Аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал

Главная > Теория > Аналоговый сигнал

Человек ежедневно разговаривает по телефону, смотрит передачи различных телеканалов, слушает музыку, бороздит по просторам интернета. Все средства связи и иная информационная среда основываются на передаче сигналов различных типов.

Многие задаются вопросами о том, чем отличается аналоговая информация от других видов данных, что такое цифровой сигнал.

Ответ на них можно получить, разобравшись в определении различных электросигналов, изучив их принципиальное отличие между собой.

Обратите внимание

Средства связи и телекоммуникации принимают и отдают электросигналы, на основе которых происходит передача разнообразной информации

Аналоговый сигнал (континуальный) – естественный инфосигнал, имеющий некоторое число параметров, которые описываются временной функцией и беспрерывным множеством всевозможных значений.

Человеческие органы чувств улавливают всю информацию из окружающей среды в аналоговом виде. Например, если человек видит рядом проезжающий грузовик, то его движение наблюдается и изменяется непрерывно.

Если бы мозг получал информацию о передвижении автотранспорта раз в 15 секунд, то люди всегда бы попадали под его колеса.

Человек оценивает расстояние моментально, и в каждый временной момент оно определено и различно.

То же самое происходит и с иной информацией – люди слышат звук и оценивают его громкость, дают оценку качеству видеосигнала и тому подобное. Соответственно, все виды данных имеют аналоговую природу и постоянно изменяются.

На заметку. Аналоговый и цифровой сигнал учувствует в передаче речи собеседников, которые общаются по телефону, сеть интернет работает на основе обмена этих каналов сигналов по сетевому кабелю. Такого рода сигналы имеют электрическую природу.

Аналоговый сигнал описывается математической временной функцией, похожей на синусоиду. Если совершить замеры, к примеру, температуры воды, периодически нагревая и охлаждая ее, то на графике функции будет отображена беспрерывная линия, которая отражает ее значение в каждый временной промежуток.

График аналогового электросигнала

Во избежание помех такие сигналы требуется усиливать посредством специальных средств и приборов. Если уровень помех сигнала высокий, то и усилить его нужно сильнее. Этот процесс сопровождается большими затратами энергии. Усиленный радиосигнал, например, нередко сам может стать помехой для иных каналов связи.

Интересно знать. Аналоговые сигналы ранее применялись в любых видах связи. Однако сейчас он повсеместно вытесняется или уже вытеснен (мобильная связь и интернет) более совершенными цифровыми сигналами.

Важно

Аналоговое и цифровое телевидение пока сосуществуют вместе, но цифровой тип телерадиовещания с большой скоростью сменяет аналоговый способ передачи данных из-за своих существенных преимуществ.

Внешний вид аналогового MW-FM радиоприемника Sangean

Для описания этого типа инфосигнала применяются три основных параметра:

  • частота;
  • протяженность волны;
  • амплитуда.

Недостатки аналогового сигнала

Аналоговый сигнал имеют нижеследующие свойства, в которых прослеживается их разница от цифрового варианта:

  • Этот вид сигналов характеризуется избыточностью. То есть аналоговая информация в них не отфильтрована – несут много лишних информационных данных. Однако пропустить информацию через фильтр возможно, зная дополнительные параметры и природу сигнала, например, частотным методом;
  • Безопасность. Он практически полностью беспомощен перед неавторизированными вторжениями извне;
  • Абсолютная беспомощность перед разнородными помехами. Если на канал передачи данных наложена любая помеха, то она будет в неизменном виде передана сигнальным приемником;
  • Отсутствие конкретной дифференциации уровней дискретизации – качество и количество передаваемой информации ничем не ограничивается.
  • Вышеприведенные свойства являются недостатками аналогового способа передачи данных, на основании которых можно считать его полностью себя изжившим.

    Цифровой и дискретный сигналы

    Цифровые сигналы – искусственные инфосигналы, представленные в виде очередных цифровых значений, которые описывают конкретные параметры предаваемой информации.

    Для информации. Сейчас преимущественно применяется простой в кодировании битовый поток – двоичный цифровой сигнал. Именно такой тип может использоваться в двоичной электронике.

    Аналоговые и цифровые, а также на их основе дискретные электросигналы в виде функциональных графиков

    Различие цифрового типа передачи данных от аналогового варианта состоит в том, что такой сигнал  имеет конкретное число значений. В случае с битовым потоком их два: «0» и «1».

    Переход от нулевого значения к максимальному в цифровом сигнале производится резко, что позволяет принимающему оборудованию более четко считывать его. При появлении определенных шумов и помех приемнику будет легче декодировать цифровой электросигнал, чем при аналоговой информационной передаче.

    Графики искажения электросигналов разного типа

    Однако цифровые сигналы отличаются от аналогового варианта одним недостатком: при высоком уровне помех их восстановить невозможно, а из континуального сигнала присутствует возможность извлечения информации. Примером этому может послужить разговор по телефону двух человек, в процессе которого могут пропадать целые слова и даже словосочетания одного из собеседников.

    Этот эффект в цифровой среде называется эффектом обрыва, который можно локализовать уменьшением протяженности линии связи или установкой повторителя, какой полностью копирует изначальный вид сигнала и передает его дальше.

    Аналоговая информация может передаваться по цифровым каналам, пройдя процесс оцифровки специальными устройствами. Такой процесс именуется аналогово-цифровым преобразованием (АЦП). Данный процесс может быть и обратным – цифро-аналоговое преобразование (ЦАП).  Примером устройства ЦАП может послужить приемник цифрового ТВ.

    Совет

    Внешний вид цифровой приставки для аналоговых телевизоров

    Цифровые системы также отличает возможность шифрования и кодирования данных, которая стала важной причиной оцифровывания мобильной связи и сети интернет.

    Дискретный сигнал

    Существует и третий тип информации – дискретная. Сигнал такого рода является прерывистым и меняется за момент времени, принимая любое из возможных (предписанных заранее) значений.

