Чем отличается и какими характеристиками обладает цифровой гражданин по сравнению с аналоговым

Обновлено: 04.07.2024

Данная телевизионная система использует для передачи картинки аналоговый сигнал, который поступает непрерывно. При помощи электронной схемы этот сигнал преобразуется в видео и звук.

Большинство современных государств давно отказались от данной разновидности телевещания, остальные же страны в дальнейшем планируют поступить аналогично. В России срок отказа от аналогового телевидения несколько раз переносился на более поздний период.

Что такое аналоговое телевидение

Начиная с 50-х годов прошлого столетия телевидение семимильными шагами распространялось по миру. До недавнего времени был доступен только один вид телевещания – аналоговый. Название получено от одноименного сигнала, с помощью которого передается картинка и звук.

В таком вещании яркость, цвет и звук представлены быстрыми изменениями амплитуды, частоты и фазы потока. Он изменяется в непрерывном диапазоне, что означает, что шум и помехи воспроизводятся телевизором. Это главный недостаток этого способа передачи данных.

Для простого понимания (для чайников, в хорошем смысле этого слова) представим: аналоговое телевидение – это струя воды, источник вещания – емкость с жидкостью, телевизор – чаша, в которую наливают воду. Рассмотрим, что происходит при каждом виде аналогового ТВ.

Оно бывает трех типов:

Другими словами, при аналоговом ТВ изображение и звук доходят до зрителя не в первозданном, а в подобном, слегка искаженном виде.

Преимущества и недостатки аналогового сигнала

Преимуществом аналогового сигнала является то, что именно в аналоговом виде мы воспринимаем звук своими ушами. И хотя наша слуховая система переводит воспринимаемый звуковой поток в цифровой вид и передает в таком виде в мозг, наука и техника пока не дошла до возможности именно в таком виде подключать плееры и другие источники звука напрямик. Подобные исследования сейчас активно ведутся для людей с ограниченными возможностями, а мы наслаждаемся исключительно аналоговым звуком.
Недостатком аналогового сигнала являются возможности по хранению, передаче и тиражированию сигнала. При записи на магнитную ленту или винил, качество сигнала будет зависеть от свойств ленты или винила. Со временем лента размагничивается и качество записанного сигнала ухудшается. Каждое считывание постепенно разрушает носитель, а перезапись вносит дополнительные искажения, где дополнительные отклонения добавляет следующий носитель (лента или винил), устройства считывания, записи и передачи сигнала.

Делать копию аналогового сигнала, это все равно, что для копирования фотографии ее еще раз сфотографировать.

Сравнение цифрового и аналогового сигнала

Основное различие заключается в способе передачи сигнала. Континуальный (ATV) подается беспрерывно, дискретный (DVT) – прерывисто.

И цифровые, и аналоговые сигналы реагируют на помехи, но по-разному:

Континуальный. Чем больше расстояние между источником и пунктом назначения, тем хуже его качество. На аналоговый сигнал влияет не только дальность, но и погода. Такую передачу данных нужно усиливать, что требует много энергии. Усиленный сигнал часто сам становится помехой для более слабых.
Дискретный. Поступает в виде неизменного кода. Его, в принципе, нельзя изменить: при изменении это уже совсем другой сигнал. Если импульс станет сильнее, то он все равно будет прочитан как единица. Дискретный никаких манипуляций не требует: он либо есть, либо нет. Цифровой сигнал необходимо декодировать, к нему нужно подбирать ключ, его сложно перехватить тому, кому он не предназначен.

Наглядное графическое сравнение типов волн

Отличительные особенности аналогового сигнала:

незащищенность от помех;
качество и количество информации не имеют рамок.

Сравнение качества картинки

Особенности цифрового сигнала:

помехоустойчивость;
высокое качество аудио- и видеоконтента;
возможность воссоздания точной копии оригинала;
ограничено зоной покрытия провайдера.

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.

Как принимать цифровое ТВ

Приём цифрового сигнала возможен если в телевизоре имеется встроенный ресивер с поддержкой следующих форматов:

DVB-T2 – для приёма эфирного сигнала.

DVB-C, DVB-C2 – для подключения к кабельному телевидению.

DVB-S, DVB-S2 – для приёма посредством спутниковой антенны.

Еще один способ получить качественный цифровой сигнал – подключение к сети Интернет. Для этого в телевизоре должен быть блок Wi Fi или LAN вход и поддержка Смарт режима.

Если телевизор соответствует перечисленным параметрам, дело останется только за настройками. Нужно задать источник сигнала – кабель, антенна или Wi Fi (LAN). Потом переключиться на поиск цифровых каналов и дождаться результата. В противном случае придётся приобрести соответствующую приставку. В качестве антенны скорее всего можно будет использовать старую, которая ловила аналоговый сигнал. В редких исключениях её приходится настраивать точно на телецентр или покупать новую. Специально для таких случаев мы подготовили статью о том какую антенну выбрать для цифрового ТВ.

