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數位類比轉換器

指数 數位類比轉換器

数字模拟转换器(Digital to analog converter,英文缩写:DAC)是一种将数字信号转换为模拟信号(以电流、电压或电荷的形式)的设备。模拟数字转换器(ADC)则是以相反的方向工作。在很多数字系统中(例如计算机),信号以数字方式存储和传输,而数字模拟转换器可以将这样的信号转换为模拟信号,从而使得它们能够被外界(人或其他非数字系统)识别。 数字模拟转换器的常见用法是在音乐播放器中将数字形式存储的音频信号输出为模拟的声音。有的电视机的显像也有类似的过程。数字模拟转换器有时会降低原有模拟信号的精度,因此转换细节常常需要筛选,使得误差可以忽略。 由于成本的考虑以及对于模块化电子元件的需求,数字模拟转换器基本上是以集成电路的形式制造。数字模拟转换器有多重架构,它们各自都有各自的优缺点。在特定的应用中,数字模拟转换器的选用是否合适,取决于其一系列参数(包括转换速率以及分辨率)是否合适。.

38 关系: 动态范围单调函数奈奎斯特频率世嘉公司平板显示器低通滤波器循环CD網際協議通話技術电流DVI類比數位轉換器高保真高通滤波器负反馈过采样阴极射线管阶跃函数脈衝寬度調變量化 (信号处理)采样定理采样率色彩深度電壓電子元件電荷集成电路雅达利ST电脑HDMIMega DriveRAMDACRC電路抖动插值时间序列数字信号數位音訊播放器总谐波失真

动态范围

动态范围(dynamic range)是可变化信号(例如声音或光)最大值和最小值的比值。也可以用以10为底的对数(分贝)或以2为底的对数表示。.

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单调函数

在数学中在有序集合之间的函数是单调(monotone)的,如果它们保持给定的次序。这些函数最先出现在微积分中后来推广到序理论中更加抽象结构中。尽管概念一般是一致的,两个学科已经发展出稍微不同的术语。在微积分中,我们经常说函数是单调递增和单调递减的,在序理论中偏好术语单调、反单调或序保持、序反转。.

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奈奎斯特频率

奈奎斯特频率(Nyquist频率)是离散信号系统采样频率的一半,因哈里·奈奎斯特或奈奎斯特-香农采样定理得名。采样定理指出,只要离散系统的奈奎斯特频率高于被采样信号的最高频率或带宽,就可以避免混叠现象。 从理论上说,即使奈奎斯特频率恰好大于信号带宽(但不可相等),也足以通过信号的采样重建原信号。但是,重建信号的过程需要以一个低通滤波器或者带通滤波器将在奈奎斯特频率之上的高频分量全部滤除,同时还要保证原信号中频率在奈奎斯特频率以下的分量不发生畸变,而这是不可能实现的。在实际应用中,为了保证抗混叠滤波器的性能,接近奈奎斯特频率的分量在采样和信号重建的过程中可能会发生畸变。因此实际应用中信号带宽并不能无限接近奈奎斯特频率,具体的情况要看所使用的滤波器的性能。 例如,CD音频信号的采样频率为44100Hz,那么它的奈奎斯特频率就是22050 Hz,这是CD音频数据所能表现的最高频率。如果选择的抗混叠滤波器(此处为低通滤波器)的过渡带宽为2000 Hz,这种情况下的截止频率最高只能为20050 Hz,而高于20050 Hz的信号能量都会被滤除。 需要注意的是,奈奎斯特频率必须严格大于信号包含的最高频率。如果信号中包含的最高频率恰好为奈奎斯特频率,那么在这个频率分量上的采样会因为相位模糊而有无穷多种该频率的正弦波对应于离散采样,因此不足以重建为原来的连续时间信号。.

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世嘉公司

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平板显示器

平板螢幕(Flat panel display),包含多種科技,使顯示器(video display)比傳統電視機(traditional television)更加輕薄,厚度通常小於4英吋(100 mm)。.

