ดิจิทัล

ดิจิทัล (อังกฤษ: digital; เฉพาะชื่อเฉพาะอาจสะกดเป็น ดิจิทอล หรือ ดิจิตอล) หรือในศัพท์บัญญัติว่า เชิงเลข ในทฤษฎีข้อมูลหรือระบบข้อมูล เป็นวิธีแทนความหมายของข้อมูลหรือชิ้นงานต่าง ๆ ในรูปแบบของตัวเลข โดยเฉพาะเลขฐานสอง ที่ไม่ต่อเนื่องกัน ซึ่งต่างจากระบบแอนะล็อกที่ใช้ค่าต่อเนื่องหรือสัญญาณแอนะล็อกซึ่งเป็นค่าต่อเนื่อง หรือแทนความหมายของข้อมูลโดยการใช้ฟังชั่นที่ต่อเนื่อง

ถึงแม้ว่า การแทนความหมายเป็นดิจิทัลจะไม่ต่อเนื่อง ข้อมูลที่ถูกแปลความหมายนั้นสามารถเป็นได้ทั้งไม่ต่อเนื่อง (เช่นตัวเลขหรือตัวหนังสือ) หรือต่อเนื่อง (เช่นเสียง, ภาพและการวัดอื่น ๆ )

คำว่าดิจิทัลที่มาจากแหล่งเดียวกันกับคำว่า digit และ digitus (ภาษาละตินแปลว่านิ้ว) เพราะนิ้วมือมักจะใช้สำหรับการนับที่ไม่ต่อเนื่อง นักคณิตศาสตร์ จอร์จ CStibitz ของห้องปฏิบัติการโทรศัพท์เบลล์ ใช้คำว่าดิจิทัลในการอ้างอิงถึงพัลส์ไฟฟ้าเร็วที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์ที่ออกแบบเพื่อเล็งและยิงปืนต่อต้านอากาศยานในปี 1942 มันเป็นที่นิยมใช้มากที่สุดในการระบบคำนวณและระบบอิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อข้อมูลในโลกแห่งความเป็นจริงจะถูกแปลงเป็นรูปแบบตัวเลขฐานสองเช่นในเสียงออดิโอดิจิทัลและการถ่ายภาพดิจิทัล

สัญลักษณ์เพื่อการแปลงดิจิทัล

เนื่องจากสัญลักษณ์ (เช่นตัวอักษรและตัวเลข) จะไม่ต่อเนื่อง การแทนความหมายสัญลักษณ์แบบดิจิทัลค่อนข้างง่ายกว่าการแปลงข้อมูลต่อเนื่องหรือแบบอะนาล็อกให้เป็นดิจิทัล แทนที่จะ สุ่มตัวอย่างและการเทียบออกมาเป็นปริมาณ(อังกฤษ: quantization) เหมือนในการแปลง แอนะล็อกมาเป็นดิจิทัล เทคนิคเช่นการ polling และการเข้ารหัสถูกนำมาใช้

อุปกรณ์ป้อนสัญลักษณ์มักจะประกอบด้วยกลุ่มของสวิทช์ที่ถูก poll ในช่วงเวลาปกติ เพื่อดูว่าสวิทช์ตัวไหนจะถูกสลับ ข้อมูลจะหายไปถ้าภายในช่วงเวลาการโพลเดียว สวิทช์สองต้วถูกกด หรือสวิทช์ตัวเดียวถูกกด การโพลนี้สามารถทำได้โดยตัวประมวลผลพิเศษในเครื่อง เพื่อป้องกัน ภาระให้กับ CPU หลัก เมื่อสัญลักษณ์ใหม่ถูกป้อนเข้าไป อุปกรณ์ที่มักจะส่งสัญญาณขัดจังหวะ เพื่อแจ้งเตือนในรูปแบบพิเศษเฉพาะเพื่อให้ CPU อ่านมัน

สำหรับอุปกรณ์ที่มีสวิทช์เพียงไม่กี่ตัว (เช่นปุ่มบนจอยสติก) สถานะของสวิทช์แต่ละตัวสามารถ เข้ารหัสเป็นบิต (ปกติ 0 สำหรับปล่อยและ 1 สำหรับกด) ในคำเดียว แบบนี้จะเป็นประโยชน์เมื่อ การผสมกันของปุ่มกดมีความหมายและบางครั้งถูกใช้สำหรับการผ่านสถานะของแป้นตัวปรับบนแป้นพิมพ์ (เช่นปุม shift และปุ่ม control) แต่มันก็ไม่ได้ออกแบบที่จะสนับสนุนคีย์มากกว่า จำนวนบิตในไบต์หรือคำเดี่ยว ๆ

