Diferențele dintre sunetul analog și digital. Semnal digital Un semnal discret care este transmis

Cu aceste cuvinte, Ioan și-a început Evanghelia, descriind vremuri dincolo de granițele erei noastre. Începem acest articol cu ​​nu mai puțin patos și declarăm serios că în domeniul difuzării „la început a existat un semnal”.

În televiziune, ca în toate electronicele, semnalul este baza. Când vorbim despre asta, ne referim la oscilații electromagnetice care se propagă în aer cu ajutorul unei antene de transmisie și provoacă fluctuații de curent în antena de recepție. Unda de difuzare poate fi prezentată atât în ​​formă continuă, cât și în impulsuri, ceea ce afectează semnificativ rezultatul final - calitatea recepției TV.

Ce este televiziunea analogică? Aceasta este televiziunea, familiară tuturor, care a fost văzută de părinții părinților noștri. Este difuzat într-un mod necriptat, baza sa este un semnal analogic și este recepționat de un televizor analogic obișnuit, cunoscut nouă din copilărie. În prezent, în multe țări se desfășoară procesul de digitizare a semnalului analogic și, prin urmare, a televiziunii terestre. În unele țări europene acest proces a fost deja finalizat și televiziunea analogică terestră a fost oprită. Există motive pentru aceasta, pe care acest articol sugerează să le înțelegeți.

Diferențele dintre un semnal digital și un semnal analogic

Pentru majoritatea oamenilor, diferența dintre un semnal analog și digital poate fi destul de subtilă. Și totuși, diferența lor este semnificativă și nu constă doar în calitatea transmisiei de televiziune.

Un semnal analogic este datele primite pe care le vedem, le auzim și le percepem ca fiind lumea care ne înconjoară. Această metodă de generare, procesare, transmitere și înregistrare a semnalelor este tradițională și încă foarte răspândită. Datele sunt convertite în unde electromagnetice, reflectând frecvența și intensitatea fenomenelor conform principiului corespondenței complete.

Un semnal digital este un set de coordonate care descriu o undă electromagnetică, care nu este inaccesibilă percepției directe, fără decodare, deoarece este o succesiune de impulsuri electromagnetice. Vorbind despre discretitatea și continuitatea semnalelor, ele înseamnă, respectiv, „preluare de valori dintr-o mulțime finită” și, respectiv, „preluare de valori dintr-o mulțime infinită”.

Un exemplu de discreție ar fi notele școlare, care iau valori din setul 1,2,3,4,5. De fapt, un semnal video digital este adesea creat prin digitizarea unui semnal analogic.

Îndepărtându-ne de teorie, în realitate putem evidenția următoarele diferențe cheie între semnalele analogice și cele digitale:

1. televiziunea analogică este vulnerabilă la interferența care introduce zgomot în ea, în timp ce impulsul digital fie este complet blocat de interferențe și este absent, fie ajunge în forma sa originală.
2. Orice dispozitiv a cărui funcționare se bazează pe același principiu ca și transmisia emițătorului poate primi și citi un semnal analogic. Valul digital este destinat unui „destinatar” specific și, prin urmare, este rezistent la interceptare, deoarece codificat în siguranță.

Calitatea imaginii

Calitatea imaginii TV furnizată de TV analog este determinată în mare măsură de standardul TV. Cadrul care transmite transmisie analogică include 625 de linii cu un raport de aspect de 4x3. Astfel, vechiul kinescop afișează o imagine din liniile de televiziune, în timp ce o imagine digitală este formată din pixeli.

Cu o recepție și interferențe slabe, televizorul va „zăpadă” și va șuiera, fără a oferi spectatorului imagine și sunet. În încercările de a aduce îmbunătățiri acestei situații, la un moment dat, a fost implementată.

Alte optiuni

În ciuda dezvoltării rapide a tehnologiei electronice și a avantajelor semnalului digital față de analog, există încă domenii în care tehnologia analogică este indispensabilă, cum ar fi procesarea audio profesională. Dar, deși înregistrarea originală nu poate fi mai proastă decât cea digitală, după editare și copiere va fi inevitabil zgomotoasă.

Iată un set de operații de bază care pot fi efectuate cu un flux analogic:

• întărire și slăbire;
• modulare, care vizează reducerea susceptibilității sale la interferență și demodulare;
• filtrare și procesare în frecvență;
• înmulțire, însumare și logaritm;
• prelucrarea şi modificarea parametrilor mărimilor sale fizice.

Caracteristicile televiziunii analogice și digitale

Judecata filistină despre prăbușirea televiziunii terestre și trecerea la tehnologiile de difuzare ale viitorului este oarecum nedreaptă, fie și doar pentru că telespectatorii înlocuiesc conceptele: televiziunea terestră și analogică. La urma urmei, televiziunea terestră este de obicei înțeleasă ca orice difuzare de televiziune pe un canal de radio terestru.

Atât „analogic” cât și „digital” sunt tipuri de televiziune terestră. În ciuda faptului că televiziunea analogică diferă de televiziunea digitală, principiul lor general de difuzare este identic - un turn de televiziune transmite canale și garantează un semnal de înaltă calitate numai pe o rază limitată. În același timp, raza de acoperire digitală este mai mică decât raza fluxului necodat, ceea ce înseamnă că repetoarele trebuie instalate mai aproape unul de celălalt.

Dar opinia că „digitalul” va depăși în cele din urmă „analogic” este adevărată. Telespectatorii din multe țări au devenit deja „martori” ai conversiei unui semnal analogic în unul digital și se bucură din plin de vizionarea programelor TV la calitate HD.

Caracteristicile televiziunii difuzate

Sistemul de televiziune terestră existent utilizează semnale analogice pentru a transmite produse de televiziune. Se propagă prin unde puternic oscilante, ajungând la antene terestre. Pentru a crește aria de acoperire a difuzării, sunt instalate repetoare. Funcția lor este de a concentra și amplifica semnalul, transmițându-l la receptoarele de la distanță. Semnalele sunt transmise la o frecvență fixă, astfel încât fiecare canal corespunde frecvenței sale și este atribuit televizorului în ordine numerică.

Avantajele și dezavantajele difuzării de televiziune digitală

Informațiile transmise folosind un cod digital practic nu conțin erori sau distorsiuni. Dispozitivul care digitizează semnalul original se numește convertor analog-digital (ADC).

Pentru a codifica impulsurile, se folosește un sistem de unu și zero. Pentru a citi și a converti codul BCD, un dispozitiv numit convertor digital-analogic (DAC) este încorporat în receptor. Nu există valori de jumătate pentru ADC sau DAC, cum ar fi 1,4 sau 0,8.

Această metodă de criptare și transmitere a datelor ne-a oferit un nou format TV, care are multe avantaje:

• modificarea puterii sau lungimii pulsului nu afectează recunoașterea acestuia de către decodor;
• acoperire uniformă de difuzare;
• spre deosebire de difuzarea analogică, reflexiile obstacolelor transmisiei convertite se adună și îmbunătățesc recepția;
• frecvențele de difuzare sunt utilizate mai eficient;
• Poate fi primit pe TV analogic.

Diferență televiziune digitală din analog

Cel mai simplu mod de a observa diferența dintre difuzarea analogică și cea digitală este de a prezenta caracteristicile finale ale ambelor tehnologii sub forma unui tabel.