Отличия цифрового ТВ от аналогового

Для телезрителей основное отличие цифрового телевидения от аналогового заключается в способе приема и качестве сигнала. Это одинаково относится и к звучанию, и к изображению. Проще и удобнее проследить отличия ATV от DTV в таблице.

SD – 720 x 576 (эфирное);

HD – 1280 x 720 (кабельное, спутниковое, IPTV);

Full HD – 1920 x 1080 (кабельное, спутниковое, IPTV)

кабельное, спутниковое – платно;

IPTV – платно или бесплатно

Чем отличается цифровое эфирное телевидение от спутникового

И в данном случае различия связаны с технической схемы передачи цифрового сигнала при трансляции. Если для эфирного телевещания применяют целую сеть ретрансляторов наземного размещения, то спутниковое основано на работе с устройствами, перемещающимися по околоземной орбите.

Как и в случае с кабельной сетью, спутниковые пакеты включают в себя расширенный перечень каналов. Причем вы сами можете выбрать доступные вам у разных операторов. Но за все приходится платить. Минимальная стоимость пользования спутниковыми пакетами каналов уже превышает 100–200 рублей в месяц, что за год составляет порядочную сумму. Кроме того, для уверенного приема сигнала требуется приобретение спутниковой антенны и дополнительного ресивера, по сравнению с покупкой приставки для эфирного ТВ, расходы возрастают на порядок

Пользователи отмечают, что при наличии спутниковой антенны небольшого диаметра, существует высокая вероятность появления искажений сигнала при неблагоприятных погодных условиях.

Исходя из этого, эфирное цифровое ТВ немного уступает по разнообразию каналов, но оно не требует расходов, связанных с абонентской платой за доступ к информационным и развлекательным ресурсам.

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.

Как понять, что вы смотрите – цифру или аналог

Другие способы определения текущего типа вещания:

телеканалы, вещающие ATV, обозначены литерой А. Если ее нет, то канал показывает новое ТВ;
антенный штекер вытаскивают из гнезда и отводят на 0,5 см. Если изображение стало неразборчивым, но полностью не пропало, показывает аналоговое телевидение, если картинка полностью исчезла – DTV;

Влияние ослабления сигнала на картинку

Как понять какое ТВ у меня на данный момент

Найти в инструкции или Интернете характеристики телевизора. Если есть поддержка DVB стандарта, то останется только настроить ТВ на цифровые каналы.

Поискать в настройках и различить цифровые и аналоговые каналы.

Но не всё так хорошо и с цифровым вещанием. Цифровое телевидение в России распространяется двумя мультиплексами, в которые входят всего 20 каналов (список каналов). В первом – 10 общедоступных федеральных каналов, во втором – 10 выбранных на основании конкурса телеканалов.

Хорошей альтернативой эфирному стало кабельное телевидение. Провайдеры предлагают огромный выбор каналов цифрового вещания, в том числе высокой чёткости (HD). Сложности могут возникнуть только при выборе самого провайдера и тарифного плана.

Узнать какие провайдеры осуществляют подключение именно в вашем доме;

Сравнить тарифы по стоимости, скорости интернета и кол-ву подключаемых каналов;

Подключить IPTV. С помощью этой технологии вы сможете ставить эфиры на паузу когда нужно отвлечься, записывать любимые телепередачи, перематывать рекламу.

Получить бесплатную консультацию специалиста по интересующим вас тарифам, позвонив по телефону на сайте.

Кабельные сети обеспечивают приём минимум 50-ти каналов, при необходимости предоставляют доступ в интернет. При подключении к мировой паутине и настройке IPTV – вещания, количество принимаемых каналов расширяется многократно. Такая возможность есть даже у владельцев старых телевизоров. Для этого провайдеры продают, предоставляют в аренду и дают бесплатно на время пользования специальные телевизионные приставки. Настройка устройств проста и понятна, к тому же зачастую это могут сделать сотрудники компании при подключении к своей сети.

В заключение можно сказать, что основным отличием аналогового и цифрового телевидения является отличное качество последнего. А телевизоры отличаются наличием или отсутствием специального цифрового ресивера для приёма цифрового сигнала.

