實體層與傳輸媒介
類比與數位訊號(analog vs. digital signals)
想像調光旋鈕和電燈開關的差別。調光旋鈕可以停在任何亮度——一段平滑連續的範圍。開關則只有少數固定位置:開或關。類比訊號就像調光旋鈕:一個隨時間平滑變化、能取無限多個中間值的量。數位訊號則像開關:它只保持在一組少而固定的值之一,最常見的就是兩個——用高電位代表 1、低電位代表 0。
具體來說,訊號其實就是某個隨時間變化的物理量(電壓、光強、無線電波)。類比訊號描出一條連續曲線,所以聲波或早期 AM 廣播的電壓在任一時刻都可取任意值。數位訊號則被設計成貼近少數幾個乾淨的位準,並在固定時刻之間切換;接收端只需問「這比較接近高還是低?」,而不必量測確切數值。這讓數位訊號很穩健:小失真可以靠把抖動的接收訊號「拉回」最近的合法位準來修正,所以即使訊號被折騰過,原始位元仍能存活。
這正是現代網路幾乎從頭到尾都採數位的原因——錯誤不會像把類比錄音帶一代代翻拷那樣悄悄累積。但媒介本身根本上是類比的:電線只承載電壓,空氣只承載波。所以數位訊號其實是我們約定要當成離散位準來解讀的類比訊號,在高速下近看它總是圓鈍又帶雜訊。後面會講到的調變,甚至刻意把數位資料載到一個類比載波上。
黑膠唱片以類比刻槽儲存音樂,刻槽確切的擺動就是聲音本身。CD 則把同一段音樂存成每秒 44,100 個數位取樣,每個都只是一個數字——CD 翻拷一千次,位元仍逐位相同;黑膠翻拷一次,每一代都更嘶嘶作響。
數位以無限精度換取穩健性:少數幾個你總能還原的乾淨位準。
常見誤解:「數位」並不代表「完美」或「沒有訊號」——在線路上它仍是一個會抖動的類比電壓。它的意思是我們把它當成少數幾個位準來讀,正是這點讓我們能把它乾淨地再生出來。
又称
另见