Televiziune digitală	TV analogic
Rezoluția imaginii digitale este de 1280x720, oferind un total de 921600 pixeli. În cazul formatului de scanare 1080i, rezoluția imaginii este 1920x1080, ceea ce oferă un rezultat impresionant: peste 2 milioane 70 mii pixeli.	Rezoluția maximă a unei „imagine” analogice este de aproximativ 720x480, ceea ce oferă un total de peste 340.000 de pixeli.
Sunet
Audio, ca și video, este transmis fără distorsiuni. Multe programe sunt însoțite de un semnal stereo surround.	Calitatea sunetului variază.
Receptor
Costul unui televizor adaptat pentru recepție digitală este de câteva ori mai mare decât prețul unui televizor obișnuit.	Televizorul analogic este moderat de scump.
canale TV
Vizionarea canalelor digitale oferă spectatorului o opțiune largă: un număr mare și focalizare tematică a canalelor TV.	Număr de programe până la 100.
Alte
Recepție de programe pe un televizor. Servicii suplimentare precum „difuzare privată”, „cinema virtual”, „stocare program”, etc.	Posibilitatea de a conecta mai multe receptoare și de a vizualiza simultan mai multe programe.
Concluzie
Noul televizor aduce cu el o calitate excelentă a imaginii și a sunetului, capacitatea de a crea o stație multimedia acasă pentru redare, lucru și învățare. Cu toate acestea, costul ridicat al televizoarelor adaptate și introducerea lentă a tehnologiei de codare TV pe piața rusă au lăsat până acum în urmă televiziunile existente.	Un televizor vechi bun este inferior digitalului în calitatea imaginii și a sunetului. Cu toate acestea, prețul receptoarelor și capacitatea de a distribui semnalul la un număr mai mare de televizoare (capacitatea de a viziona mai multe programe în același timp) reprezintă un plus semnificativ.

Sensibilitatea antenei TV

Nu există o rețetă universală pentru alegerea antenei ideale, dar există cerințe obligatorii care trebuie îndeplinite pentru ca aceasta să primească semnale analogice și digitale. Pe măsură ce distanța față de obiectul difuzat crește, aceste cerințe cresc. În special, la sensibilitatea receptorului - capacitatea sa de a capta semnale de televiziune de intensitate slabă. Adesea ele sunt cauza unei imagini neclare. Această problemă poate fi rezolvată cu ajutorul lui, care crește semnificativ sensibilitatea antenei și elimină întrebarea: cum se conectează la televiziunea digitală? Același televizor și aceeași antenă, doar un tuner digital over-the-air va apărea lângă televizor.

Ce este un model de radiație de antenă

Pe lângă sensibilitatea antenei, există un parametru care determină măsura în care este capabilă să concentreze energia. Se numește câștig direcțional sau directivitate și este raportul dintre densitatea radiației într-o direcție dată și densitatea medie a radiației.
O interpretare grafică a acestei caracteristici este modelul de radiație al antenei. În esență, este o figură tridimensională, dar pentru ușurință în lucru este exprimată în două planuri situate perpendicular unul pe celălalt. Având la îndemână o astfel de diagramă plată și comparând-o cu o hartă a zonei, puteți planifica zona de recepție a antenei pentru un semnal video analogic. Tot din acest grafic puteți extrage o serie de caracteristici practice utile ale antenei TV, precum intensitatea radiațiilor laterale și inverse și coeficientul de protecție.

Care semnal este mai bun

Trebuie recunoscut faptul că, în ciuda multor îmbunătățiri implementate în domeniul reprezentării analogice a informațiilor, această metodă de difuzare și-a păstrat deficiențele. Acestea includ distorsiunea în timpul transmisiei și zgomotul în timpul redării.

De asemenea, nevoia de a converti un semnal analogic într-unul digital este cauzată de neadecvarea metodei de înregistrare existente pentru stocarea informațiilor în memoria semiconductoare.

Din păcate, televizorul existent practic nu are avantaje evidente față de digital, excluzând posibilitatea de a primi un semnal cu o antenă TV obișnuită și de a-l partaja între televizoare.

În fiecare zi oamenii se confruntă cu utilizarea dispozitivelor electronice. Viața modernă este imposibilă fără ele. La urma urmei, vorbim despre TV, radio, computer, telefon, multicooker și așa mai departe. Anterior, cu doar câțiva ani în urmă, nimeni nu se gândea ce semnal era folosit în fiecare dispozitiv de lucru. Acum, cuvintele „analogic”, „digital”, „discret” există de mult timp. Unele tipuri de semnale enumerate sunt de înaltă calitate și fiabile.

Transmisia digitală a intrat în uz mult mai târziu decât cea analogică. Acest lucru se datorează faptului că un astfel de semnal este mult mai ușor de întreținut, iar tehnologia la acea vreme nu era atât de îmbunătățită.

Fiecare persoană întâlnește conceptul de „discreție” tot timpul. Dacă traduceți acest cuvânt din latină, va însemna „discontinuitate”. Aprofundând în știință, putem spune că un semnal discret este o metodă de transmitere a informațiilor, care implică o schimbare în timp a mediului purtător. Acesta din urmă ia orice valoare din toate posibilele. Acum discretitatea se estompează în fundal, după ce s-a luat decizia de a produce sisteme pe un cip. Sunt holistice și toate componentele interacționează strâns între ele. În discretie, totul este exact invers - fiecare detaliu este completat și conectat cu ceilalți prin linii speciale de comunicare.

Semnal

Un semnal este un cod special care este transmis în spațiu de către unul sau mai multe sisteme. Această formulare este generală.

În domeniul informației și comunicațiilor, un semnal este un purtător de date special care este utilizat pentru transmiterea mesajelor. Poate fi creat, dar nu este acceptat, această din urmă condiție nu este necesară. Dacă semnalul este un mesaj, atunci „prinderea” este considerată necesară.

Codul descris este specificat de o funcție matematică. Caracterizează toate modificările posibile ale parametrilor. În teoria ingineriei radio, acest model este considerat de bază. În ea, zgomotul a fost numit un analog al semnalului. Reprezintă o funcție a timpului care interacționează liber cu codul transmis și îl distorsionează.

Articolul descrie tipurile de semnale: discrete, analogice și digitale. Teoria de bază asupra subiectului descris este de asemenea prezentată pe scurt.

Tipuri de semnale

Există mai multe semnale disponibile. Să ne uităm la ce tipuri există.

1. Pe baza mediului fizic al purtătorului de date, acestea sunt împărțite în semnale electrice, optice, acustice și electromagnetice. Există alte câteva specii, dar sunt puțin cunoscute.
2. Conform metodei de setare, semnalele sunt împărțite în regulate și neregulate. Primele sunt metode deterministe de transmitere a datelor, care sunt specificate de o funcție analitică. Cele aleatorii sunt formulate folosind teoria probabilității și, de asemenea, iau orice valori la intervale de timp diferite.
3. În funcție de funcțiile care descriu toți parametrii semnalului, metodele de transmisie a datelor pot fi analogice, discrete, digitale (o metodă care este cuantificată în nivel). Sunt folosite pentru alimentarea multor aparate electrice.

Acum cititorul cunoaște toate tipurile de transmisie de semnal. Nu va fi dificil pentru nimeni să le înțeleagă; principalul lucru este să vă gândiți puțin și să vă amintiți cursul de fizică din școală.

De ce este procesat semnalul?

Semnalul este procesat pentru a transmite și primi informații care sunt criptate în el. Odată extras, poate fi folosit într-o varietate de moduri. În unele situații, acesta va fi reformatat.

Există un alt motiv pentru procesarea tuturor semnalelor. Constă într-o uşoară compresie a frecvenţelor (pentru a nu deteriora informaţia). După aceasta, este formatat și transmis la viteze mici.

Semnalele analogice și digitale folosesc tehnici speciale. În special, filtrarea, convoluția, corelația. Sunt necesare pentru a restabili semnalul dacă este deteriorat sau are zgomot.

Creare și formare

Adesea, un convertor analog-digital (ADC) este necesar pentru a genera semnale Cel mai adesea, ambele sunt utilizate numai în situațiile în care sunt utilizate tehnologiile DSP. În alte cazuri, numai folosirea unui DAC va funcționa.

Atunci când creează coduri fizice analogice cu utilizarea în continuare a metodelor digitale, se bazează pe informațiile primite, care sunt transmise de la dispozitive speciale.