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低通滤波器

低通滤波器(Low-pass filter)容许低频信号通过,但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器,或高音消除滤波器。 高通滤波器则相反,而带通滤波器则是高通滤波器同低通滤波器的组合。 低通滤波器概念有许多不同的形式,其中包括电子线路(如音频设备中使用的hiss滤波器、平滑数据的数字算法、音障(acoustic barriers)、图像模糊处理等等)。低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数(moving average)所起的作用;这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。.

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循环

*程序循环:是一种计算机科学运算领域的用语,也是一种常见的控制流程。.

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CD

--,又稱--(Compact Disc,縮寫:CD),是一種用以儲存數位資料的-zh-hans:光学盘片; zh-hant:光學碟片;-,原被開發用作儲存數位音樂。CD在1982年面世,至今仍然是商業錄音的標準儲存媒體。 在CD尚未發明之前,音響系統都是屬於--,音樂的來源大多是30公分直徑的密紋唱片、收音機以及錄音機等,CD發明之前就沒有數位音響。.

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網際協議通話技術

網際協議通話技術(Voice over Internet Protocol,縮寫為Voice over IP,VoIP)是一種語音通話技術,經由网际协议(IP)來達成語音通話與多媒体會議,也就是經由互联网來進行通訊。其他非正式的名稱有網際協議電話(IP telephony)、互联网電話(Internet telephony)、寬頻電話(broadband telephony)以及寬頻電話服務(broadband phone service)。.

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电流

電流(courant électrique; elektrischer Strom; electric current)是电荷的平均定向移动。电流的大小称为电流强度,是指单位时间内通过导线某一截面的电荷,每秒通过1库仑的電荷量稱为1安培。安培是國際單位制七個基本單位之一。安培計是專門測量電流的儀器 。 有很多種承載電荷的載子,例如,導電體內可移動的電子、電解液內的離子、電漿內的電子和離子、強子內的夸克。這些載子的移動,形成了電流。 有一些效應和電流有關,例如電流的熱效應,根據安培定律,電流也會產生磁場,馬達、電感和發電機都和此效應有關。.

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DVI

DVI的英文全名為Digital Visual Interface,中文稱為「數位視訊介面」。是一種視訊介面標準,設計的目的是用來傳輸未經壓縮的數字化影像。目前廣泛應用於LCD、數位投影機等顯示設備上。此標準由顯示業界數家領導廠商所組成的論壇:「數位顯示工作小組」(Digital Display Working Group,DDWG)制訂。DVI介面可以傳送未壓縮的數位視頻資料到顯示裝置。本規格部分相容於HDMI標準。.

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類比數位轉換器

模拟数字转换器(Analog-to-digital converter, ADC, A/D or A to D)是用于将模拟形式的连续信号转换为数字形式的离散信号的一类设备。一个模拟数字转换器可以提供信号用于测量。与之相对的设备成为数字模拟转换器。 典型的模拟数字转换器将模拟信号转换为表示一定比例电压值的数字信号。然而,有一些模拟数字转换器并非纯的电子设备,例如旋转编码器,也可以被视为模拟数字转换器。 数字信号输出可能会使用不同的编码结构。通常会使用二进制二补数(也称作“补码”)进行表示,但也有其他情况,例如有的设备使用格雷码(一种循环码)。.

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高保真

傳真(High fidelity,簡稱hi-fi)是家庭音响愛好者使用的术语,总体上要求音响系统在额定输出功率下具有足够高的信噪比,波形与输入信号相比失真足够低,並具有范围足够宽且在范围内没有明显起伏的频率响应。这一概念大约诞生于50年代,最初是完全主观而无定量标准,1966年西德DIN(德国标准化学会)制定DIN 45500标准为高保真的定量化和产品使用此称谓的技术指标最低限提供了指导。 到21世纪之后,随着电子器件平均性能的提高,集成电路和数字技术的普及,市售的绝大多数廉价设备都能轻易达到60年代DIN所规定的最低标准,于是音响爱好者对“高保真”概念赋予了更主观,更严苛的要求。为了追求听感上的些微优越性,一些“发烧友”不惜在器材上投入巨资,比如更换贵金属导线,而带来的提高如用常用的技术指标来形容,有时微不足道,其提高的原理有时也不易用普及性的电物理知识解释,比如发烧友提出金质导线能带来更纯粹的音质,而从物理上说,金材料的电阻率甚至大于铜。于是,对高档“高保真”音响设备音质优越性的论断,一直存在争议,一些人试图证明心理作用的影响,而发明了「AB盲听」等一系列有趣的实验,不过迄今也没有得出确切的结论,一般认为,理解的偏差可能和生理听觉,大脑处理声音的敏感度和未受重视的次要指标有关,也未必尽然是玄学。.

