对着麦克风说一句话,声波推动振膜,输出端出现一条连续起伏的电压曲线:声音大电压高,声音小电压低,中间没有任何跳跃。这就是模拟信号最直观的样子,也是理解什么是模拟信号最快的入口。

连续,是它和数字信号的分界线

模拟信号在时间和幅度上都连续,3.7 伏和 3.8 伏之间还能取 3.75、3.751,理论上无限可分。数字信号只认离散的电平,电路里就是 0 和 1 两种状态,中间值一概没有。一个像山坡,一个像台阶。

生活里的模拟信号

  • 3.5mm 有线耳机线里传的音频电流
  • 调频广播 FM 从电台天线到收音机这一段
  • 老式固定电话的话筒和听筒线路
  • 热电偶、光敏电阻这类传感器输出的电压

广播里的调幅 AM 和调频 FM,就是拿声音去改变载波的幅度或频率,这是模拟通信最经典的应用。专业音频里用平衡线传输,两根线上相位相反的信号互抵干扰,算是模拟时代跟噪声斗争攒下的成果。

弱点:噪声会一路叠加

模拟信号传输中会衰减,中继放大器把信号放大的同时也把混进来的杂音一起放大,复制一次劣化一次,老录像带翻录两三代就没法看,就是这个道理。数字信号复制一亿次也和原件一样,个别位传错了还能靠校验纠回来,电平差一点也能判对,所以长距离传输的环节基本都换成了数字方案。

怎么把模拟转成数字

模数转换分两步:先按固定频率采样,再把每个采样点的电压量化成二进制数。CD 音质每秒采样 44100 次、每个点 16 位,依据是采样率要盖过人耳能听到的 20kHz 上限再留余量。采样率越高、位数越多,还原越接近原始的模拟信号,文件也越大。录音棚做母带常用更高的规格,普通听歌 CD 音质已经够用。

今天绝大部分环节都数字化了,黑胶唱机这两年回潮,恰恰是有人专门想要模拟设备那种带底噪的听感。但多数场景里开头和结尾躲不开模拟:麦克风拾音是声转电,耳机发声最后靠电流推振膜,中间的漫长旅途才交给 0 和 1。弄懂连续和离散这条主线,再去学采样定理和量化误差就有抓手了。