Interval dinamic

Se calculează prin diferența dintre nivelurile de volum mai mare și mai scăzută, care sunt exprimate în decibeli. Depinde complet de lucru și de caracteristicile performanței. Vorbim atât despre piese muzicale, cât și despre dialoguri obișnuite între oameni. Dacă luăm, de exemplu, un crainic care citește știrile, atunci intervalul său dinamic fluctuează în jurul valorii de 25-30 dB. Și în timp ce citiți orice lucrare, poate crește la 50 dB.

Semnal analog

Un semnal analogic este o metodă continuă de transmisie a datelor. Dezavantajul său este prezența zgomotului, care uneori duce la o pierdere completă a informațiilor. Foarte des apar situații în care este imposibil să se determine unde sunt datele importante în cod și unde există distorsiuni obișnuite.

Din această cauză procesarea semnalului digital a câștigat o mare popularitate și înlocuiește treptat analogul.

Semnal digital

Un semnal digital este special; este descris prin funcții discrete. Amplitudinea acestuia poate lua o anumită valoare din cele deja specificate. În timp ce un semnal analogic poate veni cu o cantitate uriașă de zgomot, un semnal digital filtrează cea mai mare parte a zgomotului primit.

În plus, acest tip de transfer de date transferă informații fără încărcare semantică inutilă. Mai multe coduri pot fi trimise simultan printr-un canal fizic.

Nu există tipuri de semnal digital, deoarece se remarcă ca o metodă separată și independentă de transmitere a datelor. Reprezintă un flux binar. În zilele noastre, acest semnal este considerat cel mai popular. Acest lucru se datorează ușurinței în utilizare.

Aplicarea unui semnal digital

Cum diferă un semnal electric digital de alții? Pentru că este capabil să efectueze regenerarea completă în repetor. Când un semnal cu cea mai mică interferență ajunge la un echipament de comunicație, acesta își schimbă imediat forma în digital. Acest lucru permite, de exemplu, unui turn TV să genereze din nou un semnal, dar fără efectul de zgomot.

Dacă codul ajunge cu distorsiuni mari, atunci, din păcate, nu poate fi restaurat. Dacă luăm comunicații analogice în comparație, atunci într-o situație similară un repetor poate extrage o parte din date, cheltuind multă energie.

Când discutăm despre comunicații celulare de diferite formate, dacă există o distorsiune puternică pe o linie digitală, este aproape imposibil să vorbiți, deoarece cuvintele sau frazele întregi nu pot fi auzite. În acest caz, comunicarea analogică este mai eficientă, deoarece puteți continua să conduceți un dialog.

Tocmai din cauza unor astfel de probleme, repetoarele formează foarte des un semnal digital pentru a reduce decalajul din linia de comunicație.

Semnal discret

În zilele noastre, fiecare persoană folosește un telefon mobil sau un fel de „apelare” pe computer. Una dintre sarcinile dispozitivelor sau software-ului este transmiterea unui semnal, în acest caz un flux de voce. Pentru a transporta o undă continuă, este necesar un canal care are cel mai înalt nivel de debit. De aceea s-a luat decizia de a folosi un semnal discret. Nu creează valul în sine, ci aspectul său digital. De ce? Pentru că transmisia provine din tehnologie (de exemplu, un telefon sau un computer). Care sunt avantajele acestui tip de transfer de informații? Cu ajutorul acestuia, cantitatea totală de date transmise este redusă, iar trimiterea în lot este, de asemenea, mai ușor de organizat.

Conceptul de „eșantionare” a fost mult timp utilizat în mod constant în munca tehnologiei computerelor. Datorită acestui semnal, nu se transmit informații continue, care sunt complet codificate cu simboluri și litere speciale, ci date colectate în blocuri speciale. Sunt particule separate și complete. Această metodă de codificare a fost mult timp retrogradată în fundal, dar nu a dispărut complet. Poate fi folosit pentru a transmite cu ușurință mici informații.

Comparația semnalelor digitale și analogice

Atunci când cumpără echipamente, aproape nimeni nu se gândește la ce tipuri de semnale sunt folosite în acest sau acel dispozitiv și cu atât mai mult la mediul și natura lor. Dar uneori mai trebuie să înțelegi conceptele.

De mult a fost clar că tehnologiile analogice pierd cerere, deoarece utilizarea lor este irațională. În schimb, vine comunicarea digitală. Trebuie să înțelegem despre ce vorbim și ce refuză omenirea.

Pe scurt, un semnal analogic este o metodă de transmitere a informațiilor care implică descrierea datelor în funcții continue de timp. De fapt, vorbind în mod specific, amplitudinea oscilațiilor poate fi egală cu orice valoare în anumite limite.

Procesarea semnalului digital este descrisă de funcții de timp discrete. Cu alte cuvinte, amplitudinea oscilațiilor acestei metode este egală cu valorile strict specificate.

Trecând de la teorie la practică, trebuie spus că semnalul analogic se caracterizează prin interferență. Nu există astfel de probleme cu digitalul, deoarece le „netezește” cu succes. Datorită noilor tehnologii, această metodă de transfer de date este capabilă să restaureze toate informațiile originale de la sine, fără intervenția unui om de știință.

Vorbind despre televiziune, putem spune deja cu încredere: transmisia analogică și-a depășit de mult utilitatea. Majoritatea consumatorilor trec la un semnal digital. Dezavantajul acestuia din urmă este că, în timp ce orice dispozitiv poate primi transmisie analogică, o metodă mai modernă necesită doar echipamente speciale. Deși cererea pentru metoda învechită a scăzut de mult, aceste tipuri de semnale încă nu sunt capabile să dispară complet din viața de zi cu zi.

O persoană vorbește la telefon în fiecare zi, se uită la diverse canale TV, ascultă muzică și navighează pe internet. Toate mijloacele de comunicare și alte medii informaționale se bazează pe transmisia de semnale de diferite tipuri. Mulți oameni pun întrebări despre modul în care informațiile analogice diferă de alte tipuri de date, despre ce este un semnal digital. Răspunsul la acestea poate fi obținut prin înțelegerea definiției diferitelor semnale electrice și studierea diferențelor lor fundamentale între ele.

Semnal analog

Un semnal analogic (continuu) este un semnal informațional natural care are un anumit număr de parametri care sunt descriși de o funcție de timp și un set continuu de toate valorile posibile.

Simțurile umane captează toate informațiile din mediu în formă analogică. De exemplu, dacă o persoană vede un camion care trece prin apropiere, atunci mișcarea acestuia este observată și se schimbă continuu. Dacă creierul ar primi informații despre mișcarea vehiculelor o dată la 15 secunde, atunci oamenii ar cădea mereu sub roțile lui. O persoană evaluează distanța instantaneu și în fiecare moment este definită și diferită.

Același lucru se întâmplă cu alte informații - oamenii aud sunetul și evaluează volumul acestuia, evaluează calitatea semnalului video și altele asemenea. În consecință, toate tipurile de date sunt de natură analogică și sunt în continuă schimbare.

Pe o notă. Semnalele analogice și digitale sunt implicate în transmiterea vorbirii interlocutorilor care comunică prin telefon, Internetul funcționează pe baza schimbului acestor canale de semnal printr-un cablu de rețea. Aceste tipuri de semnale sunt de natură electrică.

Un semnal analogic este descris de o funcție matematică de timp similară cu o undă sinusoidală. Dacă efectuați măsurători, de exemplu, ale temperaturii apei, încălzind-o și răcind-o periodic, atunci graficul funcției va afișa o linie continuă care reflectă valoarea acesteia în fiecare perioadă de timp.

Pentru a evita interferența, astfel de semnale trebuie amplificate folosind mijloace și dispozitive speciale. Dacă nivelul interferenței semnalului este ridicat, atunci acesta trebuie amplificat mai mult. Acest proces este însoțit de cheltuieli mari de energie. Un semnal radio amplificat, de exemplu, poate deseori deveni el însuși o interferență pentru alte canale de comunicație.

Interesant de știut. Semnalele analogice erau folosite anterior în toate tipurile de comunicații. Cu toate acestea, acum este înlocuit peste tot sau a fost deja înlocuit (comunicații mobile și internet) cu semnale digitale mai avansate.