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高通滤波器

通滤波器(High-pass filter)是容许高频信号通过、但减弱(或减少)频率低于截止频率信号通过的滤波器。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。它有时被称为低频剪切滤波器;在音频应用中也使用低音消除滤波器或者噪声滤波器。高通滤波器与低通滤波器特性恰恰相反。 一个滤波器滤除一个复杂信号中不想要的低频成份同时让高频信号通过是很有用的。当然,'低'和'高'频率的含义是相对于滤波器设计者所选择的截止频率而言的。.

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负反馈

負回饋(negative feedback),是反馈的一種。是指系统的输出會影響系統的輸入,在輸出變動時,所造成的影響恰和原來變動的趨勢相反;反之,就稱為正回饋。另一種說法是系统在一個條件變化時,系統會作出抵抗該變化的行為。例如人的體溫上昇時會流汗,流汗會散熱使體溫下降,就是負反饋的一個例子;在自然界有許多系統有負反饋的特性,其他例子包括勒沙特列原理和楞次定律。 在特定的條件下,負回饋會使系统趋于稳定,负反馈的研究是控制理论的核心问题。.

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过采样

在信号处理中,过采样(Oversampling)是指以远远高于信号带宽两倍或其最高频率对其进行采样的过程。數位訊號轉換成類比訊號會產生量化失真(雜訊),這需要類比低通濾波器濾除,但類比低通濾波器並非直接濾除截止頻率以外的訊號、而是大幅減少截止頻率以外的訊號、同時小幅減少及影響截止頻率以內的訊號,若能提高低通濾波器的截止頻率,則類比低通濾波器對期待保留的頻段(以音響系統為例、就是人耳聽得到的20Hz~20KHz)的影響就會降低;过采样可以將量化雜訊推往更高頻率、讓系統可以選用更高截止頻率的低通濾波器,藉此帮助避免混叠、改善分辨率以及降低噪声。.

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阴极射线管

極射線管(Cathode ray tube,縮寫:CRT,又称“显像管”、--)是一种用于显示系统的物理仪器,曾广泛应用于示波器、电视机和显示器上。它是利用陰極電子槍發射電子,在陽極高壓的作用下,射向螢光屏,使螢光粉發光,同時電子束在偏轉磁場的作用下,作上下左右的移動來達到掃描的目的。早期的阴极射线管僅能顯示光線的強弱,展現黑白畫面。而彩色阴极射线管具有紅色、綠色和藍色三支電子槍,三支電子槍同時發射電子打在螢幕玻璃上磷化物上來顯示顏色。 由于它笨重、耗電且較佔空間,不適合用於便攜設備,而且使用材料多,已很難壓低生產成本,2000年代起幾乎被輕巧、省電且省空間的液晶显示器取代。陰極射線管的市場剩下極重視色彩表現、需要極高反應速度及低溫環境下等特殊用途。.

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阶跃函数

在数学中,如果实数域上的某个函数可以用半开区间上的指示函数的有限次线性组合来表示,那么这个函数就是阶跃函数,或者叫赫维赛德函数。换一种不太正式的说法就是,阶跃函数是有限段分段常数函数的组合。 假设已知:.

