波形看,是随时间连续变化的东西。

所谓数字信号,是要把它数字化,也就是变成一串数字。
对此,需要每隔一段时间对模拟信号进行采样,进行模数转换,形成一系列数字,首先在这些时间点上采样,这里是采样点
002.png
然后对每个点采样后进行模数转换、数字化,这里是数字化后的结果,从上往下,是十进制数字、二级制数字、以及相应的数字信号波形
003.png
转换成0 1这样的序列数字后,0对应低电平,1对应高电平,这样一个电压序列就是典型的数字信号了。

这个数字信号,在接收端收到后,可以再复原成数字,并还原成电压波形,就是这样的
005.png
你能看到无论是时间上还是数值本身,都是不连续的,精度都有损失。但是通过增大采样密度,增大数字精度,可以将误差弄到可以容忍的程度,代价是数据量变大。

实际上,无论模拟还是数字信号,要进行远距离传输,都要进行调制,因为上面的信号还是属于低频信号,传输距离受限,所以需要把他们调制到高频载波上。他们调制后的信号波形,其实长得就都差不多了,如下图,这里列出了调幅和调频两种调制结果,调相什么的,就略了。
004.png
在数据的接收端,要把这个高频信号解调,还原出原来的模拟或数字信号,那是上图的逆向过程。

完整的过程是这样的:
006.png

另外,这里是个图片数字化的例子
008.png

------------

那么模拟信号和数字信号,哪个好呢,其实从哲学角度说,或者信息论什么的角度,它们是没有区别的,通讯条件相同的情况下,对信息的传递能力,和模拟或数字信号没啥关系。
一般的认识是数字信号抗干扰能力强什么的。。其实,都是有代价的。
007.png
如果同样的条件:同样的能量、同样的带宽、同样的干扰强度,在同等误码率要求下,数字通讯传输的信息量不见大哪去。
当然这是理论上,实际使用中,数字通讯因为它灵活,有各种差错纠错机制,还是有明显优势的。

比如电视,同样的信道,用上各种压缩编码技术后,数字电视传输速度实际是要强于模拟电视的(经验上看一般是几倍)。
但主要原因是,模拟电视信号频带利用率本身就不高,
时间的角度看,信道没有充分利用,各个帧各个行之间有空闲,
频率的角度看,虽然用了6MHz的带宽,但是并不是这6MHz都占用了,频域也有很多间隙。
尤其黑白模拟电视信号更是如此。我们知道彩色模拟电视数据量比黑白电视大了3倍,但当初制定彩色信号标准时,只是通过把一些间隙利用上,就用黑白电视的带宽完成了彩色模拟电视信号的传输。
而彩色模拟电视信号,虽然比黑白的利用率高,也不是没有提升余地。









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发表于 2019-7-16 18:50 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

孤岛田橫 发表于 2019-7-16 18:43
本末倒置地说,模拟电路里传递的就是模拟信号,数字电路里传递的是数字信号,
从发展上说,以前传统的信 ...

大哥,哥们在电磁学领域是真没天赋,您给的这些科普,哥们根本看不明白啊。

这样吧,您能不能只说一下模拟信号和数字信号对于接受、发送天线、转发机等等这些硬件有什么不同?
另外,数字信号相比模拟信号有什么优势?用户直观感受到的优势?
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发表于 2019-7-16 19:47 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

xh44 发表于 2019-7-16 18:50
大哥,哥们在电磁学领域是真没天赋,您给的这些科普,哥们根本看不明白啊。

这样吧,您能不能只说一下 ...

【哥们根本看不明白啊。】
俺尽力想通俗些,没想到还是这个下场。。。问题是第几行开始不明白的?俺检讨下。。。

【这样吧,您能不能只说一下模拟信号和数字信号对于接受、发送天线、转发机等等这些硬件有什么不同?】
他俩,对接收发送天线的要求,一般没啥不同要求,转发机。。也可以没有不同。
如果不是较真,非得特别严谨的话,你提的这些完全可以说没有任何 不同。

就好像你打电话和GF说,我有点想你,我特别想你,或者说我想你程度30%,想你程度100%,说法不一样,但是用的手机或者基站通讯网啥的没啥区别。

要说有区别。。数字通讯多了模数转换和数模转换的硬件,另外为了处理这些信号要有数字处理设备,但是这个和通讯链路没啥关系。

【另外,数字信号相比模拟信号有什么优势?用户直观感受到的优势?】
声音和图像方面一般是失真小,听起来看起来没干扰没雪花没沙沙沙
(背后的代价是大带宽)
但在带宽有限的情况下,非要传高流量的数字音视频,会卡顿滞后马赛克花屏,会嘎吱嘎吱

行不?
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发表于 2019-7-16 20:51 超大游击队员 | 显示全部楼层
xh44 发表于 2019-7-16 18:50
大哥,哥们在电磁学领域是真没天赋,您给的这些科普,哥们根本看不明白啊。

这样吧,您能不能只说一下 ...

举个例子。比如通讯卫星,本来都是用于转播模拟电视信号的 ,星上有接收天线,放大器,发射天线,本身也就是一堆转发器。但是数字电视火起来后,同样也用于转发数字电视信号,当然地面站是要加些数字设备,但卫星没有任何软硬件变化,也不可能抓下来改造重新打上去。
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发表于 2019-7-20 08:09 超大游击队员 | 显示全部楼层
60年代就登月直播 厉害真的是厉害 后来一直没搞了 有生之年希望人类可以定居月球 登录火星
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发表于 2019-7-20 13:39 超大游击队员 | 显示全部楼层
xh44 发表于 2019-7-12 18:29
谢谢,虽然我还是整不明白数字信号和模拟信号的区别。

模拟信号用模拟量传输信息。打个比方,用0. 5v的电压表示绿色,0.6v表示黄色。当接受端受到干扰时,本来的0.5v变成了0.53v,显示出来的绿色就就偏黄了。但是虽然颜色偏了,图像还是能看;数字信号用二进制编码传输信息,比如0v电压代表0,1v代表1,011表示绿色,100表示黄色,受到干扰时0v变成0.03v,解码时依然认为是0,1v变成1.03v,解码依然认为是1。0.03v1v 0.95v的信号依然会被解码为011,是绿色。除非干扰大到把0v变成了0.5v以上,才会把0错认为1。这时图像就会有乱码或者报错。
因此一般的干扰对数字信号几乎没有影响,对模拟信号会造成失真。当干扰足够大时,数字信号传输的图像会有马赛克或者报错;模拟信号图像虽然满是噪点,有时却还勉强能看到图像轮廓。
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发表于 2019-7-20 14:09 | 显示全部楼层

RE: 当年阿波罗登月视频直播技术详解!

宇宙神2 发表于 2019-7-12 21:05
明显是数字信号啊,阿波罗直播用的视频和其他数据使用统一S波段下行,经过了重新编码,只能是数字信号才 ...

当年不是数字信号,是模拟信号。是用多路载波的方法。
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发表于 2019-7-20 23:27 超大游击队员 | 显示全部楼层
xh44 发表于 2019-7-16 18:50
大哥,哥们在电磁学领域是真没天赋,您给的这些科普,哥们根本看不明白啊。

这样吧,您能不能只说一下 ...

用数字信号录你讲话,
就是把你的每秒的声音分成3200份,每份的频率用0~1024之间的数表达,大小用0~255之间的数字表达
信息是离散的,有缺失,但采样够高时,你的耳朵已经分辨不出来了。
因为所有的声音信息都是用有限长度的数字记录的,是离散的,这些数换算成二进制,就是一长串的0和1,而0和1在电脑里用开和关表达。这样的信息,复制起来,几乎没有出错的可能:再强的干扰也很难让电脑把有电、没电搞混。
所以,数字歌曲拷贝一万遍,也和第一遍没区别。

模拟信号记录你声音记的是电压和电流变化,这是连续值,带小数点的无限不循环小数,理论上信息完整。但每复制一次,电压电流大小都会因为各种环境因素出现细微变化,出现环境噪音。这种信号,翻录一万次,你只能听到一片白噪声咯。
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