อุปกรณ์ที่มีสวิทช์จำนวนมาก (เช่นแป้นพิมพ์คอมพิวเตอร์) มักจะจัดการสวิทช์เหล่านี้ในแบบเมทริกซ์สแกน ที่สวิทช์แต่ละตัววางอยู่บนจุดตัดแกน x และแกน y เมื่อสวิทช์ถูกกด มันจะเชื่อมต่อที่จุดตัดแกน x และแกน y ที่สอดคล้องกัน การโพลลิ่ง (มักเรียกว่าการสแกนในกรณีนี้) จะกระทำโดยการเปิดใช้งานแต่ละสาย x ในแต่ละลำดับและการตรวจสอบสาย y สายไหนที่มีสัญญาณ และคีย์ไหนที่ถูกกด เมื่อตัวประมวลผลของแป้นพิมพ์ตรวจพบว่ามีคีย์หนึ่งมีการเปลี่ยนสถานะ มันก็จะส่งสัญญาณไปยัง CPU เพื่อระบุรหัสสแกนของคีย์และสถานะใหม่ของมัน จากนั้นสัญลักษณ์จะถูกเข้ารหัสหรือแปลงเป็นตัวเลขที่อยู่บนพื้นฐานของสถานะของคีย์ตัว ปรับปรุงและคีย์การเข้ารหัสอักขระที่ต้องการ

การเข้ารหัสที่กำหนดเองสามารถนำมาใช้สำหรับการใช้งานเฉพาะอย่างโดยไม่สูญเสียข้อมูล อย่างไรก็ตามการใช้การเข้ารหัสมาตรฐานเช่น ASCII เป็นปัญหาถ้าสัญลักษณ์เช่น 'ß' จะต้องมีการแปลงแต่ไม่ได้อยู่ในมาตรฐาน

เป็นที่คาดว่าในปี 1986 น้อยกว่า 1% ของกำลังการผลิตเทคโนโลยีของโลกในการจัดเก็บข้อมูล จะเป็นดิจิทัลและ ในปี 2007 มันเป็นไปแล้ว 94% ปี 2002 ถือว่าเป็นปีเมื่อมนุษย์สามารถที่จะเก็บข้อมูลเพิ่มขึ้นในระบบดิจิทัลกว่าในรูปแบบแอนะล็อก (" จุดเริ่มต้นของยุคดิจิทัล")

คุณสมบัติของข้อมูลดิจิทัล

ข้อมูลดิจิทัลทั้งหมดมีคุณสมบัติทั่วไปที่แตกต่างจากวิธีการสื่อสารแบบอะนาล็อกดังนี้ :