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脈衝寬度調變

脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写:PWM),简称脉宽调制,是將模拟信號轉換為脈波的一種技術,一般轉換後脈波的週期固定,但脈波的占空比會依模拟信號的大小而改變。 在模拟电路中,模拟信号的值可以连续进行变化,在时间和值的幅度上都几乎没有限制,基本上可以取任何实数值,输入与输出也呈线性变化。所以在模拟电路中,电压和电流可直接用来进行控制对象,例如家用电器设备中的音量开关控制、采用卤素灯泡灯具的亮度控制等等。 但模拟电路有诸多的问题:例如控制信号容易随时间漂移,难以调节;功耗大;易受噪声和环境干擾等等。 與模拟电路不同,数字电路是在预先确定的范围内取值,在任何时刻,其输出只可能为ON和OFF两种状态,所以电压或电流会通/断方式的重复脉冲序列加载到模拟负载。PWM技术是一种对模拟信号电平的数字编码方法,通过使用高分辨率计数器(调制频率)调制方波的占空比,从而实现对一个模拟信号的电平进行编码。其最大的优点是从处理器到被控对象之间的所有信号都是数字形式的,无需再进行数模转换过程;而且对噪声的抗干扰能力也大大增强(噪声只有在强到足以将逻辑值改变时,才可能对数字信号产生实质的影响),这也是PWM在通讯等信号传输行业得到大量应用的主要原因。 模拟信号能否使用PWM进行编码调制,仅依赖带宽,这即意味着只要有足够的带宽,任何模拟信号值均可以采用PWM技术进行调制编码,一般而言,负载需要的调制频率要高于10Hz,在实际应用中,频率约在1kHz到200kHz之间。 在信号接收端,需将信号解调还原为模拟信号,目前在很多微型控制器(MCU)内部都包含有PWM控制器模块。.

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量化 (信号处理)

在数字信号处理领域,量化指将信号的连续取值(或者大量可能的离散取值)近似为有限多个(或较少的)离散值的过程。量化主要应用于从连续信号到数字信号的转换中。连续信号经过采样成为离散信号,离散信号经过量化即成为数字信号。注意离散信号并不需要经过量化的过程。信号的采样和量化通常都是由ADC实现的。 例如CD音频信号就是按照44100Hz的频率采样,按16位元量化为有着65536(.

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采样定理

在数字信号处理领域,采样定理是连续信号(通常称作“模拟信号”)与离散信号(通常称作“数字信号”)之间的一个基本桥梁。它确定了信号带宽的上限,或能捕获连续信号的所有信息的离散采样信号所允许的采样频率的下限。 严格地说,定理仅适用于具有傅里叶变换的一类数学函数,即频率在有限区域以外为零(参照图1)。离散时间傅里叶变换(的一种形式)提供了实际信号的解析延拓,但只能近似该条件。直观上我们希望,当把连续函数化为采样值(叫做“样本”)的离散序列并插值到连续函数中,结果的保真度取决于原始采样的密度(或采样率)。采样定理介绍了对带宽限制的函数类型来说保真度足够完整的采样率的概念;在采样过程中"信息"实际没有损失。定理用函数的带宽来表示采样率。定理也导出了一个数学上理想的原连续信号的重构公式。 该定理没有排除一些并不满足采样率准则的特殊情况下完整重构的可能性。(参见下文非基带信号采样,以及壓縮感知。) 奈奎斯特–香农采样定理的名字是为了紀念哈里·奈奎斯特和克劳德·香农。该定理也被、等人独立发现。所以它还叫做奈奎斯特–香农–科特尔尼科夫定理、惠特克–香农–科特尔尼科夫定理、惠特克–奈奎斯特–科特尔尼科夫–香农定理及插值基本定理。.

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采样率

采样率(也称为采样速度或者采样频率)定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数,它用赫兹(Hz)来表示。采样频率的倒数叫作采样周期或采样时间,它是采样之间的时间间隔。注意不要将采样率与比特率(bit rate,亦称“位速率”)相混淆。 采样频率只能用于周期性采样的采样器,对于非周期性采样的采样器没有规则限制。 采样频率的常用的表示符号是f_s\,。.