Специально для вас — 14 дней пробного периода
и скидка на подписку ivi 10%

Проверьте свой адрес

Узнайте какие интернет-провайдеры обслуживают ваш дом

Чем отличается цифровое телевидение от интерактивного

И такое сравнение не совсем корректно. По сути, интерактивное ТВ на сегодняшний день — это цифровое телевещание, обеспечивающее доступ к более обширному перечню услуг. Воспользовавшись таким вариантом, вы получите возможность смотреть только то, что вам интересно. Смотрите, что обеспечивает доступ к интерактивным системам:

Возможность управлять просмотром идущих в трансляции программ — поставить на паузу, записать, перемотать на интересующий момент. Причем в отдельных системах такие манипуляции можно делать даже с программами, которые транслировались несколько дней назад.
Доступ к другим информационным ресурсам, работающих по принципу телетекста — курсы валют и прогнозы погоды, биржевая и экономическая информация.
Дополнительные развлекательные ресурсы, начиная от онлайн-игр, заканчивая пением под караоке.
Доступ к удаленным кинозалам с обширной фильмотекой.

Кстати, если вы еще не знаете какая антенна нужна для приема цифры, то все подробности в этой статье. А здесь мы рассказываем о том, как узнать принимает ли ваш телевизор цифровой сигнал.

А вот качество самого изображения и звука так и останется таким же, как и для эфирного цифрового ТВ. Только за доступ к интерактивным возможностям все-таки придется платить дополнительно.

История возникновения

Создание современного телевидения стало возможно благодаря усилиям нескольких поколении ученых, изобретателей и инженеров. В 1933 г. ученый В. Зворыкин изобрел катодную трубку. Это устройство является основной частью большинства моделей телевизоров. Через три года был создан первый электрический телеприемник. Это был деревянный ящик с маленьким экраном.

В Советском Союзе первая массовая модель телевизора появилась в 1949 г. Она называлась КВН 49. В комплектацию устройства входила специальная линза, которая увеличивала изображение. В нее нужно было заливать дистиллированную воду.

В начале 50-х годов прошлого века была организована Центральная студия на Шаболовке, которая вещала на всей территории Советского Союза. Первый цветной телевизор в СССР был создан в 1967 году. В этом же году начались трансляции советских телевизионных передач в цвете.

и в каких случаях аналоговый сигнал может иметь преимущество?какие из сигналов чаще используются?и где?

Цифровой более помехоустойчив, лучше поддается обработке, аналоговый более "полный", по крайней мере в звукозаписи, ярые меломаны предпочитают его, считая цифровое звучание "сухим". Аналоговые сигналы используются в нынешней системе телевидения, хотя сейчас идет переход на цифру, спутники уже вещают в ней.

Преимущество аналогового сигнала в простоте реализации - вещание в основном идет с применением аналоговых сигналов (не путайте частотную модуляцию и цифровой сигнал)
Ну, а про качество и помехозащищенность сказано выше

отсутствие потерь при передаче записи ретрансляции коррекция ошибок при выпадении блоков и т . п. У цифрового сигнала один недостаток - возрастание нелинейных искажений при малых уровнях сигнала ( свойство любого ЦАП)

Преимущества цифрового ТВ-вещания

Цифровое телевещание, по сравнению с аналоговым, позволяет в одной и той же доступной полосе частот передавать большее число каналов с более высоким качеством. При этом в телепрограммы становится возможным внедрение интерактивности и других компьютерных приложений типа независимой передачи текстовой информации или удаленное банковское обслуживание. Дополнительно в эфирных телевизионных сетях станет возможным предоставление услуг беспроводной передачи данных и доступа в Интернет. Минусы цифрового ТВ-вещания

При аналоговой телетрансляции для вещательной компании настолько дорого применение шифрования для платных ТВ-каналов, что выгодней иметь неплательщиков за услуги, чем создавать невзламываемые технологические средства для избранных потребителей. В цифровом телевидении вопросы кодирования решаются элементарно.

Неисправность или профилактика одного частотного передатчика при аналоговом вещании не позволяет смотреть только один телеканал, а при цифровом – сразу несколько.

При слабом уровне сигнала в случае аналоговой телетрансляции можно смотреть передачи в плохом качестве, даже при сильной "заснеженности" изображения. В цифровом эфирном телевидении либо есть очень хорошее качество "картинки", либо телевизор из-за помех не показывает изображение вообще. В условиях плохого приема, в отличие от аналогового ТВ, "цифру" не посмотришь никак.

На главный недостаток "цифровой ТВ-революции" указывают экологи. Люди, при небесспорной аргументации надобности перехода на "цифру" в телевещании, массово выбросят старые телевизоры и купят новые. Таким образом, большое количество техники окажется на свалке, а мировая производственная индустрия нарастит новые мощности. Причем и первое, и второе пагубно скажется на экологии планеты.

Телевизоры, компьютеры? Что именно?

Есть АЦП — аналогово-цифровой преобразователь. Есть ЦАП — цифроаналоговый преобразователь.

Разбиение сигнала делается чтобы были точные конкретные величины. Их записать проще. И места займут меньше, чем бесконечный поток. В компьютере многое цифровое. Т. к. он крошечный, а вмещает в себя чёрт-те знает сколько! В телевизорах (типа ящик, да и во многих панелях) всё больше аналоговых сигналов.