Televiziunea analogică și cea digitală încă coexistă, dar tipul digital de televiziune și radiodifuziune înlocuiește rapid metoda analogică de transmitere a datelor datorită avantajelor sale semnificative.

Pentru a descrie acest tip de semnal informativ, sunt utilizați trei parametri principali:

• frecvență;
• lungimea de undă;
• amplitudine.

Dezavantajele unui semnal analogic

Un semnal analogic are următoarele proprietăți, care arată diferența lor față de versiunea digitală:

1. Acest tip de semnal se caracterizează prin redundanță. Adică, informațiile analogice din ele nu sunt filtrate - transportă o mulțime de date de informații inutile. Cu toate acestea, este posibilă trecerea informațiilor printr-un filtru, cunoscând parametri suplimentari și natura semnalului, de exemplu, folosind metoda frecvenței;
2. Siguranță. Este aproape complet neajutorat împotriva intruziunilor neautorizate din exterior;
3. Neputință absolută în fața diferitelor tipuri de interferențe. Dacă se impune vreo interferență asupra canalului de transmisie a datelor, aceasta va fi transmisă neschimbată de către receptorul de semnal;
4. Nu există o diferențiere specifică a nivelurilor de eșantionare - calitatea și cantitatea informațiilor transmise nu sunt limitate în niciun fel.

Proprietățile de mai sus sunt dezavantajele metodei analogice de transmitere a datelor, pe baza căreia o putem considera complet învechită.

Semnale digitale și discrete

Semnalele digitale sunt semnale informatice artificiale, prezentate sub forma unor valori digitale obișnuite care descriu parametri specifici ai informațiilor transmise.

Pentru informații.În zilele noastre, se folosește în mod predominant un flux de biți simplu de codat - un semnal digital binar. Acesta este tipul care poate fi utilizat în electronica binară.

Diferența dintre tipul digital de transmisie de date și versiunea analogică este că un astfel de semnal are un anumit număr de valori. În cazul unui flux de biți, există două dintre ele: „0” și „1”.

Trecerea de la zero la maxim într-un semnal digital este bruscă, permițând echipamentului receptor să-l citească mai clar. Dacă apar anumite zgomote și interferențe, va fi mai ușor pentru receptor să decodeze un semnal electric digital decât în ​​cazul transmisiei de informații analogice.

Cu toate acestea, semnalele digitale diferă de versiunea analogică într-un dezavantaj: cu un nivel ridicat de interferență, nu pot fi restaurate, dar este posibil să se extragă informații dintr-un semnal continuu. Un exemplu în acest sens ar fi o conversație telefonică între două persoane, în timpul căreia pot dispărea cuvinte întregi și chiar fraze ale unuia dintre interlocutori.

Acest efect în mediul digital se numește efect de întrerupere, care poate fi localizat prin reducerea lungimii liniei de comunicație sau prin instalarea unui repetor, care copiază complet tipul original de semnal și îl transmite mai departe.

Informațiile analogice pot fi transmise prin canale digitale după parcurgerea procesului de digitalizare cu dispozitive speciale. Acest proces se numește conversie analog-digitală (ADC). Acest proces poate fi, de asemenea, inversat - conversie digital-analog (DAC). Un exemplu de dispozitiv DAC ar fi un receptor TV digital.

Sistemele digitale se disting și prin capacitatea de a cripta și codifica datele, care a devenit un motiv important pentru digitalizarea comunicațiilor mobile și a internetului.

Semnal discret

Există un al treilea tip de informații – discrete. Un astfel de semnal este intermitent și se modifică în timp, luând oricare dintre valorile posibile (prescrise în prealabil).

Transferul discret de informații se caracterizează prin faptul că schimbările apar în funcție de trei scenarii:

1. Semnalul electric se modifică numai în timp, rămânând continuu (neschimbat) ca mărime;
2. Se schimbă doar în mărime, rămânând în același timp continuu în timp;
3. De asemenea, se poate schimba simultan atât în ​​amploare, cât și în timp.

Discretenia și-a găsit aplicație în transmiterea în lot a unor cantități mari de date în sistemele de calcul.

Pe baza celor de mai sus, se poate determina că continuitatea și multiplicitatea valorilor sunt principalele diferențe între informațiile analogice și informațiile discrete și digitale. Transmisia digitală de date înlocuiește transmisia analogică, nu degeaba omenirea trăiește acum în era digitală.

Video

Un semnal analogic este un semnal de date în care fiecare dintre parametrii reprezentativi este descris printr-o funcție de timp și un set continuu de valori posibile.

Există două spații de semnale - spațiul L (semnale continue) și spațiul l (L mic) - spațiul secvențelor. Spațiul l (L mic) este spațiul coeficienților Fourier (un set numărabil de numere care definesc o funcție continuă pe un interval finit al domeniului de definiție), spațiul L este spațiul semnalelor continue (analogice) peste domeniul de definire. În anumite condiții, spațiul L este mapat în mod unic în spațiul l (de exemplu, primele două teoreme de discretizare Kotelnikov).

Semnalele analogice sunt descrise prin funcții continue ale timpului, motiv pentru care un semnal analogic este uneori numit semnal continuu. Semnalele analogice sunt contrastate cu cele discrete (cuantizate, digitale). Exemple de spații continue și mărimi fizice corespunzătoare:

direct: tensiune electrică

cerc: poziția unui rotor, a unei roți, a unui angrenaj, a acelui ceasului analogic sau a fazei unui semnal purtător

segment: poziția unui piston, pârghie de comandă, termometru lichid sau semnal electric limitat în amplitudine diverse spații multidimensionale: culoare, semnal modulat în cuadratura.

Proprietățile semnalelor analogice sunt în mare măsură opuse celor ale semnalelor cuantizate sau digitale.

Absența nivelurilor de semnal discrete clar distinse face imposibilă aplicarea conceptului de informație în formă așa cum este înțeleasă în tehnologiile digitale pentru a o descrie. „cantitatea de informații” conținută într-o citire va fi limitată doar de intervalul dinamic al instrumentului de măsurare.

Fără redundanță. Din continuitatea spațiului valoric rezultă că orice zgomot introdus în semnal nu se poate distinge de semnalul în sine și, prin urmare, amplitudinea inițială nu poate fi restabilită. De fapt, filtrarea este posibilă, de exemplu, prin metode de frecvență, dacă sunt cunoscute informații suplimentare despre proprietățile acestui semnal (în special, banda de frecvență).

Aplicație:

Semnalele analogice sunt adesea folosite pentru a reprezenta mărimi fizice în continuă schimbare. De exemplu, un semnal electric analogic preluat de la un termocuplu transportă informații despre schimbările de temperatură, un semnal de la un microfon transportă informații despre schimbările rapide de presiune într-o undă sonoră etc.

2.2 Semnal digital

Un semnal digital este un semnal de date în care fiecare dintre parametrii reprezentativi este descris de o funcție de timp discretă și un set finit de valori posibile.

Semnalele sunt impulsuri electrice sau luminoase discrete. Cu această metodă, întreaga capacitate a canalului de comunicație este utilizată pentru a transmite un semnal. Semnalul digital folosește întreaga lățime de bandă a cablului. Lățimea de bandă este diferența dintre frecvența maximă și minimă care poate fi transmisă printr-un cablu. Fiecare dispozitiv din astfel de rețele trimite date în ambele direcții, iar unele pot primi și transmite simultan. Sistemele în bandă îngustă (bandă de bază) transmit date sub forma unui semnal digital de o singură frecvență.

Un semnal digital discret este mai dificil de transmis pe distanțe lungi decât un semnal analogic, așa că este pre-modulat pe partea transmițătorului și demodulat pe partea receptorului de informații. Utilizarea algoritmilor pentru verificarea și restaurarea informațiilor digitale în sistemele digitale poate crește semnificativ fiabilitatea transmiterii informațiilor.

