比特

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比特(Binary Digit)

目錄

什麼是比特

  比特是指二進位中的一位,是信息的最小單位。Bit是Binary digit(二進位數位)的縮寫,由數學家John Wilder Tukey提出(可能是1946年提出,但有資料稱1943年就提出了)。這個術語第一次被正式使用,是在香農著名的論文《通信的數學理論》(A Mathematical Theory of Communication)中。

比特的示例

  假設一事件以A或B的方式發生,且A、B發生的概率相等,都為0.5,則一個二進位可用來代表A或B之一。例如:

  1、二進位可以用來表示一個簡單的正/負的判斷

  2、有兩種狀態的開關(如電燈開關) ,

  3、三極體的通斷,

  4、某根導線上電壓的有無,或者

  5、一個抽像的邏輯上的然/否,等等。

  由於轉換成二進位後長度會發生變化,不同數制下一位的信息量並不總是一個二進位,其對應關係為對數關係,例如八進位的一位數字,八進位,相當於3個二進位。除二進位外,在電腦上常用的還有八進位,十進位,和十六進位等的八進位,十進位,和十六進位等。

比特的區別

  數位轉換器的基本構造,通常分為接收、數位濾波、數/類轉換、I/V轉換、類比放大等幾個部分。以下僅就數位濾波與數/類轉換作一淺釋。

  CD的取樣頻率為44.1KHz,這個規格的制定是根據Nyquist的取樣理論而來,他認為要把類比訊號變成分立的符號(Discrete Time),取樣時的頻率至少要在原訊號的兩倍以上。人耳的聽覺極限約在20KHz,所以飛利浦在一九八二年推出CD時就將其制定為44.1KHz。取樣是將模擬訊號換成數位訊號的第一步,但精密度仍嫌粗糙,所以超取樣的技術就出現了。一般八倍超取樣就等於將取樣頻率提高到352.8KHz,一方面提高精度,一方面經過DAC之後產生的類比訊號比較完整,所需的低通濾波器(濾除音取樣時產生的超高頻)次數與斜率都可大幅降低,相位誤差與失真也都會獲得巨大改善。不過CD每隔0.00002秒才取樣一次,超取樣後樣本之間就會產生許多空檔,這時需要有一些插入的樣本來保持訊號完整,而這樣的任務就落在數位濾波器身上(Digital Filter)。比較先進的設計是以DSP(Digital Signal Processor)方式計算,以超高取樣來求得一個圓滑曲線,例如Krell的64倍超取樣,但目前只有Theta、Wadia、Krell、Vimak擁有這樣的技術。另一類數位濾波是事先將複雜程式與在晶片中,有類似DSP的功能,日本Denon、Pioneer 皆有這樣的設計。最普通的方法是利用大量生產的晶片,NPC、Burr-Brown都有成品供應,當然效果會受一些限制。

  在數位濾波之後,就進入DAC了,從這裡開始有單比特與多比特的區別。多比特是數位訊號通過一個電流分配器(Current Switch),變成大小不同的電流輸出,因為數位訊號是二進位關係,所以DAC的電流也以1、2、4、8的倍數排列。每一個比特分別控制一個電源分配器,隨著音樂訊號變動,輸出電流也跟著改變,接下來是一個速度很快的I/V轉換線路,把這些電流變成電壓,再接下來經過低通濾波器,完整的模擬訊號就出現了。一個二十比特的DAC,其輸出電流變化是1,048,576個,解析度已經相當高了。現在最常用的二十比特晶片有Burr-Brown的PCM-63與改良型PCM-1702,最貴的大概是Ultra-Analog的模組。

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