信道的容量：同一時間內傳輸多組信號

如果將空氣作為信道，聲音作為信號，我們在同一時間內能聽到的是很多的信源發出的信號，鐘表的嘀嗒聲和鍵盤的敲擊聲，同時在空氣這個信道中傳播，并被人這個信宿接受，但是信道能夠容納的信息量是有一定限度的，就像一家鐘表店，每一個鐘表都在發出類似的嘀嗒聲，而你卻分辨不出來是哪個鐘表發出的哪一種聲音。有時為了盡可能地在信道中傳播更多的信號，要讓信號有一些微小的區別，就像一個教室里學生在七嘴八舌地討論一個問題，但是教室仍然能夠根據不同學生說話的音調和音色來區分不同學生的聲音，聽清楚每一位學生的意見。因此，為了提高信息通訊的效率，有必要在同一時間傳輸多組信息，而信道能夠區分的信息的最大數目，就是信道的容量了。我們從GoldWave軟件中模擬出了電話撥號音1的聲音（如圖1）。

從表達式中我們可以看出撥號音1和撥號音0的頻率不同，撥號音0的表達式是，總體上比撥號音1要高，可以使用Scratch來播放。

對于生成的兩段10秒鐘的撥號音我們用圖2所示的程序來播放它們，耳朵能夠區分這兩種不同的聲音。

甚至當這兩種聲音同時播放時，仍然能夠區分它們，這就意味著，以人耳為信宿解碼器，以Scratch控制下的音箱為信源，以撥號音0和撥號音1為信號，空氣信道的容量至少是2。人經過訓練可以不斷地提高信道的容量，就像很多諜戰片中，好的“聽風者”能夠從無數條信息中分辨出哪一條是自己要尋找的那個信息。因此，我們能夠看出信道容量的影響因素有：信宿的解碼能力和信道自身的物理容量的極限。就像當距離很遠以后，我們區分不出墻上是一個大的黑點還是兩個小黑點一樣，每一個信道都有它傳輸信息的物理極限，這個極限與信道本身的特質有關，物理學家高錕先生獲得諾貝爾物理學獎的一個重要貢獻，就是計算出光纖作為信道的物理容量的極限。

如果用雙頭耳機線作為信道，Scratch偵測的音量值作為信宿判斷的標準的話，Scratch就不能夠像人耳一樣區分撥號音0和撥號音1的頻率了，它只能區分聲音的大小，因此我們有必要讓撥號音0和撥號音1聲音的大小不同。我們通過GoldWave讓撥號音0的音量降低為原來的一半，讓撥號音1的音量降低為原來的四分之一，使用圖3所示的代碼可以顯示出實時的音量情況。

從圖4所示的代碼中我們不難發現，兩段聲音分別播放和疊加的過程，并且疊加之后的音量和每一個獨立的音量能夠區分得非常明顯。

這說明Scratch能夠區分兩種不同音量的信號，信道的容量至少為2。

接下來，我們可以嘗試增加更多的不同音量的信號，看看程序是否能夠穩定地區分它們，由于信息通訊效率提升的需要，人們需要不停地提升信道的容量，使其愈發地接近信道的物理極限容量。與此同時，也在不斷地探索新的更大容量信道型式以適應信息社會的發展，從聲音通信到無線電波通信再到光纖通訊直到最前沿的量子通信，人類對信道容量的探索永無止境，而不斷提升信道的容量還需要在信號的類型、信號之間的區分度、甄別信號的算法上做一系列的改進。