• การ synchronization: เนื่องจาก ข้อมูลดิจิทัลจะถูกลำเลียงโดยลำดับในที่ซึ่งสัญลักษณ์ได้ถูกจัดเรียงไว้ รูปแบบดิจิทัลทั้งหมดมีวิธีการบางอย่างสำหรับการกำหนดจุดเริ่มต้นของลำดับ ในการเขียนหรือพูดภาษาของมนุษย์ การ synchronization โดยทั่วไปถูกกระทำโดยการหยุด (เว้นวรรค), อักษรตัวใหญ่และเครื่องหมายวรรคตอน การสื่อสารกับเครื่องจักรมักจะใช้ลำดับการ synchronization พิเศษ
• ภาษา: การสื่อสารแบบดิจิทัลทั้งหมดต้องใช้ภาษาซึ่งในบริบทนี้จะประกอบด้วยข้อมูลทั้งหมดที่ผู้ส่งและผู้รับของการสื่อสารแบบดิจิทัลทั้งสองจะต้องมีล่วงหน้าเพื่อให้การสื่อสารจะประสบความสำเร็จ ภาษาต่างๆเป็นทั่วไปและระบุความหมายของลำดับของสัญลักษณ์โดยเฉพาะ และระบุช่วงที่ค่าต่าง ๆ ที่ได้รับอนุญาต และวิธีการต่าง ๆ ที่จะใช้สำหรับการ synchronization ฯลฯ
• ข้อผิดพลาด: การรบกวน (เสียง) ในการสื่อสารแบบแอนะล็อกโดยทั่วไปได้สร้างส่วนเบี่ยงเบน ขนาดเล็กหรือข้อผิดพลาดบางอย่างระหว่างการสื่อสารที่ตั้งใจกับของจริงอย่างสม่ำเสมอ การรบกวนในการสื่อสารแบบดิจิทัลจะไม่ให้ผลในข้อผิดพลาด เว้นแต่การรบกวนจะมีขนาดใหญ่เสียจนส่งผลให้เกิดการตีความสัญลักษณ์เป็นสัญลักษณ์อื่นที่ผิดหรือรบกวนลำดับของสัญลักษณ์ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่เป็นไปได้ที่จะมีการสื่อสารดิจิทัลทั้งหมดที่ปราศจากข้อผิดพลาด นอกจากนี้ เทคนิคเช่นรหัสตรวจสอบอาจจะถูกใช้ในการตรวจพบข้อผิดพลาดและประกันการสื่อสารที่ปราศจากข้อผิดพลาดโดยผ่านการซ้ำซ้อน(อังกฤษ: redundancy) หรือการส่งซ้ำ ข้อผิดพลาดในการสื่อสารแบบดิจิทัลสามารถใช้รูปแบบของการทดแทนข้อผิดพลาด ในที่ซึ่งสัญลักษณ์จะถูกแทนที่ด้วยสัญลักษณ์อื่นหรือการแทรก/ลบข้อผิดพลาด ในที่ที่สัญลักษณ์ที่ไม่ถูกต้องพิเศษถูกแทรกลงในหรือลบออกจากข้อความดิจิทัล ข้อผิดพลาดที่แก้ไขไม่ได้ในการสื่อสารแบบดิจิทัลมีผลกระทบที่คาดเดาไม่ได้และโดยทั่วไปมีขนาดใหญ่บนเนื้อหาข้อมูลในการติดต่อสื่อสาร
• การคัดลอก: เพราะการปรากฏตัวของเสียงรบกวนเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้, การทำสำเนาต่อเนื่อง หลายครั้งในการสื่อสารแบบอะนาล็อกจะเป็นไปไม่ได้ เพราะการทำขึ้นใหม่แต่ละครั้งจะไปเพิ่มเสียงรบกวน เพราะการสื่อสารแบบดิจิทัลโดยทั่วไปจะไม่มีข้อผิดพลาด ดังนั้นสำเนาของสำเนาสามารถทำได้เรื่อย ๆ
• Granularity : เมื่อค่าอนาล็อกที่แปรอย่างต่อเนื่องจะถูกแสดงในรูปแบบดิจิทัล จะมีการตัดสินใจเสมอเกี่ยวกับจำนวนของสัญลักษณ์ที่จะกำหนดให้กับค่านั้น จำนวนของสัญลักษณ์จะเป็นตัวกำหนดความแม่นยำหรือความละเอียดของตัวเลขที่เกิดขึ้น ความแตกต่างระหว่างค่าแอนะล็อกที่เกิดขึ้นจริงกับค่าดิจิทัลที่ถูกแปลงมาได้เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นข้อผิดพลาด quantization ตัวอย่างเช่น:อุณหภูมิที่เกิดขึ้นจริงเป็น 23.234456544453 องศา แต่ถ้ามีเพียงตัวเลขสองหลัก (23)ได้ถูกกำหนดให้ใช้กับพารามิเตอร์นี้ในการแสดงเป็นดิจิทัล (เช่นเครื่องวัดอุณหภูมิดิจิทัลหรือตารางในรายงานที่พิมพ์) ข้อผิดพลาด quantizing คือ 0.234456544453 คุณสมบัติของการสื่อสารแบบดิจิทัลนี้เป็นที่รู้จักกันว่าเป็น Granularity
• บีบอัดได้: ตามคำของมิลเลอร์ "ข้อมูลดิจิทัลที่ไม่ได้ถูกบีบอัดจะมีขนาดใหญ่มาก และในรูปแบบดิบ ๆ ของมันจริง ๆ แล้วจะผลิตสัญญาณขนาดใหญ่ (ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากขึ้นในการถ่ายโอน) กว่าข้อมูลอนาล็อก อย่างไรก็ตามข้อมูลดิจิทัลจะสามารถถูกบีบอัดได้ การบีบอัดจะช่วยลดปริมาณของแบนด์วิดธ์ที่จำเป็นในการส่งข้อมูล ข้อมูลสามารถบีบอัดแล้วถูกส่งไป จากนั้นจะถูกแยกออกที่ปลายทาง วิธีนี้จะทำให้มันเป็นไปได้ในการส่งข้อมูลได้มากขึ้น และมีผลสำหรับสัญญาณโทรทัศน์ดิจิทัล ที่จะนำเสนอบริการได้มากขึ้นในสเปกตรัมของคลื่นออกอากาศสำหรับช่องโทรทัศน์มากขึ้น

ระบบดิจิทัลประวัติศาสตร์

แม้ว่าสัญญาณดิจิทัลทั่วไปมักจะเกี่ยวข้องกับระบบเลขฐานสองที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย ​​ ระบบดิจิทัลจริง ๆ โบราณมากและไม่จำเป็นต้องเป็นเลขฐานสองหรืออิเล็กทรอนิกส์