    Дискретная передача информации характеризуется тем, что изменения происходят по трем сценариям:

  • Электросигнал меняется только по времени, оставаясь непрерывным (неизменным) по величине;
  • Он изменяется только по уровню величины, оставаясь непрерывным по временному параметру;
  • Также он может изменяться одномоментно и по величине, и по времени.
  • Дискретность нашла применение при пакетной передаче большого объема данных в вычислительных системах.

    На основании вышесказанного можно определить, что непрерывность и множественность значений – основные отличия аналоговой информации от дискретной и цифровой. Цифровая передача данных вытесняет аналоговую передачу, недаром человечество сейчас живет в век цифровых технологий.

    Видео

    Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового – примеры использования

    Аналоговый сигнал

    Цифровое телевидение охватило уже практически территорию всей страны. Качественный цифровой сигнал новые телевизоры принимают самостоятельно, старые – с помощью специальной приставки. В чем разница между старым аналоговым и новым цифровым сигналом? Многим это непонятно и требует разъяснения.

    Виды сигналов

    Сигнал это изменение физической величины во времени и пространстве. По сути это коды для обмена данными в информационной и управленческой средах. Графически любой сигнал можно представить в виде функции.

    По линии на графике можно определить тип и характеристики сигнала. Аналоговый будет выглядеть как непрерывная кривая, цифровой как ломаная прямоугольная линия, скачущая от ноля до единицы.

    Все, что мы видим глазами и слышим ушами поступает в виде аналогового сигнала.

    Аналоговый сигнал

    Зрение, слух, вкус, запах и тактильные ощущения поступают нам в виде аналогового сигнала. Мозг командует органами и получает от них информацию в аналоговом виде. В природе вся информация передаётся только так.

    В электронике аналоговый сигнал основан на передаче электричества. Определённым величинам напряжения соответствуют частота и амплитуда звука, цвет и яркость света изображения и так далее. То есть цвет, звук или информация являются аналогом электрического напряжения.

    Например: Зададим передачу цветов определённым напряжением синий 2 В, красный 3 В, зелёный 4 В. Изменяя напряжение получим на экране картинку соответствующего цвета.

    При этом неважно идёт сигнал по проводам или радио. Передатчик непрерывно отправляет, а приёмник обрабатывает аналоговый вид информации. Принимая непрерывный электрический сигнал по проводам или радиосигнал через эфир приёмник преобразует напряжение в соответствующий звук или цвет. Изображение появляется на экране или звук транслируется через динамик.

    Дискретный сигнал

    Вся суть кроется в названии. Дискретный от латинского discretus, что означает прерывистый (разделённый). Можно сказать, что дискретный повторяет амплитуду аналогового, но плавная кривая превращается в ступенчатую. Изменяясь либо во времени, оставаясь непрерывной по величине, или по уровню, не прерываясь по времени.

    Так, в определенный период времени (например миллисекунду или секунду) дискретный сигнал будет какой-то установленной величины. По окончании этого времени он резко изменится в большую или меньшую сторону и останется таким ещё миллисекунду или секунду. И так беспрерывно. Поэтому дискретный это преобразованный аналоговый. То есть полпути до цифрового.

    Цифровой сигнал

    После дискретного следующим шагом преобразования аналогового стал цифровой сигнал. Главная особенность – либо он есть, или его нет.

    Вся информация преобразуется в сигналы ограниченные по времени и по величине. Сигналы цифровой технологии передачи данных кодируются нолем и единицей в разных вариантах.

    А основой является бит, принимающий одно из этих значений. Бит от английского binarydigit или двоичный разряд.

    Но один бит имеет ограниченную возможность для передачи информации, поэтому их объединили в блоки. Чем больше битов в одном блоке, тем больше информации он несёт. В цифровых технологиях используют биты объединенные в блоки кратные 8. Восьмибитовый блок назвали байтом.

    Один байт небольшая величина, но уже может хранить зашифрованную информацию о всех буквах алфавита. Однако при добавлении всего одного бита число комбинаций ноля и единицы удваивается. И если 8 битов делает возможным 256 вариантов кодировки, то 16 уже 65536.

    А килобайт или 1024 байт и вовсе немаленькая величина.

    ВНИМАНИЕ! Ошибки в том, что 1 КБ равен 1024 байт нет. Так принято в двоичной компьютерной среде. Но в мире широко используется десятичная система исчисления, где кило это 1000. Поэтому существуют еще и десятичный кБ равный 1000 байт.

    В большом количестве объединённых байтов хранится много информации, чем больше комбинаций 1 и 0 тем больше закодировано. Поэтому в 5 – 10 МБ (5000 – 10000 кБ) имеем данные музыкального трека хорошего качества. Идём дальше, и в 1000 МБ закодирован уже фильм.

    Аналоговый и цифровой сигнал. Типы сигналов и как это действует

    Аналоговый сигнал

    Сигналами называют информационные коды, которые применяются людьми для того, чтобы передавать сообщения в информационной системе. Сигнал может подаваться, но его получение не обязательно. Тогда как сообщением можно считать только такой сигнал (или совокупность сигналов), который был принят и декодирован получателем (аналоговый и цифровой сигнал).

    Одними из первых методов передачи информации без участия людей или других живых существ были сигнальные костры. При возникновении опасности последовательно разводились костры от одного поста к другому. Далее мы будем рассматривать способ передачи информации при помощи электромагнитных сигналов и подробно остановимся на рассмотрении темы аналоговый и цифровой сигнал.

    Любой сигнал может быть представлен в виде функции, которая описывает изменения его характеристик. Такое представление удобно для изучения устройств и систем радиотехники. Помимо сигнала в радиотехнике есть еще шум, который является его альтернативой. Шум не несет полезной информации и искажает сигнал, взаимодействуя с ним.

    Само понятие дает возможность отвлечься от конкретных физических величин при рассмотрении явлений, связанных с кодированием и декодированием информации. Математическая модель сигнала в исследованиях позволяет опираться на параметры функции времени.

    Типы сигналов

    Сигналы по физической среде носителя информации делятся на электрические, оптические, акустические и электромагнитные.