Что такое сигнал? В компьютерном блоке питания напряжение питающее компьютер тоже можно рассматривать как сигнал, если подключить осциллограф.

Кроме дискретизации есть шифрование данных.

Цифровые сигналы можно записывать и на катушки с плёнкой. Многие кассетные видеокамеры используют такой принцип. Там это делается для того, чтобы не потерять уровень сигнала. При аналоговой записи величина намагничивания различная. При цифровой запись ведётся по принципу использования логических нулей и единиц.

MP3 — цифровой звук. Все фильмы и музыка в компьютере всё цифровое. Все Игры — цифровые.

Здесь дело не в преимуществе, а количестве сохраняемой информации. Само сохранение информации в компьютере подразумевает дискретизацию информации.

В общем оцифровывание звука (дискретизация аналогового сигнала) позволяет уменьшить габариты оборудования. То же касается телефонных сотовых АТС, которые делают цифровыми, и в сотовый телефон передаётся оцифрованный звук.

Аналоговый сигнал (analogue signal) – непрерывный во времени поток данных (информации), имеющий изменяющиеся и принимающие любое возможное значение характеристики (напряжение, силы тока, мощности, давления звуковой волны и т.д.). Несмотря на большое количество недостатков и постепенное вытеснение цифровым аналогом, в таких областях, как телефония, звукозапись, телевидение, такой вид передачи информации сохраняет свою актуальность, благодаря относительной своей дешевизне и простоте генерирующего его оборудования.

История появления термина

Появление термина, обозначающего такой способ передачи данных, тесно связано с такими сферами, как вычислительная техника, телефония и звукозаписывающая индустрия, электрические измерения.

Вычислительная техника

В 40-х годах создаются первые вычислительные системы, предназначенные для сбора и обработки цифровой информации. В начале 80-х годов с появлением новых моделей компьютеров на базе процессоров Intel возможности вычислительной техники расширились. Именно в этот период появляется данный термин.

Звукозапись и телефония

Понятие непрерывного способа передачи данных изначально связано с телефонией. Непрерывные колебания поступают на динамик устройства, становятся электрическим аналогом, затем преобразуются в сигнал, подобный голосу.

Электрические измерения

Непрерывный поток воспроизводится приемным устройством пропорционально таким электрическим параметрам, как напряжение, сила тока. Именно с началом измерения указанных выше электрических величин связывают появление этого термина.

Общая информация

Энергия потока

Так как аналоговый сигнал – это непрерывный поток данных, то энергия его бесконечна. Однако в качестве значения данной характеристики обычно используют усредненную для определенного промежутка времени величину, так, к примеру, переменный электрический ток в телефонной сети, отвечающий за передачу голоса, имеет среднее напряжение 60 В.

Взаимное преобразование различных по природе потоков

Непрерывный поток данных преобразуется в дискретный (прерывистый). Достаточно воспользоваться импульсным блоком питания, который сформирует входное напряжение в виде дискретных ультразвуковых пачек. Преобразование проводится программой либо технически через микросхемы.

Отличия дискретного и цифрового сигналов

Один из способов передачи данных, описываемых в данной статье, – дискретный, имеющий сходные характеристики с аналоговым, но отличающийся от него тем, что он является прерывистым.

По сравнению с дискретным и аналоговым, цифровой сигнал, наоборот, характеризуется конкретными параметрами:

Благодаря этим особенностям, цифровая передача и хранение информации в последнее время находят очень широкое применение в различных отраслях техники, электроники, связи.

Важно! Самое основное, чем отличается аналоговая информация от дискретной, – это прерывистость передачи последней при помощи соответствующего потока данных. Однако, несмотря на данное различие, дискретная информация не является цифровой, так как ее характеристики в процессе существования могут обладать как ограниченным, так и неограниченным диапазоном значений.

Виды сигналов

В зависимости от изменения характеристик во времени, все потоки подразделяются на следующие виды:

Аналоговые – непрерывные, имеющие большое количество значений;
Дискретные – прерывистые, с большим количеством значений;
Цифровые – прерывистые, имеющие 2 четко обозначенных основных значения.

Также, в зависимости от среды передачи и способа формирования, они бывают электрические, звуковые, оптические.

Для чего обрабатывается сигнал

Чтобы получить данные, содержащиеся в описанных выше потоках, их обрабатывают через процессы усиления, фильтрации, модуляции и демодуляции. Лишь после этого они будут представлены в понятном для пользователя виде и использованы по назначению.

Создание и формирование

Для создания непрерывного потока используют такое специальное оборудование, как генераторы. Собирают их, используя различные транзисторы (полевые и биполярные), трансформаторы.