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色彩深度

色彩深度计算机图形学领域表示在點陣圖或者视频帧缓冲区中儲存1像素的顏色所用的位数,它也称为位/像素(bpp)。色彩深度越高,可用的顏色就越多。 色彩深度是用「n位元顏色」(n-bit colour)來說明的。若色彩深度是n位元,即有2n種顏色選擇,而儲存每像素所用的位元數目就是n。常見的有:.

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電壓

電壓(Voltage,electric tension或 electric pressure),也稱作電位差(electrical potential difference),是衡量单位电荷在静电场中由于電勢不同所產生的能量差的物理量。此概念與水位高低所造成的「水壓」相似。需要指出的是,“电压”一词一般只用于电路当中,“電動勢”和“电位差”则普遍应用于一切电现象当中。 電壓的國際單位是伏特(V)。1伏特等於對每1庫侖的電荷做了1焦耳的功,即U(V).

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電子元件

電子元件(electronic component),是電子電路中的基本元素,通常是個別封裝,並具有兩個或以上的引線或金屬接點。電子元件須相互連接以構成一個具有特定功能的電子電路,例如:放大器、無線電接收機、振盪器等,連接電子元件常見的方式之一是焊接到印刷電路板上。電子元件也許是單獨的封裝(電阻器、電容器、電感器、晶體管、二極管等),或是各種不同複雜度的群組,例如:集成电路(運算放大器、排阻、邏輯閘等)。.

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電荷

在電磁學裡,電荷(electric charge)是物質的一種物理性質。稱帶有電荷的物質為「帶電物質」。兩個帶電物質之間會互相施加作用力於對方,也會感受到對方施加的作用力,所涉及的作用力遵守庫侖定律。电荷分为两种,「正电荷」与「负电荷」。带有正电荷的物质称为「带正电」;带有负电荷的物质称为「带负电」。假若两个物质都带有正电或都带有负电,则称这两个物质「同电性」,否则称这两个物质「异电性」。两个同电性物质会相互感受到对方施加的排斥力;两个异电性物质会相互感受到对方施加的吸引力。 电荷是许多次原子粒子所拥有的一种基本守恒性质。称带有电荷的粒子为「带电粒子」。电荷决定了带电粒子在电磁方面的物理行为。静止的带电粒子会产生电场,移动中的带电粒子会产生电磁场,带电粒子也会被电磁场所影响。一个带电粒子与电磁场之间的相互作用称为电磁力或电磁交互作用。这是四种基本交互作用中的一种。.

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集成电路

集成电路(integrated circuit,縮寫:IC;integrierter Schaltkreis)、或称微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、晶--片/芯--片(chip)在电子学中是一种把电路(主要包括半導體裝置,也包括被动元件等)小型化的方式,並時常制造在半导体晶圓表面上。 前述將電路製造在半导体晶片表面上的積體電路又稱薄膜(thin-film)積體電路。另有一種(thick-film)(hybrid integrated circuit)是由独立半导体设备和被动元件,集成到基板或线路板所构成的小型化电路。 本文是关于单片(monolithic)集成电路,即薄膜積體電路。 從1949年到1957年,維爾納·雅各比(Werner Jacobi)、杰弗里·杜默 (Jeffrey Dummer)、西德尼·達林頓(Sidney Darlington)、樽井康夫(Yasuo Tarui)都開發了原型,但現代積體電路是由傑克·基爾比在1958年發明的。其因此榮獲2000年諾貝爾物理獎,但同時間也發展出近代實用的積體電路的罗伯特·诺伊斯,卻早於1990年就過世。.

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雅达利ST电脑

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HDMI

畫質多媒體介面(High Definition Multimedia Interface,簡稱HDMI)是一種全數位化影像和聲音傳送介面,可以傳送未壓縮的音訊及視訊訊號。HDMI可用於機上盒、DVD播放機、個人電腦、電視遊樂器、綜合擴大機、數位音響與電視機等設備。HDMI可以同時傳送音訊和視訊訊號,由於音訊和視訊訊號採用同一條線材,大大簡化系統線路的安裝難度。.