    По методу задания сигнал может быть регулярным и нерегулярным. Регулярный сигнал представляется детерминированной функцией времени. Нерегулярный сигнал в радиотехнике представлен хаотической функцией времени и анализируется вероятностным подходом.

    Сигналы в зависимости от функции, которая описывает их параметры могут быть аналоговыми и дискретными. Дискретный сигнал, который был подвергнут квантованию называется цифровым сигналом.

    Обработка сигнала

    Аналоговый и цифровой сигнал обрабатывается и направлен на то, чтобы передать и получить информацию, закодированную в сигнале. После извлечения информации ее можно применять в разных целях. В частных случаях информация подвергается форматированию.

    Аналоговые сигналы подвергаются усилению, фильтрации, модуляции и демодуляции. Цифровые же помимо этого еще могут подвергаться сжатию, обнаружению и др.

    Аналоговый сигнал

    Наши органы чувств воспринимают всю поступающую в них информацию в аналоговом виде. К примеру, если мы видим проезжающий мимо автомобиль, мы видим его движение непрерывно.

    Если бы наш мозг мог получать информацию о его положении раз в 10 секунд, люди бы постоянно попадали под колеса.

    Но мы можем оценивать расстояние куда быстрее и это расстояние в каждый момент времени четко определено.

    Обратите внимание

    Абсолютно то же самое происходит и с другой информацией, мы можем оценивать громкость в любой момент, чувствовать какое давление наши пальцы оказывают на предметы и т.п.

    Иными словами, практически вся информация, которая может возникать в природе имеет аналоговый вид.

    Передавать подобную информацию проще всего аналоговыми сигналами, которые являются непрерывными и определены в любой момент времени.

    Чтобы понять, как выглядит аналоговый электрический сигнал, можно представить себе график, на котором будет отображена амплитуда по вертикальной оси и время по горизонтальной оси.

    Если мы, к примеру, замеряем изменение температуры, то на графике появится непрерывная линия, отображающая ее значение в каждый момент времени. Чтобы передать такой сигнал с помощью электрического тока, нам надо сопоставить значение температуры со значением напряжения.

    Так, например, 35.342 градуса по Цельсию могут быть закодированы как напряжение 3.5342 В.

    Аналоговые сигналы раньше использовались во всех видах связи. Чтобы избежать помех такой сигнал нужно усиливать. Чем выше уровень шума, то есть помех, тем сильнее надо усиливать сигнал, чтобы его можно было принять без искажения. Такой метод обработки сигнала затрачивает много энергии на выделение тепла. При этом усиленный сигнал может сам стать причиной помех для других каналов связи.

    Сейчас аналоговые сигналы еще применяются в телевидении и радио, для преобразования входного сигнала в микрофонах. Но, в целом, этот тип сигнала повсеместно вытеснен или вытесняется цифровыми сигналами.

    Цифровой сигнал

    Цифровой сигнал представлен последовательностью цифровых значений. Чаще всего сейчас применяются двоичные цифровые сигналы, так как они используются в двоичной электронике и легче кодируются.

    В отличие от предыдущего типа сигнала цифровой сигнал имеет два значения «1» и «0». Если мы вспомним наш пример с измерением температуры, то тут сигнал будет сформирован иначе.

    Если напряжение, которое подается аналоговым сигналом соответствует значению измеряемой температуры, то в цифровом сигнале для каждого значения температуры будет подаваться определенное количество импульсов напряжения.

    Важно

    Сам импульс напряжения тут будет равен «1», а отсутствие напряжения – «0». Приемная аппаратура будет декодировать импульсы и восстановит исходные данные.

    Представив, как будет выглядеть цифровой сигнал на графике, мы увидим, что переход от нулевого значения к максимальному производится резко. Именно эта особенность позволяет принимающей аппаратуре более четко «видеть» сигнал. Если возникают какие-либо помехи, приемнику проще декодировать сигнал, нежели чем при аналоговой передаче.

    Однако цифровой сигнал с очень большим уровнем шума восстановить невозможно, тогда как из аналогового типа при большом искажении еще есть возможность «выудить» информацию. Это связано с эффектом обрыва. Суть эффекта в том, что цифровые сигналы могут передаваться на определенные расстояния, а затем просто обрываются.

    Этот эффект возникает повсеместно и решается простой регенерацией сигнала. Там, где сигнал обрывается, нужно вставить повторитель или уменьшить длину линии связи. Повторитель не усиливает сигнал, а распознает его изначальный вид и выдает его точную копию и может использоваться сколь угодно в цепи.

    Такие способы повторения сигнала активно применяются в сетевых технологиях.

    Помимо всего прочего аналоговый и цифровой сигнал различается и возможность кодирования и шифрования информации. Это является одной из причин перехода мобильной связи на «цифру».

    Аналоговый и цифровой сигнал и цифро-аналоговое преобразования

    Следует еще немного рассказать о том, как аналоговая информация передается по цифровым каналам связи. Вновь прибегнем к примерам. Как уже говорилось звук – это аналоговый сигнал.

    Что происходит в мобильных телефонах, которые передают информацию по цифровым каналам

    Звук, попадая в микрофон подвергается аналого-цифровому преобразованию (АЦП). Этот процесс состоит из 3 ступеней. Берутся отдельные значения сигнала через одинаковые отрезки времени, этот процесс называется дискретизация.

    По теореме Котельникова о пропускной способности каналов, частота взятия этих значений должна быть вдвое выше, чем самая высокая частота сигнала. То есть, если в нашем канале стоит ограничение на частоту в 4 кГц, то частота дискретизации будет составлять 8 кГц. Далее все выбранные значения сигнала округляются или, иначе говоря, квантуются.

    Совет

    Чем больше уровней при этом будет создано, тем выше будет точность восстановленного сигнала на приемнике. Затем все значения преобразуются в двоичный код, который передается на базовую станцию и затем доходит до другого абонента, являющегося приемником. В телефоне приемника происходит процедура цифро-аналогового преобразования (ЦАП).

