比特

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比特(Binary Digit)

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什么是比特

  比特是指二进制中的一位,是信息的最小单位。Bit是Binary digit(二进制数位)的缩写,由数学家John Wilder Tukey提出(可能是1946年提出,但有资料称1943年就提出了)。这个术语第一次被正式使用,是在香农著名的论文《通信的数学理论》(A Mathematical Theory of Communication)中。

比特的示例

  假设一事件以A或B的方式发生,且A、B发生的概率相等,都为0.5,则一个二进位可用来代表A或B之一。例如:

  1、二进位可以用来表示一个简单的正/负的判断

  2、有两种状态的开关(如电灯开关) ,

  3、三极管的通断,

  4、某根导线上电压的有无,或者

  5、一个抽像的逻辑上的然/否,等等。

  由于转换成二进制后长度会发生变化,不同数制下一位的信息量并不总是一个二进位,其对应关系为对数关系,例如八进制的一位数字,八进位,相当于3个二进位。除二进位外,在电脑上常用的还有八进制,十进制,和十六进制等的八进位,十进位,和十六进位等。

比特的区别

  数码转换器的基本构造,通常分为接收、数码滤波、数/类转换、I/V转换、类比放大等几个部分。以下仅就数码滤波与数/类转换作一浅释。

  CD的取样频率为44.1KHz,这个规格的制定是根据Nyquist的取样理论而来,他认为要把类比讯号变成分立的符号(Discrete Time),取样时的频率至少要在原讯号的两倍以上。人耳的听觉极限约在20KHz,所以飞利浦在一九八二年推出CD时就将其制定为44.1KHz。取样是将模拟讯号换成数码讯号的第一步,但精密度仍嫌粗糙,所以超取样的技术就出现了。一般八倍超取样就等于将取样频率提高到352.8KHz,一方面提高精度,一方面经过DAC之后产生的类比讯号比较完整,所需的低通滤波器(滤除音取样时产生的超高频)次数与斜率都可大幅降低,相位误差与失真也都会获得巨大改善。不过CD每隔0.00002秒才取样一次,超取样后样本之间就会产生许多空档,这时需要有一些插入的样本来保持讯号完整,而这样的任务就落在数码滤波器身上(Digital Filter)。比较先进的设计是以DSP(Digital Signal Processor)方式计算,以超高取样来求得一个圆滑曲线,例如Krell的64倍超取样,但目前只有Theta、Wadia、Krell、Vimak拥有这样的技术。另一类数码滤波是事先将复杂程式与在晶片中,有类似DSP的功能,日本Denon、Pioneer 皆有这样的设计。最普通的方法是利用大量生产的晶片,NPC、Burr-Brown都有成品供应,当然效果会受一些限制。

  在数码滤波之后,就进入DAC了,从这里开始有单比特与多比特的区别。多比特是数码讯号通过一个电流分配器(Current Switch),变成大小不同的电流输出,因为数码讯号是二进制关系,所以DAC的电流也以1、2、4、8的倍数排列。每一个比特分别控制一个电源分配器,随著音乐讯号变动,输出电流也跟著改变,接下来是一个速度很快的I/V转换线路,把这些电流变成电压,再接下来经过低通滤波器,完整的模拟讯号就出现了。一个二十比特的DAC,其输出电流变化是1,048,576个,解析度已经相当高了。现在最常用的二十比特晶片有Burr-Brown的PCM-63与改良型PCM-1702,最贵的大概是Ultra-Analog的模组。

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