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Mega Drive

是日本世嘉在1988年推出的16-bit家用遊戲機,1989年在美國推出。 Mega Drive在全球共售出3075万台。此外Tectoy在巴西售出大约300万台授权的兼容机。Majesco估計在美国共售出150万台授权的兼容机。.

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RAMDAC

機存取記憶體數位類比轉換器(RAMDAC, Random Access Memory Digital-to-Analog Converter),是一種由三個數位類比轉換器以及一個小容量靜態隨機存取記憶體(SRAM)組成的電子元件,用於顯示卡,以暫存調色盤(color palette)並產生驅動彩色顯示器的類比信號。 在1980年代至1990年代,RAMDAC為單獨安裝在顯示卡上的一顆晶片。之後因半導體製程的進步,RAMDAC已被整合至顯示晶片裡面。.

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RC電路

RC電路(resistor–capacitor circuit),或稱RC濾波器、RC網路,也称作相移電路,是一個包含利用電壓源、電流源驅使電阻器、電容器運作的電路。一個最簡單的RC電路是由一個電容器和一個電阻器組成的,稱為一階RC電路。.

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抖动

抖動(Jitter),又可稱為時基誤差,指的是电子学和電信领域中,周期信号与真实周期之间的差异,通常是相当于參考時鐘信號而言。 時基誤差會影響數位類比轉換器的類比輸出。在通訊連結(如USB,PCI-E,SATA,OC-48)中,尤其是採樣訊號的還原過程中,是不希望發生抖動的。Wolaver, Dan H. (1991).

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插值

数学的数值分析领域中,內插或稱插值(interpolation)是一種通过已知的、离散的数据點,在範圍內推求新數據點的过程或方法。求解科学和工程的问题時,通常有許多數據點藉由采样、实验等方法获得,这些数据可能代表了有限個數值函數,其中自變量的值。而根据这些数据,我们往往希望得到一个连续的函数(也就是曲线);或者更密集的离散方程与已知数据互相吻合,这个过程叫做拟合。 與插值密切相關的另一個問題是通過簡單函數逼近複雜函數。假設給定函數的公式是已知的,但是太複雜以至於不能有效地進行評估。來自原始函數的一些已知數據點,或許會使用較簡單的函數來產生插值。當然,若使用一個簡單的函數來估計原始數據點時,通常會出現插值誤差;然而,取決於該問題领域和所使用的插值方法,以簡單函數推得的插值數據,可能會比所導致的精度損失更大。 內插是曲线必须通过已知点的拟合。参见拟合条目。 例如,已知数据:.

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时间序列

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数字信号

數位訊號可以有多重的含义。它可以用来表示已经数字化的离散时间信号,或者表示數位系統中的波形信号。.

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數位音訊播放器

数字音频播放器(digital audio player, DAP),俗稱MP3,是一種可儲存、組織與播放音訊檔案格式的裝置。常被稱為「MP3播放器」(因為MP3格式的普遍性)。 DAP的前身為可擕式CD播放器。在數碼制式的音訊播放器出現前,一般可擕式音訊播放器為類比模擬的制式,例如使用卡式錄音帶的隨身聽。 DAP可以播放很多其他的格式,如WMA、WAV等。一些格式會跟有限制性的技術 DRM合併,比如Janus和FairPlay, 一般是一些付費下載網站的一部分。其它一些格式則是完全的專利自由或者在另外一些方面開放,比如Ogg Vorbis,FLAC,Speex (Ogg開放多媒體工程的所有部分),以及模組檔案格式。 目前主要有3種數字音頻播放器.

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总谐波失真

总谐波失真(total harmonic distortion, THD)是信号谐波失真的一项指标,表达为所有谐波成分功率之和与基本频率信号功率的比值。较低的总谐波失真使得音响、电子放大器或麦克风等设备产生更加精确、较少谐波、与原始采样信号接近的输出信号。.

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