• ข้อความที่ถูกเขียน (เนื่องจากชุดอักขระที่จำกัดและการใช้สัญลักษณ์เป็นตัว ๆ - ตัวอักษรในกรณีส่วนใหญ่)
• ลูกคิด ที่ถูกสร้างขึ้นในช่วงระหว่างปี 1000 ถึงปี 500 ก่อนคริศตกาล มันต่อมากลายเป็นรูปแบบของความถี่ในการคำนวณ ปัจจุบันมันสามารถถูกใช้เป็นเครื่องคิดเลขพื้นฐานดิจิทัลที่ทันสมัย​​มาก ที่ใช้ลูกปัดในแถวที่จะแสดงเป็นตัวเลข ลูกปัดเพียงแต่มีความหมายในเป็นตัว ๆ ที่มีสถานะขึ้นหรือลงเท่านั้น ไม่ได้อยู่ในสถานะแบบแอนะล็อกที่อยู่ระหว่างกลางนั้น
• สัญญาณไฟ อาจจะเป็นสัญญาณดิจิทัลที่ไม่ใช่อิเล็กทรอนิกส์ที่ง่ายที่สุด ซึ่งมีเพียงสองสถานะ (เปิดและปิด) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สัญญาณควันเป็นหนึ่งในตัวอย่างที่เก่าแก่ที่สุดของสัญญาณดิจิทัล ที่"ตัวขนส่ง"แอนะล็อก(ควันไฟ) จะถูกมอดูเลทด้วยผ้าห่มเพื่อสร้างสัญญาณดิจิทัลที่บ่งบอกถึงข้อมูล
• รหัสมอร์ส ใช้สถานะหกตัวเลข ได้แก่ จุด, ประ, ช่องว่างระหว่างตัวอักษร (ระหว่างแต่ละจุดหรือเส้นประ), ช่องว่างสั้น(ระหว่างแต่ละตัวอักษร), ช่องว่างขนาดกลาง(ระหว่างคำ) และ ช่องว่างยาว(ระหว่างประโยค) ในการส่งข้อความผ่านทางความหลากหลายของตัวขนส่งที่มีศักยภาพ เช่นไฟฟ้าหรือแสง ตัวอย่างเช่นการใช้โทรเลขไฟฟ้า หรือไฟกระพริบ
• ระบบอักษรเบรลล์ เป็นรูปแบบเลขฐานสองครั้งแรกสำหรับการเข้ารหัสอักขระ โดยการใช้รหัส หกบิตแสดงผลเป็นรูปแบบของจุด
• ธงสัญญาณ ใช้แท่งหรือธงที่จัดขึ้นในตำแหน่งเฉพาะต่าง ๆ ในการส่งข้อความไปยังผู้รับที่เฝ้าดูพวกมันอยู่ห่างออกไป
• ธงสัญญาณการเดินเรือระหว่างประเทศ ที่มีเครื่องหมายที่โดดเด่นที่แสดงถึงตัวอักษรต่าง ๆ ของตัวอักษร ที่จะอนุญาตให้เรือทั้งหลายสามารถส่งข้อความไปมาหากัน
• ที่ถูกคิดค้นขึ้นเร็ว ๆ นี้คือ โมเด็ม ใช้มอดูเลทสัญญาณ"ตัวขนส่ง"แอนะล็อก(เช่นเสียง) เพื่อเข้ารหัสข้อมูลดิจิทัลไฟฟ้าไบนารีให้เป็นเป็นชุดของพัลส์เสียงดิจิทัลไบนารี version ของแนวคิดเดียวกันที่น่าเชื่อถืออย่างน่าประหลาดใจในรุ่นก่อนหน้านี้เล็กน้อย คือการรวบเข้าด้วยกันของลำดับ"สัญญาณ"ดิจิทัลออดิโอ และ"ไม่มีสัญญาณ"ข้อมูล (เช่น"เสียง" และ "เงียบ") บนเทปแม่เหล็กสำหรับใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ที่บ้านยุคต้น

ดูเพิ่ม

• Analog sound vs. digital sound
• Analog-to-digital converter
• ไบนารี่
• Data (computing)
• Decline of library usage
• Digital-to-analog converter
• สถาปัตยกรรมดิจิทัล
• ศิลปะดิจิทัล
• การควบคุมแบบดิจิตอล
• วัฒนธรรมดิจิทัล
• Digital Divide
• อินฟินิตี้ดิจิตอล
• Digital electronics
• ดิจิทัลเนทีฟ
• ฟิสิกส์ดิจิทัล
• การปฏิวัติดิจิทัล
• สัญญาณดิจิตอล
• วิดีโอดิจิทัล
• การบันทึกแบบดิจิตอล
• เลขฐานสอง
• สัญญาณ
• แอนะล็อก