ดิจิทัล

ดิจิทัล (อังกฤษ: digital), เฉพาะชื่อเฉพาะอาจสะกดเป็น ดิจิทอล หรือ ดิจิตอล) หรือในศัพท์บัญญัติว่า เชิงเลข ในทฤษฎีข้อมูลหรือระบบข้อมูล เป็นวิธีแทนความหมายของข้อมูลหรือชิ้นงานต่างๆในรูปแบบของตัวเลข โดยเฉพาะเลขฐานสอง ที่ไม่ต่อเนื่องกัน ซึ่งต่างจากระบบแอนะล็อกที่ใช้ค่าต่อเนื่องหรือสัญญาณแอนะล็อกซึ่งเป็นค่าต่อเนื่อง หรือแทนความหมายของข้อมูลโดยการใช้ฟังชั่นที่ต่อเนื่อง

ถึงแม้ว่า การแทนความหมายเป็นดิจิทัลจะไม่ต่อเนื่อง ข้อมูลที่ถูกแปลความหมายนั้นสามารถเป็นได้ทั้งไม่ต่อเนื่อง (เช่นตัวเลขหรือตัวหนังสือ) หรือต่อเนื่อง (เช่นเสียง,ภาพและการวัดอื่นๆ)

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

สัญลักษณ์เพื่อการแปลงดิจิทัล

เนื่องจากสัญลักษณ์ (เช่นตัวอักษรและตัวเลข) จะไม่ต่อเนื่อง การแทนความหมายสัญญลักษณ์แบบดิจิทัลค่อนข้างง่ายกว่าการแปลงข้อมูลต่อเนื่องหรือแบบอะนาล็อกให้เป็นดิจิทัล 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 จำนวนบิตในไบต์หรือคำเดี่ยวๆ

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 จากนั้นสัญญลักษณ์จะถูกเข้ารหัสหรือแปลงเป็นตัวเลขที่อยู่บนพื้นฐานของสถานะของคีย์ตัว 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 และระบุช่วงที่ค่าต่างๆที่ได้รับอนุญาตและวิธีการต่างๆที่จะใช้สำหรับการ 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 ดังนั้นสำเนาของสำเนาสามารถทำได้เรื่อยๆ
• 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 และในรูปแบบดิบๆของมันจริงๆแล้วจะผลิตสัญญาณขนาดใหญ่ (ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากขึ้นในการถ่ายโอน) กว่าข้อมูลอนาล็อก อย่างไรก็ตามข้อมูลดิจิทัลจะสามารถถูกบีบอัดได้ การบีบอัดจะช่วยลดปริมาณของแบนด์วิดธ์ที่จำเป็นในการส่งข้อมูล ข้อมูลสามารถบีบอัดแล้วถูกส่งไป จากนั้นจะถูกแยกออกที่ปลายทาง วิธีนี้จะทำให้มันเป็นไปได้ในการส่งข้อมูลได้มากขึ้น และมีผลสำหรับสัญญาณโทรทัศน์ดิจิทัล ที่จะนำเสนอบริการได้มากขึ้นในสเปกตรัมของคลื่นออกอากาศสำหรับช่องโทรทัศน์มากขึ้น

ระบบดิจิทัลประวัติศาสตร์

แม้ว่าสัญญาณดิจิทัลทั่วไปมักจะเกี่ยวข้องกับระบบเลขฐานสองที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย ​​ ระบบดิจิทัลจริงๆโบราณมากและไม่จำเป็นต้องเป็นเลขฐานสองหรืออิเล็กทรอนิกส์

• ข้อความที่ถูกเขียน (เนื่องจากชุดอักขระที่จำกัดและการใช้สัญลักษณ์เป็นตัวๆ - ตัวอักษรในกรณีส่วนใหญ่)
• ลูกคิด ที่ถูกสร้างขึ้นในช่วงระหว่างปี 1000 ถึงปี 500 ก่อนคริศตกาล มันต่อมากลายเป็นรูปแบบของความถี่ในการคำนวณ ปัจจุบันมันสามารถถูกใช้เป็นเครื่องคิดเลขพื้นฐานดิจิทัลที่ทันสมัย​​มาก ที่ใช้ลูกปัดในแถวที่จะแสดงเป็นตัวเลข ลูกปัดเพียงแต่มีความหมายในเป็นตัวๆที่มีสถานะขึ้นหรือลงเท่านั้น 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 ใช้แท่งหรือธงที่จัดขึ้นในตำแหน่งเฉพาะต่างๆในการส่งข้อความไปยังผู้รับที่เฝ้าดูพวกมันอยู่ห่างออกไป
• ธงสัญญาณการเดินเรือระหว่างประเทศ ที่มีเครื่องหมายที่โดดเด่นที่แสดงถึงตัวอักษรต่างๆ ของตัวอักษร ที่จะอนุญาตให้เรือทั้งหลายสามารถส่งข้อความไปมาหากัน
• ที่ถูกคิดค้นขึ้นเร็วๆนี้คือ 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
• Binary
• Data (computing)
• Decline of library usage
• Digital-to-analog converter
• Digital architecture
• Digital art
• Digital control
• Digital culture
• Digital Divide
• Digital infinity
• Digital electronics
• Digital native
• Digital physics
• Digital Revolution
• Digital signal
• Digital video
• Digital recording
• เลขฐานสอง
• สัญญาณ
• แอนะล็อก

เชิงอรรถและอ้างอิง

1. การสะกดว่า ดิจิทัล สะกดตามศัพท์บัญญัติราชบัณฑิตยสถาน อย่างไรก็ตามถ้ามีชื่อเฉพาะที่ใช้คำว่า "ดิจิทอล " หรือ "ดิจิตอล" ควรใช้ชื่อตามต้นฉบับเดิม
2. Ceruzzi, Paul E. (2012-06-29). Computing (MIT Press Essential Knowledge). MIT Press.
3. "The World’s Technological Capacity to Store, Communicate, and Compute Information", especially Supporting online material, Martin Hilbert and Priscila López (2011), Science (journal), 332(6025), 60-65; free access to the article through here: martinhilbert.net/WorldInfoCapacity.html
4. "video animation on The World’s Technological Capacity to Store, Communicate, and Compute Information from 1986 to 2010
5. Miller, Vincent (2011) Understanding digital culture. "Convergence and the contemporary media experience". London: Sage Publications.