人機互動中的模型和理論/數字化我們周圍的世界
所有聲音都由我們周圍世界振動產生的頻率組成。年輕、健康的耳朵可以聽到 20Hz 到 20kHz 的頻率範圍,而且得益於奈奎斯特,我們可以將這些模擬訊號電子地記錄到可以稍後重放的內容中,以便我們聽到。根據奈奎斯特的說法,對於任何給定的頻率,只需要該頻率頻寬的 2 倍來準確地數字地表示它。現在,計算機很笨,它們不知道正在輸入到它們中的模擬訊號是什麼。如果您提供的頻寬少於 2 倍,聲音將無法準確錄製。相當常見的音效卡的取樣率為 44kHz,有些甚至達到 96kHz。44kHz 取樣率可以準確地確定高達 22kHz 的模擬訊號。在示波器上觀察,以 44kHz 取樣的 22kHz 訊號看起來會非常不規則,而且如果沒有某種濾波,它聽起來也不會像真正的 22kHz 模擬訊號。但這張卡仍然可以合理地重現人耳聽覺範圍內的所有聲音。也就是說,每秒的樣本數越多越好。訊號頻寬的 2 倍只是該理論所述的最低速率。一位音響工程師可能會確定在奈奎斯特速率或更高速率下錄製的訊號之間的差異。
夏農的理論與奈奎斯特的理論相關,因為能夠從噪聲中準確地確定訊號與能夠在沒有錯誤的情況下錄製訊號有關。所需的訊號需要高於周圍的噪聲,否則很難,甚至不可能找到它。這對像 WIFI 和數字電視這樣透過空中傳播的訊號非常重要。為了使我們的裝置能夠很好地連線到本地 WIFI,無線網絡卡需要能夠從透過空中傳播的所有其他訊號中確定無線訊號。不良的信噪比 (SNR) 會導致位錯誤和與網路或網際網路的連線不穩定。數字電視也需要良好的信噪比。我相信每個人都見過電視“卡住”並看起來很奇怪。當信噪比低於重現傳輸訊號無錯誤的最低可接受水平時,就會發生這種情況。
夏農和奈奎斯特理論的成果在當今世界非常重要,但它們更多的是在幕後,而不是其他系統理論,但這並不意味著它們的重要性有任何降低。