模拟信号与数字信号介绍¶
日常生活中我们能看到的信号大部分都是模拟信号。如果要将日常生活中的信息，比如我们看到的风雨雷电、听到的声音、感受到的温度变化等，存入到电脑中，就需要经过一系列的处理，其中一个重要的步骤就是模拟信号到数字信号的转换（简称模/数转换）。
如果真实存在着一个1KHz的声波信号，我们需要接收和处理这个信号的话，先要对信号进行模/数转换，在电脑上我们是没法直接保存这个模拟信号的，因为这个模拟信号是连续的，显然我们也知道这个连续的信号在电脑上是无法保存的。所以模拟信号到数字信号的转化也是所有计算机处理数据和信号的基础。计算机中模/数转换是通过采样和量化来实现的。具体来说，先将模拟信号转化为电信号（通常为电压信号），然后对电信号采样并量化转成数字信号。注意，这里面实际上经过了三个步骤，第一步是将物理信号转变为电信号，这是处理的基础，转变为电信号后仍然是连续信号，所以第二部就是需要对电信号进行采样，然后对采样到的结果进行量化。 具体到声音信号的处理中，我们首先需要麦克风来接收声波，所谓的“接收”，具体是指麦克风能够将模拟的声波信号转化为电压信号。如下图所示，麦克风上面有一个可以随着声音振动而振动的薄膜，薄膜振动引起了产生电压的不断变化，因此电压的变化就代表了声波信号的变化。
不过要注意的是，麦克风转化后成电压信号后，这个时候的电压信号在 时间 和 幅度 上仍然是连续的，电压理论上可以取到任意的实数值。显然，这样的数据是无法在电脑上存储的，也不是我们平时在电脑上处理的声音信号。如果要全部存储下来，需要的存储空间将是无穷大。
思考为什么时间连续的信号需要的存储空间是无穷大的？
为了保存这样的数据，我们先要对数据进行处理。第一个处理就是把时间上连续的信号转化为时间上离散的信号，这一步是通过采样来实现的。采样是指设备 定时地 对电压信号进行采集。“定时地采集”一般情况下是指按照固定的时间间隔进行采集，把一秒钟采集的样本数称为 采样频率 ，简称 采样率 ，单位是赫兹 (Hz)。
这里就有一个核心的问题，采样率设置多大，如何确定最合适的采样频率，我们后面信号采样和采样定理一节中具体阐述。
可是采样后的电压值仍然没有办法直接保存，因为电压值在可能的取值范围内是连续的。因此即便是采样后的电压值，存储起来理论的开销也是无穷大。
思考为什么取值连续的信号需要的存储空间是无穷大的？
为了解决这个问题，需要对信号进行量化。简单的来说就是将无限的连续的电压取值转化为有限的离散的电压取值，经过了采样和量化，这样我们才能够真正的保存刚才的声音信号了。我们平时说的模拟/数字转换器（Analog to Digital Converter，即ADC）其实做的就是这样的事情，与之对应的是数/模转换器，即DAC。 同样的道理，如果要把电脑中存储的声波播放出来，就需要跟模/数转换相反的操作：数/模转换。这里以扬声器（喇叭）举例，扬声器从电脑处接收到需要播放的音频数据，通过数/模转换器转换为电信号，电信号驱动电磁铁的运动，进而带动喇叭上的薄膜振动，最终将声波播放出去。
如何进行量化，量化的影响如何，我们在后面信号量化一节进行阐述。