Динамический диапазон

Важной характеристикой любой системы динамических измерений считается ее динамический диапазон. Четкого определения данного параметра для сигнала пока не существует, поэтому принято считать, что это соотношение наибольшего и наименьшего его значений, измеренных системой в определенный промежуток времени.

Для каждого потока важно, чтобы его динамический диапазон максимально соответствовал аналогичной характеристике системы либо устройства, предназначенного для преобразования, передачи и хранения его величин. От правильного подбора зависит, насколько точно будет передана и преобразована информация любого потока.

Аналоговый сигнал

Такой вид потока данных непрерывен во времени, его определение возможно в любой временной промежуток.

Цифровой сигнал

Применение цифрового сигнала

Цифровой поток наиболее применим в современной электронике, при двоичной системе шифрования и кодирования данных.

Дискретный сигнал

В отличие от непрерывного, дискретный способ передачи данных имеет следующие особенности:

Может характеризоваться постоянным значением параметра, изменятся только по времени;
Изменяется уровень величины, но во времени остается постоянным;
Меняется как по значению величины, так и по временному параметру.

Сравнение цифрового и аналогового сигналов

Широко применяемые в современном мире аналоговый и цифровой сигналы имеют свои преимущества и недостатки.

К основным плюсам непрерывного потока информации относятся:

Простота формирования;
Небольшая стоимость оборудования для его получения и поддержания.

Недостатки такого вида передачи данных:

Содержание большого количества лишней информации, которую необходимо фильтровать;
Низкая помехоустойчивость, что сказывается на качестве воспроизводимой информации;
В передачу такого сигнала возможно нежелательное вмешательство с целью похищения передаваемой информации.

Прерывистый способ передачи данных имеет следующие преимущества:

Небольшое количество значений, помехоустойчивость;
Простота расшифровки на принимающем оборудовании;
Возможность кодировки больших объемов данных при их хранении и передаче на большие расстояния.

У прерывистого способа передачи и хранения информации имеется один серьезный недостаток – при серьезном уровне помех может произойти обрыв, первоначальный вид потока данных не сохранится. Для восстановления его параметров на момент обрыва приходится предусматривать дополнительные функции.

Аналоговый и цифровой сигналы и цифро-аналоговое преобразование

Современные системы, устройства позволяют проводить процессы взаимных преобразований. Так, при аналого-цифровом преобразовании (АЦП) проходит квантование аналогового потока данных в цифровой, после чего информация готова для передачи через цифровые каналы.

При процессе ЦАП цифровые коды на входе, наоборот, преобразуются в эквивалентный выходной аналоговый поток (ток, напряжение). Преобразователи широко используются для формирования сигналов в системах управления, аудио,-и видеоаппаратуре.

Таким образом, сигнал аналоговый – это хоть и уже утрачивающий свою актуальность, но достаточно широко применимый способ передачи данных. Хотя аналоговый сигнал и называют пережитком прошлого, его роль в современной телекоммуникационной технике, радиопередаче и телевещании еще до сих пор очень существенна.

Видео

Это природный тип сигналов окружает нас повсеместно и постоянно. Звук, изображение, тактильные ощущения, запах, вкус и команды мозга. Все возникающие, во Вселенной без участия человека, сигналы являются аналоговыми.

В электронике, электротехнике и системах связи аналоговую передачу данных применяют со времени изобретения электричества. Характерной особенностью является непрерывность и плавность изменения параметров. Графически сеанс аналоговой связи можно описать как непрерывную кривую, соответствующую величине электрического напряжения в определённый момент времени. Линия изменяется плавно, разрывы возникают только при обрыве связи. В природе и электронике аналоговые данные генерируются и распространяются непрерывно. Отсутствие непрерывного сигнала означает тишину или черный экран.

В непрерывных системах связи аналогом звука, изображения и любых других данных является электрические или электромагнитные импульсы. Например, громкость и тембр голоса передаются от микрофона на динамик посредством электрического сигнала. Громкость зависит от величины, а тембр от частоты напряжения. Поэтому при голосовой связи сначала напряжение становится аналогом звука, а потом звук аналогом напряжения. Таким же образом происходит передача любых данных в аналоговых системах связи.

Аналоговый и цифровой сигнал. Типы сигналов и как это действует

Что такое аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал – это любой непрерывный сигнал, для которого изменяющаяся во времени характеристика (переменная) является представлением некоторой другой изменяющейся во времени величины. Иначе говоря, это информация, которая непрерывно изменяется во времени.

В аналоговом звуковом сигнале мгновенное напряжение непрерывно поменяется в зависимости от давления звуковых волн. Он имеет отличия от цифрового сигнала, где перманентная величина представляет собой последовательность дискретных значений. Такая величина может принимать только одно из конечного числа значений.

Термин аналоговый сигнал обычно относится к электрическим сигналам. Тем не менее, механические, гидравлические, пневматические, человеческая речь, а также иные системы могут передавать или рассматриваться как аналоговые сигналы.

Примером аналогового сигнала может служить восприятие человеческим мозгом проезжающего автомобиля. В случае, если бы его положение менялось каждые 5 секунд, аварии было бы не избежать.

Аналоговый тип сигнала непосредственно подвергается воздействию электронных шумов и искажений. Они привносятся каналами связи и операциями обработки сигналов. Они запросто могут ухудшать отношение сигнал/шум (ОСШ). Напротив, цифровые сигналы обладают конечным разрешением. Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму вносит в сигнал низкоуровневый шум квантования. В цифровой форме сигнал может быть обработан или передан без внесения значительного дополнительного шума или искажений. В аналоговых системах трудно обнаружить, когда случается такое ухудшение. Тем не менее в цифровых системах отклонения и ухудшения могут не только обнаружиться, но и исправляться.

Шумы аналоговых сигналов можно минимизировать благодаря экранированию, надежному подключению и использованию кабелей определенных типов, как коаксиальная или витая пара.

Что такое цифровой сигнал

Цифровой сигнал – это сигнал, используемый для передачи данных в виде последовательности дискретных (прерывных) значений. Иначе говоря, в любой момент времени он может принимать только одно из конечного числа значений. Это и является одним из отличий от аналогового типа сигнала.

Несложные цифровые сигналы представляют информацию в дискретных полосах аналоговых уровней. Любой уровень в пределах диапазона значений имеет одно и то же информационное состояние. В большинстве цифровых цепей такой сигнал может иметь два возможных значения: двоичное и логическое. Они представлены двумя группами: одна вблизи опорного значения (обычно называется нулевыми вольтами). Другая вблизи напряжения питания.

Они соответствуют двум значениям ноль и один логического домена. Исходя из этого, в любой момент времени двоичный сигнал является одной двоичную цифру (бит). Из-за этой дискретизации относительно небольшие изменения уровней аналогового сигнала могут оставить дискретную огибающую. В результате схема игнорирует измерения состояния сигнала. Итого цифровые сигналы имеют устойчивость к помехам. Электронный шум, если он не слишком велик, не повлияет на цифровые схемы, тогда как шум всегда в значительной степени ухудшает качество аналоговых сигналов.

Иногда используются цифровые сигналы, которые обладают двумя состояниями (режимами работы). Они имеют название двухзначная логика. Сигналы, которые же могут принимать три возможных состояния, называются трехзначной логикой.

Сигнал

Сигнал представляет собой специальный код, который передается в пространство одной или несколькими системами. Эта формулировка является общей.

Описываемый код передачи данных задается математической функцией. Она характеризует все возможные изменения параметров. В радиотехнической теории эта модель считается базовой. В ней же аналогом сигнала был назван шум. Он представляет собой функцию времени, которая свободно взаимодействует с переданным кодом и искажает его.

Для чего обрабатывается сигнал

Принцип работы и особенности источников бесперебойного питани

Создание и формирование

Динамический диапазон

Применение цифрового сигнала

Чем же отличается цифровой электрический сигнал от других? Тем, что он способен совершать в ретрансляторе полную регенерацию. Когда в оборудование связи поступает сигнал, имеющий малейшие помехи, он сразу же меняет свою форму на цифровую. Это позволяет, например, телевышке снова сформировать сигнал, но уже без шумового эффекта.

В том случае, если код поступает уже с большими искажениями, то, к сожалению, восстановлению он не подлежит. Если брать в сравнении аналоговую связь, то в аналогичной ситуации ретранслятор может извлечь часть данных, затрачивая много энергии.

Обсуждая сотовую связь разных форматов, при сильном искажении на цифровой линии разговаривать практически невозможно, так как не слышны слова или целые фразы. Аналоговая связь в таком случае более действенна, ведь можно продолжать вести диалог.

Именно из-за подобных неполадок цифровой сигнал ретрансляторы формируют очень часто для того, чтобы сократить разрыв линии связи.

Дискретный сигнал

Сравнение цифрового и аналогового сигналов

Сигнал радиостанции телецентра или мобильной связи может передаваться в цифровой и аналоговой форме. Например звук и изображение, это аналоговые сигналы. Микрофон и камера воспринимают окружающую действительность и преобразуют в электромагнитные колебания. Частота колебаний на выходе зависит от частоты звука и света, а амплитуда передачи от громкости и яркости.

Изображение и звук, преобразованные в электромагнитные колебания распространяются в пространство передаточной антенной. В приемнике идёт обратный процесс — электромагнитных колебаний в звук и видео.

Распространению электромагнитных колебаний в эфире препятствуют облака, грозы, рельеф местности, промышленные электронаводки, солнечный ветер и прочие помехи. Частота и амплитуда нередко искажаются и сигнал от передатчика к приемнику приходит с изменениями.

Голос и изображение аналогового сигнала воспроизводятся с искажениями, вызванными помехами, а фоном воспроизводится шипение, хрипы и цветовое искажение. Чем хуже прием, тем отчетливее эти посторонние эффекты. Но если сигнал дошёл, его хоть как то видно и слышно.

При цифровой передаче изображение и звук перед трансляцией в эфир оцифровываются и до приёмника доходят без искажений. Влияние посторонних факторов минимально. Звук и цвет хорошего качества либо их нет вовсе. Сигнал гарантированно поступает на определенное расстояние. Но для дальней передачи необходим ряд ретрансляторов. Поэтому для передачи сотового сигнала антенны ставят как можно ближе друг к другу.

Наглядным примером отличия двух типов сигналов может служить сравнение старой проводной телефонной и современной сотовой связи.

Проводная телефония не всегда хорошо работает даже в пределах одного населённого пункта. Звонок на другой конец страны это испытание голосовых связок и слуха. Нужно докричаться и прислушаться к ответу. Шумы и помехи отфильтровываем ушами, недостающие и искаженные слова додумываем сами. Хоть и плохой звук, но есть.

Звук в сотовой связи отлично слышно даже с другого полушария. Оцифрованный сигнал передаётся и принимается без искажений. Но и он не без изъянов. Если случаются сбои, то звук не слышен вовсе. Выпадают буквы, слова и целые фразы. Хорошо, что это бывает редко.

Примерно то же самое с аналоговым и цифровым телевидением. Аналоговое использует сигнал подверженный помехам, ограниченного качества и уже исчерпало возможности развития. Цифровое не искажается, обеспечивает звук и видео отличного качества, постоянно совершенствуется.

Какие системы связи используют цифровой сигнал а какие аналоговый

Несмотря на архаичность аналоговая технология ещё используется для телефонной и радио связи. Многие проводные сети до сих пор остаются аналоговыми. В основном это традиционные телефонные линии местных операторов. Но, для магистральной передачи данных связи уже повсеместно используют цифровые каналы. Так же аналоговая технология применяется в простых и дешёвых переносных радиостанциях.

Во всех вновь создаваемых системах используют цифровую технологию обработки сигнала. Это оптоволоконные и проводные линии, сигнализация и телеметрия, военная и гражданская промышленная связь. И конечно же на цифровое вещание переходит телевидение. Аналоговый способ передачи данных исчерпал себя. На смену пришла новая высококачественная и защищенная связь.

Как аналоговый сигнал преобразуется в цифровой и наоборот

Первой в цифровую форму преобразовали математическую, физическую и компьютерную информацию. Описать формулы и расчеты не составило труда. А вот для преображения аналоговой действительности в цифровые массивы уже потребовались специальные устройства. Ими стали аналого-цифровые преобразователи или сокращенно АЦП. Они предназначены для преобразования различных физических величин в цифровые коды. Обратное действие совершают устройства ЦАП.

Любые цифровые передатчики и приёмники оснащены такими преобразователями. Например, сотовому телефону, поступивший звук необходимо обработать и передать в оцифрованном виде. В то же время необходимо принять от другого абонента код, преобразовать и передать напряжение на динамик. Так же и с изображением на смартфонах и в телевизорах. В любом случае первоначальной информацией выступает напряжение.

Существует много видов АЦП, но самыми распространёнными являются следующие:

параллельного преобразования;
последовательного приближения;
дельта-сигма, с балансировкой заряда.

Преобразования в АЦП понятийно связаны с измерением и сравнением. Кодировка, это процесс сравнения полученных от источника данных с эталоном. То есть полученная аналоговая величина сравнивается с эталонной (с заданным напряжением). Эталоном выступает информация о конкретном цвете, звуке и т.п. Она соответствует заложенным в устройство представлениям о преобразуемом сигнале. Потом данные эталонной величины кодируются для передачи. Во время аналого-цифровой обработки физических превращений сигнала не происходит. С аналогового делается цифровой матрица (модель).

Упрощенно работу любого АЦП можно представить так:

Измерение через определенные интервалы времени амплитуды напряжения.
Сравнение с эталоном и формирование данных.
Отгрузка оцифрованных сведений об изменениях амплитуды на передатчик.

Качество передаваемой информации зависит от двух параметров — точности и частоты измерений. Чем точнее измеряется и зашифровывается входящее напряжение, тем качественней передаваемая информация. Поэтому, имеет большое значение, сколько бит может зашифровать преобразователь. Чем плотнее информационный поток, тем точней передача данных. Это выражается в красках экрана, контрастности картинки и чистоте звука. Следующим важным показателем является дискретизация, то есть частота измерений. Чем чаще, тем меньше провалов в измерениях и необходимости сглаживания. В совокупности, чем чаще и точнее преобразователь может измерять и обрабатывать полученное напряжение, тем он лучше.

Чем отличается непрерывный сигнал от дискретного

На первый взгляд отличия в сигналах можно не различить. Оба передаются в виде электрических импульсов по проводам или электромагнитными волнами в эфире. Преобразовываются в звук и изображение, выводятся на динамики и экран. Но разница существенна. Отличие аналогового сигнала от цифрового обусловлено особенностями обработки и передачи данных.

Аналоговые данные не кодируются и не шифруются, просто отображаются в электрические или электромагнитные импульсы. Приёмник преобразовывает импульсы в полном соответствии с полученным сигналом. Передаваемый и принимаемый импульс многогранен и характеризуются постоянным плавным изменением с течением времени. Величина и частота определяют параметры информации. Примером может быть соответствие определённого цвета экрана заданному напряжению. С течением времени цвета плавно меняются следуя изменению напряжения.

Казалось бы, природное происхождение, простота генерации, передачи и приёма благоприятствуют использованию аналогового сигнала. Но в дело вмешиваются электрические и электромагнитные помехи. Это могут быть электромагнитные наводки от электрических сетей, работающих механизмов, рельеф местности, грозы, бури на солнце, шумы создаваемые работой передающего и принимающего оборудования, прочие. Они изменяют плавную кривую. На приёмник информация поступает с изменениями. Шипение, хрипы и искаженное изображение обычная история для аналоговой связи.

Цифровая технология использует совсем иной принцип передачи. Аналоговые данные сначала кодируются и только потом передаются. Кодировка заключается в описании непрерывной кривой аналоговой информации. В каждый конкретный момент времени, передаваемый импульс имеет значение единицы или нуля, и определенная последовательность битов отображает всю полноту оригинальной картинки или звука.

Дискретный сигнал как азбука Морзе, только вместо точек и тире — чёткие биты. Ничего более, шумы и помехи им не мешают. Цифровой информации главное дойти до цели. Цифры без примесей передадут данные и без изменений перевоплотятся в звук и цвет. Но слабый сигнал может не донести полную картину. Как пример — пропадание слов или изображения полностью. Поэтому сотовые передатчики, устанавливают как можно ближе друг от друга, также используют повторители.

Примером непрерывных и дискретных сигналов могут служить старая проводная и новая сотовая связь. Через старые АТС иногда невозможно было разговаривать с соседним домом. Шумы и плохое усиление сигнала мешали слышать друг друга. Что бы вести полноценную беседу, приходилось громко кричать самому и прислушиваться к собеседнику. Другое дело сотовая связь основанная на цифровой технологии. Звук закодирован и хорошо передаётся на далёкие расстояния. Отчетливо слышно собеседника даже с другого континента.

Оба вида связи не лишены недостатков, а ключевыми отличиями являются:

Аналоговый подвержен помехам и поступает с искажениями. В то время как цифровой доходит полностью без искажений или отсутствует вовсе.
Принять или перехватить аналоговое вещание может любой приёмник такого принципа. Дискретная передача адресована конкретному адресату, кодируется и мало доступна к перехвату.
Объём передаваемых данных у аналоговой связи конечен, поэтому она практически исчерпала себя в передаче теле сигнала. Напротив с развитием технологии преобразования аналоговой информации в цифровой код растут объемы и качество трансляции. Например, главным отличием цифрового от аналогового телевидения является превосходное качество изображения.

Цифровая технология выигрывает по всем показателям. Споры идут только среди любителей музыки. Многие меломаны и звукорежиссеры утверждают, что могут различить аналоговый оригинал и цифровую копию. Однако большинство слушателей этого сделать не в состоянии. Да и с развитием цифровых систем аналоговые данные кодируются точнее. Оригинальное звучание и цифровая копия делаются практически неразличимым.

Как выглядят спектры аналогового и дискретного сигнала

Изображение сигналов можно представить как две функции. На рисунке наглядно представлено, чем отличается непрерывный сигнал от дискретного. Напряжение исходного изменяется плавно, обработанного прерывисто. Спектр дискретного периодически ступенчато совпадает с непрерывным.

Изменения дискретного происходят резко, через определённый период времени. Уровень в цифровой системе зашифровывается и любую величину напряжения описывают двоичным кодом. От частоты измерений зависит сглаженность преобразования и оригинальность передаваемых данных. Чем точнее описан уровень сигнала и чем чаще проводится и обрабатывается измерение, тем точнее совпадает спектр начального и переданного сигналов.

Читайте также: