數位訊號

數位訊號
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數位訊號（Digital signal）可以有多重的含義。它可以用來表示已經數位化的離散時間訊號，或者表示數位系統中的波形訊號。

• 數位訊號處理（Digital signal processing），簡稱DSP。
  • 其目的是對真實世界的類比訊號進行加工和處理。
  • 在數位訊號處理前，類比訊號要用模數轉換器（A-D轉換器）變成數位訊號；經數位訊號處理後的數位訊號往往要用數模轉換器（D-A轉換器）變回類比訊號，才能適應真實世界的應用。
• 數位訊號可以有多重的含義。它可以用來表示已經數位化的離散時間訊號，或者表示數位系統中的波形訊號。
• 數位信號（Digital signal）是離散時間訊號（discrete-time signal）的數位化表示，通常可由類比信號（analog signal）獲得。
• 數位訊號處理的算法需要用計算機或專用處理設備如數位訊號處理器、專用積體電路等來實現。
  • 處理器是用乘法、加法、延時來處理訊號，是0和1的數位運算，比類比訊號處理的電路穩定、準確、抗干擾、靈活。
• 隨著電子技術的飛速發展，數位信號的應用也日益廣泛。
  • 很多現代的媒體處理工具，尤其是需要和電腦相連的儀器都從原來的類比信號表示方式改為使用數位信號表示方式。
  • 我們日常常見的例子包括手機、視訊或音訊播放器和數位相機等。

數位訊號的優點

• 近代行動通訊的基礎就是「數位通訊」技術的演進，不論是第三代（3G）或第四代（4G），甚至未來的第五代（5G）通訊，都是以更複雜的數位訊號調變技術來增加資料傳輸的速率，讓我們連線上網得更快速方便。
• 行動通訊的許多專有名詞，什麼是TDMA、FDMA、CDMA、OFDM；而ASK、FSK、PSK又是什麼？等等，還有線路交換、封包交換……這些專有名詞常常讓大家弄得頭昏腦脹，因此要了解什麼是4G，就先從這裡開始吧！
• 大自然裡一切的訊號，包括聲音和影像，都屬於類比訊號。
• 可以將連續的類比訊號變成「0」與「1」兩種不連續的訊號，就稱為數位訊號（digital signal）。
  • 例如電腦在運算時，就只有低電壓（0V代表二進位的數字0）與高電壓（1V代表二進位的數字1）兩種情況，訊號可以由0直接跳到1，也可以由1直接跳到0，得到的是一個不連續的電壓變化，這種「不連續的訊號」就是數位訊號。
• 訊號數位化的優點:
• ►可與電腦相容，聲音與影像容易修改--很容易使用電腦來修改數位的聲音或影像，現在電影裡許多栩栩如生的電腦動畫就是拜數位訊號之賜，不過這是優點也是缺點。
• ►容易儲存與傳送--數位訊號只有0與1兩種訊號，所以儲存元件的設計與製作都比較簡單，傳送訊號的正確性也很高。
• ►容易進行偵錯與除錯--數位訊號能夠利用數學演算法進行校正、偵錯與除錯，避免在儲存或傳送的過程中產生錯誤。
• ►容易加密與解密--數位訊號可以進行加密與解密，確保重要的資料安全，例如：銀行帳號密碼、戰爭機密情報不被別人竊取或盜用。
• ►容易壓縮與解壓縮--經由數位訊號的壓縮與解壓縮，可以減少資料的容量，更容易儲存或傳送。

數位訊號的商業應用

• 德州儀器(TI)首席科學家(Principal Fellow)的方進(Gene Frantz)指出。
  • 德州儀器開發出的數位訊號處理器(DSP)，穩坐市占率寶座長達十五年，每年的市占率都維持在四五％到五○％，德州儀器三○％的營收都由此而來。
• 數位訊號處理器就是一個非常創新的晶片，裡面也有非常多的專利，但是讓德州儀器在數位訊號處理器市場成功的，不是晶片本身，而是行銷創新(marketing innovation)。
• 德州儀器發明第一個數位訊號處理器時，主要是用在語音編、解壓縮。
• 當市場上開始將數位訊號處理器用在數據機、硬碟以及3D繪圖等，很多新創公司利用我們的數位訊號處理器，開發更多有創意的產品，幫助人類的生活，也幫助我們拓展市占率。
• 你千萬不要忽略任何一個創意。
• 不論是工作還是生活,你會用特定的方式，來刺激你的頭腦，跟瘋狂的人聊天。
  • 八○年代，我們在實驗室裡面討論行動電話、數位相機、數位電視，當時大家覺得我們瘋了，但是這些東西現在都是主流商品？
• 前兩年，數位相機在全世界掀起一陣風潮，幾乎每兩個人就有一台，但也因此造成數位相機市場快速飽和，做鏡頭的廠商沒有利潤。但是現在有鏡頭廠商與汽車業合作，把鏡頭做成倒車雷達，開創另外一個應用。
• 說不定二十年之後，就會出現一台會自己看路、思考的全自動駕駛汽車。
• 德儀首席科學家——方進（Gene Frantz） 學歷：美國中佛羅里達大學（University of Central Florida）電機學士學位、南美以美大學（Southern Methodist University）電機碩士學位、德州技術大學（Texas Tech University）企管碩士學位。
• 經歷：1974年加入德州儀器（TI）消費性產品部門／1984年調至半導體事業群的DSP部門擔任應用經理／2002年獲選為德州儀器首席科學家。

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