    Это обратная процедура, цель которой на выходе получить сигнал как можно более идентичный исходному. Далее уже аналоговый сигнал выходит в виде звука из динамика телефона.

    Похожие темы:

    Что такое цифровой и аналоговый сигнал?

    Аналоговый сигнал

    Подробности
    Категория: Переходники и разъемы

    Сегодня попытаемся разобраться, что такое аналоговый и цифровой сигналы? Их преимущества и недостатки. Не будем кидаться различными научными терминами и определениями, а попытаемся разобраться в ситуации на пальцах.

    Что такое аналоговый сигнал?

    Аналоговый сигнал основан на аналогии электрического сигнала (значений тока и напряжения) значению исходного сигнала (цвету пикселя, частоте и амплитуде звука и т.п). Т.е. определенные значения тока и напряжения соответствуют передаче определенного цвета пикселя или звукового сигнала.

    Приведу пример на аналоговом видеосигнале.

    Напряжение на проводе 5 вольт соответствует синему цвету, 6 вольт – зеленому, 7 вольт красному.

    Для того чтобы на экране появились красные, синие и зеленые полосы нужно поочередно подавать на кабель напряжения 5, 6, 7 вольт. Чем быстрее мы проводим смену напряжений, тем тоньше полоски получаются у нас на мониторе. Сократив интервал между сменой напряжений до минимума, мы получим уже не полоски, а чередующиеся друг за другом цветные точки.

    Важной особенностью аналогового сигнала является то обстоятельство, что он передается строго от передатчика к приемнику (например, от антенны к телевизору), обратной связи нет. Поэтому если в передачу сигнала вмешается помеха (например, вместо шести вольт придет четыре), цвет пикселя исказится, и на экране появится рябь. Аналоговый сигнал непрерывен.

    Что такое цифровой сигнал?

    Передача данных осуществляется также с помощью электрического сигнала, но значений этих сигналов всего два и они соответствуют 0 и 1. Т.е. по проводам передается последовательность из нулей и единиц. Примерно так: 01010001001 и т. д.

    Для того чтобы приемное устройство (например, телевизор) не запутался в передаваемых данных, цифры передаются пачками. Это происходит примерно так: 10100010 10101010 10100000 10111110. Каждая такая пачка несет какую-нибудь информацию, например – цвет пикселя.

    Важной особенностью цифрового сигнала, является то, что передающие и принимающее устройство могут общаться между собой и исправлять друг за другом ошибки, которые могут возникнуть при передаче.

    Примеры передачи цифрового и аналогового сигналов

    Для цифрового сигнала передача происходит примерно так:

    • Видеомагнитофон: Эй, телевизор, цвет пикселя с координатами 120х300 – зеленый.
    • Помеха: АААААААААААААА!
    • Телевизор: Какой? Не слышу!
    • Видеомагнитофон: Зеленый!
    • Телевизор: Ага, понял! Рисую зеленый.
    • Видеомагнитофон: Следующий цвет красный!
    • Телевизор: Прошу подтвердить, что цвет красный.
    • Видеомагнитофон: подтверждаю.
    • Телевизор: Ок! рисую.

    и. т. д.

    Передача для аналогового сигнала:

    • Видеомагнитофон: Эй, телевизор, цвет пикселя с координатами 120х300 – зеленый.
    • Помеха: АААААААААААААА!
    • Телевизор: Какой? Не слышу! Блин, нарисую синий.
    • Видеомагнитофон: Следующий цвет красный!
    • Помеха: БАХ! БУМ!
    • Телевизор: Красный вроде! Рисую.
    • Видеомагнитофон: Лопата!
    • Помеха: ПШШШШШШ!
    • Телевизор: ?!. Надо что-то рисовать ?! Пусть будет лопата!

    Преимущества и недостатки цифрового и аналогового сигналов

    Из вышесказанного можно сделать вывод, что при прочих равных условиях качество передачи информации с помощью цифры будет выше, чем при аналоговом представлении сигнала. В то же время при хорошей помехозащищенности две технологии могут конкурировать на равных.

    Аналоговый сигнал

    Аналоговый сигнал

    Этими словами Иоанн начал своё Евангелие, описывая времена, выходящие за пределы нашей эры. Мы начинаем эту статью не менее пафосно, и со всей серьёзностью заявляем, что в деле вещания «в начале был сигнал».

    В телевидении, как и во всей электронике, сигнал является основой. Говоря о нем, мы имеем в виду электромагнитные колебания, которые распространяются в воздухе с помощью передающей антенны и вызывают колебания тока в антенне-приёмнике. Эфирная волна может быть представлена как в непрерывной, так и в импульсной форме, что значительно сказывается на конечном результате – качестве приёма ТВ.

    Что такое аналоговое телевидение? Это телевидение, знакомое каждому, которое застали ещё родители наших родителей. Оно транслируется незакодированным способом, его основой выступает аналоговый сигнал, и принимает его обычный, знакомый нам с детства, аналоговый телевизор.

    Обратите внимание

    В настоящее время во многих странах осуществляется процесс оцифровки аналогового сигнала, а стало быть, эфирного телевидения. В некоторых странах Европы этот процесс уже завершён и наземное аналоговое ТВ отключено.

    На это есть причины, в которых предлагает разобраться эта статья.

    Отличия цифрового сигнала от аналогового

    Для большинства людей различие между аналоговым и цифровым сигналом может быть совершенно неявным. И все же их разница значительна и заключается не просто в качестве подачи телеэфира.

    Аналоговым сигналом являются полученные данные, которые мы видим, слышим и воспринимаем, как мир, который нас окружает. Этот метод генерирования, обработки, передачи и записи сигналов – традиционный и пока очень распространённый. Данные преобразовываются в электромагнитные колебания, отражающие частоту и интенсивность явлений по принципу полного соответствия.

    Цифровой сигнал представляет собой совокупность координат, описывающих электромагнитную волну, которая не недоступна для восприятия напрямую, без декодирования, т.к. является последовательностью электромагнитных импульсов. Говоря о дискретности и непрерывности сигналов, подразумевают соответственно «принятие значений из конечного набора» и «принятие значений из бесконечно множества».