Cometariu. Trebuie reținut că un semnal digital real este analog în natura sa fizică. Datorită zgomotului și modificărilor parametrilor liniei de transmisie, are fluctuații în amplitudine, fază/frecvență (jitter) și polarizare. Dar acest semnal analogic (puls și discret) este înzestrat cu proprietățile unui număr. Ca urmare, devine posibil să se utilizeze metode numerice (prelucrare pe computer) pentru a-l procesa.

Omul obișnuit nu se gândește la natura semnalelor, dar uneori se gândește la diferența dintre difuzarea sau formatele analogice și digitale. În mod implicit, se crede că tehnologiile analogice devin un lucru al trecutului și vor fi în curând înlocuite complet cu cele digitale. Merită să știm la ce renunțăm în favoarea noilor tendințe.

Semnal analog- un semnal de date descris prin funcții continue ale timpului, adică amplitudinea oscilațiilor sale poate lua orice valoare în limita maximului.

Semnal digital- un semnal de date descris prin funcții discrete de timp, adică amplitudinea oscilațiilor ia doar valori strict definite.

În practică, acest lucru ne permite să spunem că semnalul analogic este însoțit de o cantitate mare de zgomot, în timp ce semnalul digital îl filtrează cu succes. Acesta din urmă este capabil să restaureze datele originale. În plus, un semnal analogic continuu transportă adesea o mulțime de informații inutile, ceea ce duce la redundanța acestuia - mai multe semnale digitale pot fi transmise în loc de un semnal analogic.

Dacă vorbim de televiziune și acest domeniu îi îngrijorează pe cei mai mulți consumatori cu trecerea la „digital”, atunci putem considera că semnalul analogic este complet învechit. Cu toate acestea, deocamdată, semnalele analogice pot fi recepționate de orice echipament conceput în acest scop, în timp ce semnalele digitale necesită echipamente speciale. Adevărat, odată cu răspândirea televiziunii digitale, sunt din ce în ce mai puține televizoare analogice și cererea pentru ele scade catastrofal.

O altă caracteristică importantă a unui semnal este securitatea. În acest sens, analogul demonstrează o lipsă de apărare completă împotriva influențelor sau intruziunilor externe. Cea digitală este criptată atribuindu-i un cod din impulsuri radio, astfel încât să fie exclusă orice interferență. Este dificil să se transmită semnale digitale pe distanțe lungi, așa că se utilizează o schemă de modulație-demodulație.

Site-ul de concluzii

1. Semnalul analogic este continuu, semnalul digital este discret.
2. La transmiterea unui semnal analogic, există un risc mai mare de a înfunda canalul cu interferențe.
3. Semnalul analogic este redundant.
4. Semnalul digital filtrează zgomotul și restabilește datele originale.
5. Semnalul digital este transmis în formă criptată.
6. Se pot trimite mai multe semnale digitale în loc de un semnal analogic.

Un simplu consumator nu trebuie neapărat să știe care este natura semnalelor. Dar uneori este necesar să se cunoască diferența dintre formatele analogice și cele digitale pentru a aborda cu ochii deschiși alegerea unei opțiuni sau alteia, pentru că astăzi se aude că vremea tehnologiilor analogice a trecut, acestea fiind înlocuite cu cele digitale. . Trebuie să înțelegeți diferența, astfel încât să știți ce lăsați în urmă și la ce să vă așteptați.

Semnal analogic- acesta este un semnal continuu, având un număr infinit de date apropiate ca valoare în limitele maximului, toți parametrii cărora sunt descriși de o variabilă dependentă de timp.

Semnal digital- acesta este un semnal separat descris de o funcție separată a timpului în consecință, în fiecare moment în timp, amplitudinea semnalului are o valoare strict definită;

Practica a arătat că în cazul semnalelor analogice este posibilă interferența, care poate fi eliminată cu un semnal digital. În plus, digitalul poate restaura datele originale. Cu un semnal analogic continuu, trec o mulțime de informații, adesea inutile. În loc de unul analogic, pot fi transmise mai multe digitale.

Astăzi, consumatorii sunt interesați de problema televiziunii, deoarece în acest context este adesea rostită sintagma „trecerea la un semnal digital”. În acest caz, analogul poate fi considerat o relicvă a trecutului, dar asta acceptă tehnologia existentă, iar pentru a primi digital este nevoie de una specială. Desigur, din cauza apariției și extinderii utilizării „digitale”, acestea își pierd popularitatea anterioară.

Avantajele și dezavantajele tipurilor de semnal

Siguranța joacă un rol important în evaluarea parametrilor unui anumit semnal. Diferite tipuri de influență, intruziunile străine fac semnalul analogic lipsit de apărare. Cu digital, acest lucru este exclus, deoarece este codificat din impulsuri radio. Pentru distanțe lungi, transmisia semnalelor digitale este complicată și este necesară utilizarea schemelor de modulație-demodulație.

Pentru a rezuma, putem spune asta diferențe dintre semnalele analogice și cele digitale constau:

• În continuitatea analogului și discretitatea digitalului;
• Există o probabilitate mai mare de interferență în timpul transmisiei analogice;
• În redundanța semnalului analogic;
• În capacitatea digitalului de a filtra zgomotul și de a restabili informațiile originale;
• În transmiterea unui semnal digital sub formă codificată. Un semnal analogic este înlocuit cu mai multe semnale digitale.

Foarte des auzim definiții precum semnalul „digital” sau „discret” care este diferența lui de „analogic”?

Esența diferenței este că semnalul analogic este continuu în timp (linia albastră), în timp ce semnalul digital constă dintr-un set limitat de coordonate (puncte roșii). Dacă reducem totul la coordonate, atunci orice segment al unui semnal analogic constă dintr-un număr infinit de coordonate.

Pentru un semnal digital, coordonatele de-a lungul axei orizontale sunt situate la intervale regulate, în conformitate cu frecvența de eșantionare. În formatul Audio-CD obișnuit, aceasta este de 44100 de puncte pe secundă. Precizia verticală a înălțimii coordonatei corespunde adâncimii de biți a semnalului digital pentru 8 biți este de 256 de niveluri, pentru 16 biți = 65536 și pentru 24 de biți = 16777216 nivele; Cu cât este mai mare adâncimea de biți (numărul de niveluri), cu atât coordonatele verticale sunt mai apropiate de unda originală.

Sursele analogice sunt: ​​vinil și casete audio. Sursele digitale sunt: ​​CD-Audio, DVD-Audio, SA-CD (DSD) și fișiere în formatele WAVE și DSD (inclusiv derivatele APE, Flac, Mp3, Ogg etc.).

Avantajele și dezavantajele semnalului analogic

Avantajul unui semnal analogic este că percepem sunetul cu urechile în formă analogică. Și, deși sistemul nostru auditiv transformă fluxul de sunet perceput în formă digitală și îl transmite în această formă creierului, știința și tehnologia nu au ajuns încă la punctul de a conecta jucătorii și alte surse de sunet direct în această formă. Cercetări similare sunt acum efectuate în mod activ pentru persoanele cu dizabilități și ne bucurăm exclusiv de sunet analogic.

Dezavantajul unui semnal analogic este capacitatea de a stoca, transmite și replica semnalul. Când înregistrați pe bandă magnetică sau vinil, calitatea semnalului va depinde de proprietățile benzii sau vinilului. În timp, banda se demagnetizează, iar calitatea semnalului înregistrat se deteriorează. Fiecare citire distruge treptat suportul media, iar rescrierea introduce o distorsiune suplimentară, unde abaterile suplimentare sunt adăugate de următorul suport (bandă sau vinil), dispozitive de citire, scriere și transmisie a semnalului.

A face o copie a unui semnal analogic este același lucru cu a copia o fotografie prin realizarea unei fotografii a acesteia din nou.

Avantajele și dezavantajele semnalului digital

Avantajele unui semnal digital includ acuratețea la copierea și transmiterea unui flux audio, unde originalul nu este diferit de copie.

Principalul dezavantaj este că semnalul digital este o etapă intermediară, iar acuratețea semnalului analog final va depinde de cât de detaliat și de exact este descrisă unda sonoră prin coordonate. Este destul de logic că cu cât sunt mai multe puncte și cu cât coordonatele sunt mai precise, cu atât unda va fi mai precisă. Dar încă nu există un consens cu privire la numărul de coordonate și acuratețea datelor sunt suficiente pentru a spune că reprezentarea digitală a semnalului este suficientă pentru a reconstrui cu acuratețe un semnal analogic care nu se poate distinge de original de urechile noastre.

În ceea ce privește volumul de date, capacitatea unei casete audio analogice obișnuite este de numai aproximativ 700-1,1 MB, în timp ce un CD obișnuit deține 700 MB. Acest lucru oferă o idee despre nevoia de medii de mare capacitate. Și acest lucru dă naștere unui război separat de compromisuri cu cerințe diferite pentru numărul de puncte de descriere și acuratețea coordonatelor.

Astăzi, este considerat suficient să reprezinte o undă sonoră cu o frecvență de eșantionare de 44,1 kHz și o adâncime de biți de 16 biți. La o rată de eșantionare de 44,1 kHz, este posibil să reconstruiți un semnal de până la 22 kHz. După cum arată studiile psihoacustice, o creștere suplimentară a frecvenței de eșantionare nu este vizibilă, dar o creștere a adâncimii de biți oferă o îmbunătățire subiectivă.

Cum DAC-urile construiesc un val

Un DAC este un convertor digital-analogic, un element care convertește sunetul digital în analog. Ne vom uita superficial la principiile de bază. Dacă comentariile indică interesul de a analiza mai detaliat un număr de puncte, va fi publicat un material separat.

DAC-uri multibiți

Foarte des, o undă este reprezentată ca pași, ceea ce se datorează arhitecturii primei generații de DAC-uri R-2R multi-biți, care funcționează similar cu un comutator releu.

Intrarea DAC primește valoarea următoarei coordonate verticale și la fiecare ciclu de ceas comută nivelul curent (tensiunii) la nivelul corespunzător până la următoarea modificare.

Deși se crede că urechea umană nu poate auzi mai mult de 20 kHz, iar conform teoriei Nyquist este posibil să se restabilească semnalul până la 22 kHz, rămâne întrebarea cu privire la calitatea acestui semnal după restaurare. În regiunea de înaltă frecvență, forma de undă „în trepte” rezultată este de obicei departe de cea originală. Cea mai ușoară cale de ieșire din situație este creșterea ratei de eșantionare la înregistrare, dar aceasta duce la o creștere semnificativă și nedorită a dimensiunii fișierului.

O alternativă este creșterea artificială a ratei de eșantionare a redării DAC prin adăugarea de valori intermediare. Acestea. ne imaginăm o cale de undă continuă (linie punctată gri) care conectează fără probleme coordonatele originale (puncte roșii) și adăugăm puncte intermediare pe această linie (violet închis).

Când creșteți frecvența de eșantionare, este de obicei necesar să creșteți adâncimea de biți, astfel încât coordonatele să fie mai aproape de unda aproximativă.

Datorită coordonatelor intermediare, este posibil să reduceți „pașii” și să construiți un val mai aproape de original.

Când vedeți o funcție de amplificare de la 44,1 la 192 kHz într-un player sau DAC extern, aceasta este o funcție de adăugare a coordonatelor intermediare, nu de restabilire sau de creare a sunetului în regiunea de peste 20 kHz.

Inițial, acestea erau cipuri SRC separate înainte de DAC, care apoi au migrat direct către cipurile DAC în sine. Astăzi puteți găsi soluții în care un astfel de cip este adăugat la DAC-urile moderne, acest lucru se face pentru a oferi o alternativă la algoritmii încorporați în DAC și, uneori, pentru a obține un sunet și mai bun (ca de exemplu, acest lucru se face în Hidizs). AP100).

Principalul refuz din industrie de la DAC-uri multibiți a apărut din cauza imposibilității dezvoltării tehnologice ulterioare a indicatorilor de calitate cu tehnologiile de producție actuale și a costului mai mare față de DAC-urile „puls” cu caracteristici comparabile. Cu toate acestea, în produsele Hi-End, se acordă adesea preferință vechilor DAC-uri multi-biți, mai degrabă decât soluțiilor noi cu caracteristici mai bune din punct de vedere tehnic.

Comutarea DAC-urilor

La sfârșitul anilor 70, o versiune alternativă a DAC-urilor bazată pe o arhitectură „puls” – „delta-sigma” - a devenit larg răspândită. Tehnologia Pulse DAC a permis apariția comutatoarelor ultra-rapide și a permis utilizarea frecvențelor purtătoare înalte.

Amplitudinea semnalului este valoarea medie a amplitudinilor pulsului (impulsurile de amplitudine egală sunt afișate în verde, iar unda sonoră rezultată este afișată în alb).

De exemplu, o secvență de opt cicluri de cinci impulsuri va da o amplitudine medie (1+1+1+0+0+1+1+0)/8=0,625. Cu cât frecvența purtătoarei este mai mare, cu atât mai multe impulsuri sunt netezite și se obține o valoare mai precisă a amplitudinii. Acest lucru a făcut posibilă prezentarea fluxului audio într-o formă de un bit cu o gamă dinamică largă.

Media se poate face cu un filtru analogic obișnuit, iar dacă un astfel de set de impulsuri este aplicat direct difuzorului, atunci la ieșire vom obține sunet, iar frecvențele ultra înalte nu vor fi reproduse din cauza inerției mari a emițătorului. Amplificatoarele PWM funcționează pe acest principiu în clasa D, unde densitatea de energie a impulsurilor este creată nu de numărul lor, ci de durata fiecărui impuls (care este mai ușor de implementat, dar nu poate fi descris cu un cod binar simplu).

Un DAC multibiți poate fi gândit ca o imprimantă capabilă să aplice culoare folosind cerneluri Pantone. Delta-Sigma este o imprimantă cu jet de cerneală cu o gamă limitată de culori, dar datorită capacității de a aplica puncte foarte mici (comparativ cu o imprimantă cu coarne), produce mai multe nuanțe datorită densității diferite de puncte pe unitatea de suprafață.

Într-o imagine, de obicei nu vedem puncte individuale din cauza rezoluției scăzute a ochiului, ci doar tonul mediu. La fel, urechea nu aude impulsurile individual.

În cele din urmă, cu tehnologiile actuale în DAC-uri în impulsuri, este posibil să se obțină o undă apropiată de ceea ce ar trebui să se obțină teoretic atunci când se aproximează coordonatele intermediare.

Trebuie remarcat faptul că, după apariția DAC-ului delta-sigma, relevanța trasării unei „unde digitale” în trepte a dispărut, deoarece Acesta este modul în care DAC-urile moderne nu construiesc un val în trepte. Este corect să construiți un semnal discret cu puncte conectate printr-o linie netedă.

Este ideală schimbarea DAC-urilor?

Dar, în practică, nu totul este roz și există o serie de probleme și limitări.

Deoarece Deoarece numărul copleșitor de înregistrări este stocat într-un semnal pe mai mulți biți, conversia într-un semnal de impuls folosind principiul „bit-to-bit” necesită o frecvență purtătoare inutil de mare, pe care DAC-urile moderne nu o acceptă.

Funcția principală a DAC-urilor moderne cu impuls este de a converti un semnal pe mai mulți biți într-un semnal pe un singur bit cu o frecvență purtătoare relativ scăzută cu decimarea datelor. Practic, acești algoritmi sunt cei care determină calitatea finală a sunetului a DAC-urilor cu impulsuri.

Pentru a reduce problema frecvenței purtătoare înalte, fluxul audio este împărțit în mai multe fluxuri de un bit, unde fiecare flux este responsabil pentru propriul său grup de biți, care este echivalent cu un multiplu al frecvenței purtătoare a numărului de fluxuri. Astfel de DAC-uri sunt numite delta-sigma multibiți.

Astăzi, DAC-urile cu pulsații au primit un al doilea vânt în cipurile de mare viteză de uz general în produsele de la NAD și Chord, datorită capacității de a programa în mod flexibil algoritmii de conversie.

format DSD

După utilizarea pe scară largă a DAC-urilor delta-sigma, a fost destul de logic să apară un format pentru înregistrarea codului binar direct în codificarea delta-sigma. Acest format se numește DSD (Direct Stream Digital).

Formatul nu a fost utilizat pe scară largă din mai multe motive. Editarea fișierelor în acest format s-a dovedit a fi limitată inutil: nu puteți amesteca fluxuri, nu puteți regla volumul sau nu puteți aplica egalizarea. Aceasta înseamnă că, fără pierderi de calitate, puteți arhiva doar înregistrări analogice și puteți produce înregistrări cu două microfoane ale spectacolelor live fără procesare ulterioară. Într-un cuvânt, nu poți face bani cu adevărat.

În lupta împotriva pirateriei, discurile în format SA-CD nu au fost (și încă nu sunt) suportate de computere, ceea ce face imposibilă realizarea de copii ale acestora. Fără copii – fără public larg. Conținutul audio DSD poate fi redat numai de pe un player SA-CD separat de pe un disc proprietar. Dacă pentru formatul PCM există un standard SPDIF pentru transferul de date digitale de la o sursă la un DAC separat, atunci pentru formatul DSD nu există un standard și primele copii piratate ale discurilor SA-CD au fost digitizate de la ieșirile analogice ale SA- CD playere (deși situația pare stupidă, dar în realitate unele înregistrări au fost lansate doar pe SA-CD, sau aceeași înregistrare pe Audio-CD a fost făcută în mod deliberat de proastă calitate pentru a promova SA-CD).

Punctul de cotitură a avut loc odată cu lansarea consolelor de jocuri SONY, unde discul SA-CD a fost copiat automat pe hard disk-ul consolei înainte de redare. Fanii formatului DSD au profitat de acest lucru. Apariția înregistrărilor piratate a stimulat piața să lanseze DAC-uri separate pentru redarea fluxurilor DSD. Majoritatea DAC-urilor externe cu suport DSD acceptă astăzi transferul de date USB folosind formatul DoP ca o codificare separată a semnalului digital prin SPDIF.

Frecvențele purtătoare pentru DSD sunt relativ mici, 2,8 și 5,6 MHz, dar acest flux audio nu necesită nicio conversie de reducere a datelor și este destul de competitiv cu formatele de înaltă rezoluție, cum ar fi DVD-Audio.

Nu există un răspuns clar la întrebarea care este mai bine, DSP sau PCM. Totul depinde de calitatea implementării unui anumit DAC și de talentul inginerului de sunet la înregistrarea fișierului final.

Concluzie generală

Sunetul analogic este ceea ce auzim și percepem ca lumea din jurul nostru cu ochii noștri. Sunetul digital este un set de coordonate care descriu o undă sonoră și pe care nu le putem auzi direct fără conversie la un semnal analogic.

Un semnal analogic înregistrat direct pe o casetă audio sau vinil nu poate fi reînregistrat fără pierderea calității, în timp ce o undă în reprezentare digitală poate fi copiată bit pentru bit.

Formatele de înregistrare digitală reprezintă un compromis constant între cantitatea de precizie a coordonatelor și dimensiunea fișierului, iar orice semnal digital este doar o aproximare a semnalului analogic original. Cu toate acestea, diferitele niveluri de tehnologie pentru înregistrarea și reproducerea unui semnal digital și stocarea pe suporturi pentru un semnal analogic oferă mai multe avantaje reprezentării digitale a semnalului, similar cu o cameră digitală față de o cameră cu film.

Un semnal analogic este o funcție a unui argument continuu (timp). Dacă graficul este întrerupt periodic, așa cum se întâmplă într-o succesiune de impulsuri, de exemplu, vorbim deja despre o anumită discreție a exploziei.

Istoria termenului

Inginerie calculator

Dacă te uiți cu atenție, nu este scris nicăieri unde a apărut definiția - analogic. În Occident, termenul a fost folosit încă din anii patruzeci de profesioniștii în domeniul computerelor. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial au apărut primele sisteme informatice, numite digitale. Și pentru a ne diferenția, a trebuit să venim cu epitete noi.

Conceptul de analog a intrat în lumea electrocasnicelor abia la începutul anilor 80, când au apărut primele procesoare Intel, iar lumea se juca cu jucării pe ZX-Spectrum astăzi puteți obține un emulator pentru dispozitive de pe Internet. Gameplay-ul a necesitat perseverență extraordinară, dexteritate și reacție excelentă. Alături de copii, adulții au adunat și cutii și au bătut extratereștrii inamici. Jocurile moderne sunt cu mult inferioare primelor păsări care au captat mințile jucătorilor de ceva timp.

Inregistrare sunet si telefonie

La începutul anilor 80, a început să apară muzica pop cu procesare electronică. Telegraful muzical a fost prezentat publicului în 1876, dar nu a câștigat recunoaștere. Muzica populară atrage publicul în cel mai larg sens al cuvântului. Telegraful a fost capabil să producă o singură notă și să o transmită la distanță, unde a fost reprodusă de un difuzor special conceput. Și deși Beatles au folosit o orgă electronică pentru a crea Sergeant Pepper, sintetizatorul a intrat în uz la sfârșitul anilor '70. Instrumentul a devenit cu adevărat popular și digital deja la mijlocul anilor 80: amintiți-vă Modern Talking. Anterior, au fost folosite sintetizatoare analogice, începând cu Novachord în 1939.

Deci, cetățeanul obișnuit nu a avut nevoie să facă distincția între tehnologiile analogice și cele digitale până când acestea din urmă s-au stabilit ferm în viața de zi cu zi. Cuvântul analog a fost în domeniul public de la începutul anilor 80. În ceea ce privește originea termenului, se crede în mod tradițional că indicatorul a fost împrumutat de la telefonie și a migrat ulterior către înregistrarea sunetului. Vibrațiile analogice sunt transmise direct la difuzor, iar vocea se aude imediat. Semnalul este similar vorbirii umane și devine un analog electric.

Dacă aplicați un semnal digital difuzorului, se va auzi o cacofonie de nedescris de note de diferite tonuri. Acest „discurs” este familiar pentru oricine a încărcat programe și jocuri de pe bandă magnetică în memoria computerului. Nu arată ca unul uman, pentru că este digital. În ceea ce privește semnalul discret, în cele mai simple sisteme acesta este alimentat direct la difuzor, care servește ca integrator. Succesul sau eșecul unei întreprinderi depinde în întregime de parametrii corect selectați.

În același timp, termenul a apărut și în înregistrarea sunetului, unde muzica și vocea treceau direct de la microfon pe bandă. Înregistrarea magnetică a devenit un analog al artiștilor adevărați. Discurile de vinil sunt ca muzicienii și sunt încă considerate cel mai bun mediu pentru orice compoziție. Deși arată o durată de viață limitată. Acum CD-urile conțin adesea audio digital care este decodat de un decodor. Potrivit Wikipedia, noua era a început în 1975 (en.wikipedia.org/wiki/History_of_sound_recording).

Măsurători electrice

Într-un semnal analogic, există o proporționalitate între tensiune sau curent și răspunsul pe dispozitivul de redare. Termenul va fi apoi considerat ca provine din analogii grecești. Ce înseamnă proporțional? Totuși, comparația este similară cu cea de mai sus: semnalul este asemănător cu o voce reprodusă de difuzoare.

În plus, în tehnologie este folosit un alt termen pentru a se referi la semnalele analogice – continuu. Ceea ce corespunde definiției date mai sus.

Informații generale

Energia semnalului

După cum reiese din definiție, un semnal analogic are energie infinită și nu este limitat în timp. Prin urmare, parametrii săi sunt mediați. De exemplu, 220 V prezent în prize se numește valoare efectivă din motivul specificat. Prin urmare, sunt utilizate valori efective (mediate pe un anumit interval). Este deja clar că priza conține un semnal analogic cu o frecvență de 50 Hz.

Când vine vorba de discretitate, se folosesc valori finite. De exemplu, atunci când cumpărați un pistol paralizant, trebuie să vă asigurați că energia de impact nu depășește o anumită valoare măsurată în jouli. În caz contrar, vor apărea probleme cu utilizarea sau inspecția. Deoarece, pornind de la o anumită valoare energetică, pistolul asomator este folosit doar de forțele speciale, cu o limită superioară stabilită. Orice altceva este ilegal în principiu și poate duce la moarte atunci când este folosit.

Energia impulsului se găsește înmulțind curentul și tensiunea cu durata. Și aceasta arată caracterul finit al parametrului pentru semnale discrete. Secvențele digitale se găsesc și în tehnologie. Un semnal digital diferă de un semnal discret prin parametri specificați în mod rigid:

1. Durată.
2. Amplitudine.
3. Prezența a două stări specificate: 0 și 1.
4. Biții de mașină 0 și 1 sunt adăugați în cuvinte care sunt convenite în prealabil și ușor de înțeles pentru participanți (limbaj de asamblare).

Conversie reciprocă a semnalului

O definiție suplimentară a unui semnal analogic este aleatorietatea sa aparentă, absența regulilor vizibile sau asemănarea sa cu anumite procese naturale. De exemplu, o undă sinusoidală poate descrie rotația Pământului în jurul Soarelui. Acesta este un semnal analogic. În teoria circuitelor și a semnalului, o sinusoidă este reprezentată de un vector de amplitudine rotativă. Și faza curentului și a tensiunii este diferită - aceștia sunt doi vectori diferiți, dând naștere proceselor reactive. Ce se observă la inductori și condensatori.

Din definiție rezultă că un semnal analogic este ușor convertit într-unul discret. Orice sursă de alimentare comutată reduce tensiunea de intrare de la priză în pachete. În consecință, este angajat în conversia unui semnal analogic cu o frecvență de 50 Hz în rafale ultrasonice discrete. Variind parametrii de tăiere, sursa de alimentare ajustează valorile de ieșire la cerințele sarcinii electrice.

În interiorul unui receptor de unde radio cu un detector de amplitudine are loc procesul invers. După ce semnalul este rectificat, pe diode se formează impulsuri de diferite amplitudini. Informația este conținută în anvelopa unui astfel de semnal, linia care leagă vârfurile parcelei. Filtrul convertește impulsurile discrete în valori analogice. Principiul se bazează pe integrarea energiei: în perioada de prezență a tensiunii, sarcina condensatorului crește, apoi, în intervalul dintre vârfuri, curentul se formează datorită alimentării acumulate anterior de electroni. Valul rezultat este transmis la un amplificator de bas, iar mai târziu la difuzoare, unde rezultatul este auzit de alții.

Semnalul digital este codificat diferit. Acolo, amplitudinea pulsului este conținută în cuvântul mașină. Este format din unu și zerouri, este necesară decodarea. Operarea este efectuată de dispozitive electronice: adaptor grafic, produse software. Toată lumea a descărcat codecuri K-Lite de pe Internet, acesta este cazul. Driverul este responsabil pentru decodarea semnalului digital și convertirea acestuia pentru ieșire în difuzoare și afișaj.

Nu este nevoie să vă grăbiți în confuzie atunci când un adaptor este numit accelerator 3-D și invers. Primul convertește doar semnalul furnizat. De exemplu, există întotdeauna un adaptor în spatele intrării digitale DVI. Se ocupă doar de conversia numerelor din unu și zero pentru afișare pe matricea ecranului. Preia informații despre luminozitate și valorile pixelilor RGB. În ceea ce privește acceleratorul 3D, dispozitivul poate (dar nu este necesar) să conțină un adaptor, dar sarcina principală este calculele complexe pentru construirea de imagini tridimensionale. Această tehnică vă permite să eliberați procesorul central și să accelerați funcționarea computerului personal.

Semnalul analog-digital este convertit într-un ADC. Acest lucru se întâmplă în software sau în interiorul cipului. Unele sisteme combină ambele metode. Procedura începe prin a preleva mostre care se potrivesc într-o zonă dată. Fiecare, atunci când este transformat, devine un cuvânt de mașină care conține cifra calculată. Apoi citirile sunt ambalate în pachete, făcând posibilă trimiterea lor către alți abonați ai sistemului complex.

Regulile de eșantionare sunt normalizate de teorema lui Kotelnikov, care arată frecvența maximă de eșantionare. Mai des, este interzis să faceți o numărătoare inversă, deoarece informațiile se pierd. Pentru a spune simplu, un exces de șase ori a frecvenței de eșantionare peste limita superioară a spectrului de semnal este considerat suficient. O aprovizionare mai mare este considerată un avantaj suplimentar, garantând o bună calitate. Oricine a văzut indicii ale ratei de eșantionare a înregistrărilor audio. De obicei, setarea este peste 44 kHz. Motivul este particularitățile auzului uman: limita superioară a spectrului este de 10 kHz. Prin urmare, o frecvență de eșantionare de 44 kHz este suficientă pentru o transmisie mediocră a sunetului.

Diferența dintre semnalul discret și digital

În cele din urmă, o persoană percepe de obicei informații analogice din lumea exterioară. Dacă ochiul vede o lumină intermitentă, vederea periferică va capta peisajul înconjurător. În consecință, efectul final nu pare a fi discret. Desigur, este posibil să încercați să creați o percepție diferită, dar acest lucru este dificil și se va dovedi a fi complet artificial. Aceasta este baza pentru utilizarea codului Morse, care constă din puncte și liniuțe care sunt ușor de distins de zgomotul de fundal. Mișcările discrete ale unei taste telegrafice sunt greu de confundat cu semnalele naturale, chiar și în prezența unui zgomot puternic.

În mod similar, liniile digitale au fost introduse în tehnologie pentru a elimina interferențele. Orice iubitor de videoclipuri încearcă să obțină o copie codificată a filmului la rezoluție maximă. Informațiile digitale pot fi transmise pe distanțe lungi fără cea mai mică distorsiune. Regulile cunoscute de ambele părți pentru formarea cuvintelor convenite în prealabil devin asistenți. Uneori, informațiile redundante sunt încorporate într-un semnal digital, permițând corectarea sau detectarea erorilor. Acest lucru elimină percepțiile greșite.

Semnale puls

Pentru a fi mai precis, semnalele discrete sunt date de citiri în anumite momente în timp. Este clar că o astfel de succesiune nu se formează în realitate datorită faptului că ascensiunea și căderea au o lungime finită. Impulsul nu se transmite instantaneu. Prin urmare, spectrul secvenței nu este considerat discret. Aceasta înseamnă că semnalul nu poate fi numit așa. În practică, există două clase:

1. Semnale de impuls analogice - al căror spectru este determinat de transformarea Fourier, prin urmare, continuă, cel puțin în anumite zone. Rezultatul actiunii tensiunii sau curentului asupra unui circuit se gaseste prin operatia de convolutie.
2. Semnalele de impulsuri discrete prezintă, de asemenea, un spectru discret, operațiile cu acestea sunt efectuate prin transformate Fourier discrete. Prin urmare, se folosește și convoluția discretă.

Aceste clarificări sunt importante pentru literații care au citit că semnalele de puls pot fi analogice. Discretele sunt denumite după caracteristicile spectrului. Termenul analog este folosit pentru diferențiere. Epitetul continuu este aplicabil, așa cum sa menționat deja mai sus, și în legătură cu caracteristicile spectrului.

Clarificare: doar spectrul unei secvențe infinite de impulsuri este considerat strict discret. Pentru un pachet, componentele armonice sunt întotdeauna vagi. Un astfel de spectru seamănă cu o secvență de impulsuri modulate în amplitudine.