    Примером дискретности могут быть школьные оценки, которые принимают значения из набора 1,2,3,4,5. Фактически, цифровой видеосигнал часто создаётся путём оцифровки аналогового сигнала.

    Вас может заинтересовать:  Настройка цифровой антенны

    Уходя от теории, на деле можно выделить следующие ключевые отличия между аналоговыми и цифровыми сигналами:

  • аналоговое телевидение уязвимо для помех, вносящих в него шумы, в то время как цифровой импульс либо вовсе перекрыт помехами и отсутствует, либо поступает в первоначальном виде.
  • принять и считать аналоговый сигнал может любое устройство, работа которого базируется на том же принципе, что и вещание передатчика. Цифровая волна предназначена определённому «адресату», а стало быть, устойчива к перехвату, т.к. надёжно закодирована.
  • Качество изображения

    Качество картинки в телевизоре, которую предоставляет аналоговое ТВ во многом обусловлено ТВ стандартом. Кадр, который несёт с собой аналоговое вещание, включает 625 строк с соотношением сторон 4×3. Таким образом, старый кинескоп демонстрирует изображение из телевизионных линий, в то время как цифровое изображение составлено из пикселей.

    Картинка при аналоговом сигнале

    При слабом приёме и помехах телевизор будет «снежить» и шипеть, недодавая зрителю изображение и звук. В попытках внести улучшения в эту ситуацию, в своё время, было реализовано кабельное ТВ.

    Картинка при цифровом сигнале

    Другие возможности

    Несмотря на быстрое развитие электронных технологий и преимущества цифрового сигнала перед аналоговым, все ещё существуют области, в которых аналоговая технология незаменима, как, к примеру, профессиональная обработка звука. Но, хотя оригинальная запись может быть не хуже «цифры», после редактирования и копирования она неизбежно будет зашумлена.

    Вот набор основных операций, которые можно выполнять с аналоговым потоком:

    • усиление и ослабление;
    • модуляция, направленная на снижение его восприимчивости к помехам, и демодуляция;
    • фильтрация и обработка частоты;
    • умножение, суммирование и логарифмирование;
    • обработка и изменение параметров его физических величин.

    Особенности аналогового и цифрового телевидения

    Обывательское суждение о крахе эфирного ТВ и переходе на технологии вещания будущего несколько несправедливо, уже потому, что телезрители подменяют понятия: эфирное и аналоговое ТВ. Ведь под эфирным принято понимать любое телевидение, транслируемое по наземному радиоканалу.

    И «аналог» и «цифра» – это разновидности эфирного ТВ.

    Невзирая на то, что аналоговое телевидение отличается от цифрового, их общий принцип вещания идентичен – телевизионная вышка транслирует каналы и гарантирует качественный сигнал лишь в ограниченном радиусе.

    Важно

    При этом цифровой радиус охвата короче, чем дальность незакодированного потока, а значит, ретрансляторы должны устанавливаться ближе друг к другу.

    А вот мнение о том, что «цифра» обойдёт «аналог» в конечном счёте, правдиво. Телезрители многих стран уже стали «очевидцами» преобразования аналогового сигнала в цифровой и вовсю наслаждаются просмотром телепрограмм в HD качестве.

    Вас может заинтересовать:  Антенна для цифрового ТВ

    Особенности эфирного телевидения

    ретрансляторы цифрового телевидения

    Существующая эфирная телесистема использует для передачи телевизионного продукта аналоговые сигналы. Они распространяются посредством волн с высоким уровнем колебаний, достигая наземных антенн.

    Для того чтобы увеличить площадь вещательного покрытия устанавливают ретрансляторы. Их функция – сконцентрировать и усилить сигнал, передавая его удалённым приёмникам.

    Сигналы передаются с фиксированной частотой, поэтому каждый канал соответствует своей частоте и в телевизоре закреплён в порядке нумерации.

    Преимущества и недостатки цифрового телевещания

    Информация, передаваемая с помощью цифрового кода, практически не содержит ошибок и искажений. Устройство, которое оцифровывает исходный сигнал, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

    Для кодирования импульсов используют систему единиц и нулей. Чтобы считывать и преобразовывать двоично-десятичный код, в приёмник встроено устройство, именуемое цифро-аналоговым преобразователем» (ЦАП). Ни для АЦП, ни для ЦАП не существует половинных значений, к примеру, 1,4 или 0,8.

    Этот способ зашифровки и передачи данных подарил нам новый формат ТВ, у которого есть много достоинств:

    • изменение силы или длины импульса не влияет на его распознавание декодером;
    • равномерное покрытие вещания;
    • в отличие от аналогового вещания, отражения от препятствий преобразованного эфира складываются и улучшают приём;
    • частоты вещания используются эффективнее;
    • возможен приём цифрового ТВ на аналоговом телевизоре.

    Отличие цифрового телевидения от аналогового

    Разницу между аналоговым и цифровым вещанием проще всего заметить, представив итоговые характеристики обеих технологий в виде таблицы.

    Цифровое ТВ
    Аналоговое телевидение

    Разрешение цифрового изображения составляет 1280×720, что даёт в общей сложности 921600 пикселей. В случае формата развёртки 1080i разрешение изображения составляет 1920×1080, что даёт впечатляющий итог: более 2 миллионов 70 тысяч пикселей.
    Максимальное разрешение аналоговой «картинки» составляет приблизительно 720×480, что даёт в общей сложности более 340 000 пикселей.

    Звук

    Аудио, как и видео, передаётся без искажений. Многие программы сопровождаются объёмным стереосигналом.
    Качество звука варьируется.

    Приёмник

    Стоимость телевизора, адаптированного для цифрового приёма, в несколько раз выше, чем цена обычного телевизора.
    Аналоговый телевизор имеет умеренную стоимость.

    Телеканалы

    Просмотр цифровых каналов даёт зрителю обширный выбор: большое количество и тематическая направленность телеканалов.
    Количество программ до 100.

    Другое

    Приём программ на одном телевизоре. Дополнительные услуги, такие как «частная трансляция», «виртуальный кинозал», «хранение программ» и др.
    Возможность подключения большего количества приёмников и одновременного просмотра нескольких программ.

    Итог

    Новое телевидение несёт с собой отличное качество изображения и звука, возможность создания мультимедийной домашней станции для игры, работы и обучения. Однако высокая стоимость адаптированных телевизоров и неспешное внедрение технологии кодирования ТВ на российском рынке пока что оставляют его позади имеющегося телевидения.
    Старое доброе ТВ уступает цифровому в качестве изображения и звука. Тем не менее, цена приёмников и возможность распределения сигнала на большее количество телевизоров (возможность смотреть несколько программ одновременно) – весомый плюс.

    Вас может заинтересовать:  Как правильно соединить антенный кабель

    Чувствительность антенны для телевизора

    Нет универсального рецепта для выбора идеальной антенны, но есть обязательные требования, которые должны выполняться, чтобы она принимала аналоговые и цифровые сигналы. С увеличением расстояния от объекта вещания эти требования возрастают.

    В частности к чувствительности приёмника – его способности улавливать слабые по интенсивности телесигналы. Часто именно они становятся причиной нечёткого изображения.

    Эта проблема решается с помощью усилителя, который существенно повышает чувствительность антенны и снимает вопрос: как подключить её к цифровому телевидению? Тот же телевизор, и та же самая антенна, только возле телевизора появится эфирный цифровой тюнер.

    Что такое диаграмма направленности антенны

    Помимо чувствительности антенны, есть параметр, определяющий, в какой степени она способна фокусировать энергию. Он называется направленным усилением или направленностью, и являет собой отношение плотности излучения в заданном направлении к средней плотности излучения.

    Графическая интерпретация этой характеристики представляет собой диаграмму направленности антенны. По своей сути это трёхмерная фигура, но для удобства работы её выражают в двух плоскостях, расположенных перпендикулярно друг к другу.

    Имея под рукой такую плоскую диаграмму и сопоставляя её с картой местности, можно спланировать зону приёма антенной аналогового видеосигнала.

    Также из этого графика можно извлечь ряд полезных практических характеристик телеантенны, таких как интенсивность бокового и обратного излучения и коэффициент защитного действия.

    Какой сигнал лучше

    Следует признать, что, несмотря на множество улучшений, реализованных в области аналогового представления информации, этот способ трансляции сохранил свои недочёты. Среди них – искажения во время передачи и шумы при воспроизведении.

    Также необходимость преобразования аналогового сигнала в цифровой вызвана непригодностью имеющегося метода записи для хранения информации в полупроводниковой памяти.

    К сожалению, существующее ТВ практически не имеет очевидных плюсов перед цифровым, исключая возможность принимать сигнал обычной ТВ-антенной, и делить его между телевизорами.

    Цифровой и аналоговый сигнал: преимущества и недостатки

    Аналоговый сигнал

    Приветствую вас, мои дорогие подписчики и все желающие выяснить разницу и что такое цифровой и аналоговый сигнал. Это один из самый часто задаваемых вопросов, поэтому я постараюсь сделать свой рассказ максимально доступным и понятным, по возможности исключив из него сложную научную терминологию.

    Для начала давайте определимся с понятием и типом сигнала, ведь он может быть световой, звуковой, электрический. Думаю, что последний достоин наибольшего внимания в моем компьютерном блоге. О нем мы и будем разговаривать, а остальные я так же задействую в качестве примера.

    Многим очень трудно представит себе электрический сигнал, поступающий по проводам, но благодаря такому устройству как осциллограф мы увидим, что это такое. В случае с аналоговым мы будем наблюдать синусоиду, а цифровой будет представлен как прямоугольные зубцы со стены крепостной стены. Почему так происходит, давайте разберемся.

    Сигнал, создаваемый по образу и подобию

    С аналоговыми сигналами мы сталкиваемся постоянно и наиболее эффектно их можно продемонстрировать с помощью виниловой музыкальной пластинки. На ней звук записан в виде извилистой борозды.

    Идущая по ней игла проигрывателя повторяет контур и передает свои движения на устройство, издающее звук. Раньше, в граммофоне для этого использовался раструб, усиливавший амплитуду колебаний и превращавший их в звук.

    Можно сказать, что на пластинке был записан именно аналоговый сигнал в чистом виде. И это подводит нас к мысли о том, что он представляет собой информацию о волновом процессе, параметрами которого являются амплитуда (громкость) и частота (тональность звука).

    Здесь я хочу сделать научное отступление.

    Совет

    Образованные люди знают, что звук и свет, тепло и УФ излучение и радиосигналы – это все волны определенной частоты. Создавая подобные колебания, мы получаем их аналог (или аналоговый сигнал).

    Продолжим рассматривать нашу виниловую пластинку. Мы знаем что граммофон – это позапрошлый век, и со временем он превратился в электроаппаратуру. Что добавилось?

    Возле иглы поставили пьезокристалл, который под действием механических колебаний выдавал электрический ток, который уже можно передавать. Его напряжение изменялось такой же частотой и амплитудой, как и звуковой дорожке пластинки. Ток кристалла был ну очень маленький и требовал усиления.

    С такой обработкой отлично справлялся соответствующий блок. На выходе мы получали ток, с той же частотной характеристикой, но пропорционально увеличенной амплитудой, которая соответствует большему напряжению.

    Такое напряжение уже способно смещать сердечник в электромагнитной катушке динамика, заставляя его мембрану колебаться… Правильно, с такой же частотой и амплитудой.

    Выходит, сигнал называется аналоговым, потому что он точно повторяет параметры, которые следует передать. И с ним мы сталкиваемся повсеместно:

    • вы сейчас читаете тест. В нем есть буквы-сигналы, аналогичные определенным звукам. А слова, которые вы мысленно произносите при этом – аналоги предметов или действий;
    • любая картина, рисунок или фотография – аналог того, что мы видим;
    • звук, которые превращается в радиоволны FM приемника так же аналоговый сигнал.

    Весь мир в двух цифрах

    Теперь настало время разобраться с цифровым сигналом. И здесь сразу стоит оговорить, о каких цифрах идет речь. Всего о двух:

    • 0, или «ноль» это отсутствие сигнала (напряжения, если мы говорим о передаче по проводам);
    • 1, или «единица», сигнал подается (напряжение в сети есть, причем не имеет значения какое оно);

    Поэтому, рассматривая цифровой сигнал на экране осциллографа, мы видим не плавно изменяющуюся линию, а периодически возникающие прямоугольные «зубцы», верхняя линия которых соответствует значению подаваемого напряжения.

    Это и есть «единица», или сигнал. А в промежутке между ними линия находится на нуле, напряжения нет. Такой вид называется дискретным, состоящим из отдельных элементов.

    Самым простым примером цифрового сигнала является азбука Морзе. Закодированные с помощью нее сообщения можно передавать по кабелю, звуком, светом или записав на ленте телеграфа.

    Обратите внимание

    Но у нас сейчас век цифровых технологий и даже ребенок знает, что с помощью нулей и единиц можно записать любую информацию, используя двоичный код. А как это можно сделать, знают лишь специалисты. Здесь используется сложная система кодов, описывающая, как нужно читать последовательность импульсов, и какая информация в них описана.

    Например, когда речь идет о музыке, аналоговая синусоида колебаний звука разбивается на отдельные временные участки и для каждого из них определяется значение напряжения на данный момент. Чем меньше такие промежутки (частота дискретизации), тем более точно можно описать исходную синусоиду, но она уже получится в виде множества ступенечек.

    Оцифровка звука используется повсеместно (в компьютерах, в мобильной связи) поэтому для облегчения данной задачи существует два типа устройств:

    • аналогово-цифровой преобразователь (АЦП);
    • цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

    Пример со звуком наиболее ярко показывает, как можно превратить аналоговый сигнал в цифровой и наоборот. Но в реальности цифровой сигнал имеет гораздо больше возможностей. Ведь цифрой можно описать и изображение, задав для каждого отдельного пикселя значения насыщенности RGB составляющих. Или передать детальную информацию о параметрах работы устройства.

    Сравниваем сигналы

    На практике разницу с цифровым и аналоговым сигналом можно ощутить, сравнивая регулятор громкости в виде крутящейся ручки или в виде сенсорных кнопок. В первом, аналоговом случае, мы сможем изменять параметр более плавно, а во втором (цифровом) более точно.

    Но если посмотреть глубже, то отличий между цифровым и аналоговым сигналом намного больше. Сначала опишу особенности аналогового:

    • для передачи сигнала не требуются кодировщики, он идет напрямую;
    • различные помехи могут исказить сигнал;
    • на больших расстояниях происходит затухание сигнала.

    Теперь выделю преимущества цифрового:

    • стабильный сигнал, который можно передавать на любые расстояния без потери качества;
    • более широкий «ассортимент» типов передаваемой информации (видео, фото, звук, команды управления);
    • высокая пропускная способность и возможность передачи нескольких информационных потоков по одному каналу;
    • возможность кодирования позволяет повысить уровень информационной безопасности;
    • многообразие способов записи и хранения сигналов, компактность носителей;

    Понятно, что цифра выигрывает, как более эффективный способ передачи сигнала. Неслучайно этот способ преобразования и трансляции информации на сегодня является самым прогрессивным и распространенным

    На этом мое повествование про цифровой и аналоговый сигнал окончено.

    Надеюсь, что теперь вы имеете максимально четкое представление о них.

    На этом все, до новых встреч на этом сайте и всем удачи.

    Отличия аналогового и цифрового сигналов

    Аналоговый сигнал

     Простому потребителю совсем необязательно знать, какова природа сигналов. Но порой необходимо знать разницу между аналоговым и цифровым форматами, чтобы с открытыми глазами подходить к выбору того или иного варианта, ведь сегодня на слуху, что время аналоговых технологий прошло, на смену им приходят цифровые. Следует понять разницу, чтобы знать от чего уходим и чего ожидать.

     Сигнал аналоговый –  это сигнал непрерывный, имеющий бесконечное число близких по значению данных в пределах максмальных, все параметры которого описываются временной зависимой переменной.

     Сигнал цифровой – это раздельный сигнал,  описываемый раздельной функцией времени, соответственно в каждый момент времени, величина амплитуды сигнала имеет строго определенное значение. 

     Практика показала, что при аналоговых сигналах возможны помехи, устраняемые при цифровом сигнале. Кроме того, цифровой может восстановить изначальные данные. При непрерывном аналоговом сигнале проходит много информации, зачастую излишней. Вместо одного аналогового можно передать несколько цифровых.

     На сегодняшний день потребителя интересует вопрос телевидения, так как именно в этом контексте чаще и произносится фраза “переход на цифровой сигнал”.

    В этом случае аналоговый можно считать пережитком прошлого, но ведь именно его принимает существующая техника, а для приема цифрового необходима специальная.

    Конечно, в связи с появлением и расширением использования “цифры”, аналоговые телевизоры теряют былую популярность.

    Преимущества и недостатки видов сигналов

     Немаловажную роль в оценке параметров того или иного сигнала имеет безопасность. Различного характера влияния, посторонние вторжения делают аналоговый сигнал беззащитным. При цифровом подобное исключается, так как он кодируется из радиоимпульсов. Для больших расстояний передача цифровых сигналов усложнена, приходится использовать схемы модуляции-демодуляции.

    Поводя итог, можно сказать, что отличия аналогового и цифрового сигнала состоят:

    • В непрерывности аналогового и дискретности цифрового;
    • В большей вероятности помех при передаче аналогового;
    • В избыточности аналогового сигнала;
    • В способности цифрового фильтровать помехи и восстанавливать исходую информацию;
    • В передаче цифрового сигнала в закодированной форме. Один аналоговый сигнал замещается несколькими цифровыми.

    Смотрите раздел “аренда проекторов”.

    1. Аналоговые и цифровые сигналы

    Аналоговый сигнал

    Аналоговые и цифровые сигналы

    Электрические сигналы широко применяются для измерения и контроля таких физических процессов, как давление, температура, расход  воды и пр.. Это связано с тем, что электрические величины напряжения и тока очень легко измерить, обработать и передать на большие расстояния.

    Сигнал – это материальный носитель информации. Сигналом является слышимая речь, поскольку она передает мысли (информацию) одного человека другому через физическую среду звука. Жесты руками – это тоже сигналы, так как они передают информацию посредством визуального восприятия.

    Текст, который вы сейчас читаете, является еще одним видом сигнала, интерпретирующим наши мысленные познания об электрических схемах.

    В данном разделе слово сигнал будет применяться в первую очередь к электрическим величинам напряжения или тока, чтобы через них выразить некоторые другие физические величины.

    Аналоговый сигнал – это такой сигнал, который обеспечивает передачу данных путем непрерывного изменения во времени амплитуды, частоты либо фазы.

    Цифровой сигнал — сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией дискретного времени и конечным множеством возможных значений. Ярким примером аналогового и цифрового сигналов могут послужить самые обычные часы.

    Важно

    Аналоговые часы – это обыкновенные механические часы, стрелка которых медленно вращается вокруг круглой шкалы. Цифровые часы – это часы с цифровым дисплеем, который попеременно отображает значения текущего времени.

    Аналоговые часы не имеют физического предела точности отображения времени, так как их стрелка перемещается плавно. Электронные-же часы не могут отобразить единицу времени меньше той, на которую рассчитан их дисплей.

    В современной электронике находят применение оба этих сигнала. Цифровые сигналы мы с вами рассмотрим позже, а в данном разделе мы ограничимся рассмотрением аналоговых сигналов, так как использующие их системы имеют более простую конструкцию.

    У многих физических величин, особенно электрических, легко найти аналоговую изменчивость. Если эти величины использовать в качестве сигнала, то такой сигнал будет представлять информацию практически неограниченного разрешения.

    На раннем этапе зарождения промышленных приборов, в качестве сигнальной среды использовался сжатый воздух. Он передавал информацию от измерительных приборов до находящихся на удалении  индикаторов и регулирующих устройств. Величина сжатого воздуха в таких приборах соответствовала величине любой измеряемой переменной.

    Чистый сухой воздух через трубку подавался от компрессора (под давлением примерно 1,5 атм.) к измерительному прибору, а затем регулировался этим прибором в соответствии с измеряемой величиной для получения необходимого сигнала. В качестве примера можно рассмотреть датчик уровня для измерения количества воды в резервуаре.

    Этот датчик будет создавать низкое давление, когда бак пуст, среднее давление – когда резервуар наполовину заполнен, и высокое давление – когда бак полон.

    Индикатор уровня воды – это обычный манометр, который измеряет давление воздуха посредством пневматического сигнала.

    Совет

    Давление, в свою очередь, являясь сигналом, представляет уровень воды в резервуаре. Любое изменение уровня воды в резервуаре может быть представлено соответствующим изменением давления.

    Если отбросить некоторые практические ограничения, налагаемые механизмами устройства давления воздуха, то этот пневматический сигнал будет бесступенчато изменяемым, способным представить любую степень изменения уровня воды. Такой сигнал является аналоговым в истинном значении этого слова.

    Рассмотренная нами пневматическая система и в настоящее время составляет основу многих промышленных систем управления и измерения благодаря своей простоте, безопасности и надежности.

    Сигналы давления воздуха в ней легко передаются по недорогим трубкам, легко измеряются (при помощи манометров) и легко управляют механическими устройствами, использующими мембраны, диафрагмы, клапаны и т.д. Сигналы давления воздуха могут использоваться не только для измерения физических процессов, но и для управления ими.

    Если маленький сигнал давления воздуха использовать для перемещения достаточно большого поршня или диафрагмы, то будет создана большая механическая сила, способная открыть клапан или привести в действие другое управляющее устройство. Таким образом, пневматические системы просты, надежны и относительно легки для понимания.

    Однако, практические пределы точности сигнала давления воздуха в некоторых случаях могут быть существенно ограничены,  особенно когда сжатый воздух не очень чистый и существует утечка из труб.

    С появлением полупроводниковых электронных усилителей и других технических достижений, электрические величины напряжения и тока стали активно использоваться в качестве аналоговых сигналов.

    Электрические сигналы по тонким проводам передают ту же информацию о полноте резервуара, что и сигналы пневматического давления, только они не нуждаются в таком дорогом оборудовании, как воздушный компрессор:

    Обратите внимание

    Аналоговые электрические сигналы все еще используются в измерительном оборудовании, но их активно вытесняют цифровые сигналы (подробнее эту тему мы рассмотрим позже). Несмотря на развитие современных технологий, вам необходимо иметь понятия об основных принципах, таким образом, информация изложенная в последующих статьях никогда не потеряет своей актуальности.

    И последнее. Одной из важных концепций, применяемых во многих системах, является концепция “смещенного нуля шкалы”, которая позволяет отличить нулевое значение (например пустой резервуар) от состояния неисправности системы. Давайте в качестве примера возьмем рассмотренную выше систему на базе пневматического сигнала.

    Если диапазон сигнала давления для датчика и индикатора этой системы будет составлять от 0 до 8 атмосфер, то 8 атмосфер будет означать полностью заполненный резервуар, а 0 атмосфер может означать как пустой резервуар, так и неисправную систему (неисправность датчика, прохудившиеся трубы, неисправность компрессора).

    Различить эти два состояния не так то просто.

    Чтобы избежать этого недоразумения, можно в качестве рабочего диапазона использовать не всю шкалу индикатора, а только ее часть, например от 3 до 8 атмосфер. В этом случае 3 атмосферы будут означать пустой резервуар, а 8 – полный. Если теперь стрелка индикатора упадет на ноль, то пользователь может констатировать неисправность системы.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector