Чем цифровое ТВ лучше аналогового? Аналоговый и цифровой сигналы. Различия. Преимущества и недостатки
Когда имеешь дело с теле- и радиовещанием, а также современными видами связи, очень часто приходится сталкиваться с такими терминами, как «аналоговый сигнал» и «цифровой сигнал» . Для специалистов в этих словах нет никакой тайны, но для людей несведущих разница между «цифрой» и «аналогом» может быть совсем неведомой. А между тем разница есть и весьма существенная.
Когда мы говорим о сигнале, то обычно подразумеваем электромагнитные колебания, наводящие ЭДС и вызывающие колебания тока в антенне приемника. По этим колебаниям приемное устройство - телевизор, радиоприемник, рация или сотовый телефон - составляет «представление» о том, какое изображение вывести на экран (при наличии видеосигнала) и какими звуками этот видеосигнал сопроводить.
В любом случае сигнал радиостанции или вышки мобильной связи может предстать как в цифровой, так и в аналоговой форме. Ведь, к примеру, сам по себе звук - это аналоговый сигнал. На радиостанции звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в уже упоминавшиеся электромагнитные колебания. Чем выше частота звука - тем выше частота колебаний на выходе, а чем громче говорит диктор - тем больше амплитуда.
Получившиеся электромагнитные колебания, или волны, распространяются в пространстве с помощью передаточной антенны. Чтобы эфир не забивался низкочастотными помехами, и чтобы у разных радиостанций была возможность работать параллельно, не мешая друг другу, колебания, получившиеся от воздействия звука, суммируют, то есть «накладывают» на другие колебания, имеющие постоянную частоту. Последнюю частоту принято называть «несущей», и именно на ее восприятие мы настраиваем свой радиоприемник, чтобы «поймать» аналоговый сигнал радиостанции.
В приемнике происходит обратный процесс: несущая частота отделяется, а электромагнитные колебания, полученные антенной, преобразуются в колебания звука, и из динамика слышится знакомый голос диктора.
В процессе передачи звукового сигнала от радиостанции к приемнику может произойти всякое. Могут возникнуть сторонние помехи, частота и амплитуда могут измениться, что, конечно же, отразится на звуках, издаваемых радиоприемником. Наконец, и сами передатчик и приемник во время преобразования сигнала вносят некоторую погрешность. Поэтому звук, воспроизводимый аналоговым радиоприемником, всегда имеет некоторые искажения. Голос может вполне воспроизводиться, несмотря на изменения, но фоном будет шипение или даже какие-то хрипы, вызванные помехами. Чем менее уверенным будет прием, тем громче и отчетливее будут эти посторонние шумовые эффекты.
Вдобавок эфирный аналоговый сигнал имеет очень слабую степень защиты от постороннего доступа. Для общественных радиостанций это, конечно, не имеет никакого значения. Но во время пользования первыми мобильными телефонами был один неприятный момент, связанный с тем, что почти любой посторонний радиоприемник мог быть легко настроен на нужную волну для подслушивания вашего телефонного разговора.
Такие недостатки есть у аналогового эфирного вещания. Из-за них, к примеру, телевидение в относительно скором времени обещает стать полностью цифровым.
Цифровая связь и вещания считаются более защищенными от помех и от внешних воздействий. Все дело в том, что при использовании «цифры» аналоговый сигнал с микрофона на передающей станции зашифровывается в цифровой код. Нет, конечно, в окружающее пространство не распространяется поток цифр и чисел. Просто звуку определенной частоты и громкости присваивается код из радиоимпульсов. Продолжительность и частота импульсов задана заранее - она одна и у передатчика, и у приемника. Наличие импульса соответствует единице, отсутствие - нулю. Поэтому такая связь и получила название «цифровая».
Устройство, преобразующее аналоговый сигнал в цифровой код, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП) . А устройство, установленное в приемнике, и преобразующее код в аналоговый сигнал, соответствующий голосу вашего знакомого в динамике сотового телефона стандарта GSM, называется «цифро-аналоговый преобразователь» (ЦАП).
Во время передачи цифрового сигнала ошибки и искажения практически исключены. Если импульс станет немного сильнее, продолжительнее, или наоборот, то он все равно будет распознан системой как единица. А нуль останется нулем, даже если на его месте возникнет какой-то случайный слабый сигнал. Для АЦП и ЦАП не существует других значений, как 0,2 или 0,9 - только нуль и единица. Поэтому помехи на цифровую связь и вещание почти не оказывают влияния.
Более того, «цифра» является и более защищенной от постороннего доступа. Ведь, чтобы ЦАП устройства смог расшифровать сигнал, необходимо, чтобы он «знал» код расшифровки. АЦП вместе с сигналом может передавать и цифровой адрес устройства, выбранного в качестве приемника. Таким образом, даже если радиосигнал и будет перехвачен, он не сможет быть распознан из-за отсутствия как минимум части кода. Это особенно актуально .
Итак, вот отличия цифрового и аналогового сигналов :
1) Аналоговый сигнал может быть искажен помехами, а цифровой сигнал может быть или забит помехами совсем, или приходить без искажений. Цифровой сигнал или точно есть, или полностью отсутствует (или нуль, или единица).
2) Аналоговый сигнал доступен для восприятия всеми устройствами, работающими по тому же принципу, что и передатчик. Цифровой сигнал надежно защищен кодом, его трудно перехватить, если вам он не предназначается.
Каждый день люди сталкиваются с использованием электронных приборов. Без них невозможна современная жизнь. Ведь речь идет о телевизоре, радио, компьютере, телефоне, мультиварке и прочем. Раньше, еще несколько лет назад, никто не задумывался о том, какой сигнал используется в каждом работоспособном приборе. Сейчас же слова «аналоговый», «цифровой», «дискретный» уже давно на слуху. Некоторые виды сигналов из перечисленных являются качественными и надежными.
Цифровая передача стала использоваться намного позже, чем аналоговая. Это связано с тем, что такой сигнал намного проще обслуживать, да и техника на тот момент не была настолько усовершенствована.
С понятием «дискретность» сталкивается каждый человек постоянно. Если переводить это слово с латинского языка, то означать оно будет «прерывистость». Углубляясь далеко в науку, можно сказать, что дискретный сигнал представляет собой метод передачи информации, который подразумевает изменение во времени среды-переносчика. Последняя принимает любое значение из всех возможных. Сейчас дискретность уходит на второй план, после того, как было принято решение производить системы на чипе. Они являются целостными, а все компоненты тесно взаимодействуют друг с другом. В дискретности же все с точностью наоборот - каждая деталь завершена и связана с другими за счет специальных линий связи.
Сигнал
Сигнал представляет собой специальный код, который передается в пространство одной или несколькими системами. Эта формулировка является общей.
В сфере информации и связи сигналом назван специальный носитель каких-либо данных, который используется для передачи сообщений. Он может быть создан, но не принят, последнее условие не обязательно. Если же сигнал является сообщением, то его «ловля» считается необходимой.
Описываемый код 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.
В статье охарактеризованы виды сигналов: дискретный, аналоговый и цифровой. Также коротко дана основная теория по описываемой теме.
Виды сигналов
Существует несколько имеющихся сигналов. Рассмотрим, какие бывают виды.
- По физической среде носителя данных разделяют электрический сигнал, оптический, акустический и электромагнитный. Имеется еще несколько видов, однако они малоизвестны.
- По способу задания сигналы делятся на регулярные и нерегулярные. Первые представляют собой детерминированные методы передачи данных, которые задаются аналитической функцией. Случайные же формулируются за счет теории вероятности, а также они принимают любые значения в различные промежутки времени.
- В зависимости от функций, которые описывают все параметры сигнала, методы передачи данных могут быть аналоговыми, дискретными, цифровыми (способ, который является квантованным по уровню). Они используются для обеспечения работы многих электрических приборов.
Теперь читателю известны все виды передачи сигналов. Разобраться в них не составит труда любому человеку, главное - немного подумать и вспомнить школьный курс физики.
Для чего обрабатывается сигнал?
Сигнал обрабатывается с целью передачи и получения информации, которая в нем зашифрована. Как только она будет извлечена, ее можно использовать различными способами. В отдельных ситуациях ее переформатируют.
Существует и другая причина обработки всех сигналов. Она заключается в небольшом сжатии частот (чтобы не повредить информацию). После этого ее форматируют и передают на медленных скоростях.
В аналоговом и цифровом сигналах используются особенные методы. В частности, фильтрация, свертка, корреляция. Они необходимы для восстановления сигнала, если он поврежден или имеет шум.
Создание и формирование
Зачастую для формирования сигналов необходим аналого-цифровой (АЦП) и Чаще всего они оба используются лишь в ситуации с применением DSP-технологий. В остальных случаях подойдет только использование ЦАП.
При создании физических аналоговых кодов с дальнейшим применением цифровых методов полагаются на полученную информацию, которая передается со специальных приборов.
Динамический диапазон
Вычисляется разностью большего и меньшего уровня громкости, которые выражены в децибелах. Он полностью зависит от произведения и особенностей исполнения. Речь идет как о музыкальных треках, так и об обычных диалогах между людьми. Если брать, например, диктора, который читает новости, то его динамический диапазон колеблется в районе 25-30 дБ. А во время чтения какого-либо произведения он может вырастать до 50 дБ.
Аналоговый сигнал
Аналоговый сигнал является непрерывным во времени способом передачи данных. Недостатком его можно назвать присутствие шума, который иногда приводит к полной потере информации. Очень часто возникают такие ситуации, что невозможно определить, где в коде важные данные, а где обычные искажения.
Именно из-за этого цифровая обработка сигналов приобрела большую популярность и постепенно вытесняет аналоговую.
Цифровой сигнал
Цифровой сигнал является особым он описывается за счет дискретных функций. Его амплитуда может принять определенное значение из уже заданных. Если аналоговый сигнал способен поступать с огромным количеством шумов, то цифровой отфильтровывает большую часть полученных помех.
Помимо этого, такой вид передачи данных переносит информацию без лишней смысловой нагрузки. Через один физический канал может быть отправлено сразу несколько кодов.
Виды цифрового сигнала не существуют, так как он выделяется как отдельный и самостоятельный метод передачи данных. Он представляет собой двоичный поток. В наше время такой сигнал считается самым популярным. Это связано с простотой использования.
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
Сейчас каждый человек пользуется мобильным телефоном или какой-то «звонилкой» на своем компьютере. Одна из задач приборов или программного обеспечения - это передача сигнала, в данном случае голосового потока. Для переноса непрерывной волны необходим канал, который имел бы пропускную способность высшего уровня. Именно поэтому было предпринято решение использовать дискретный сигнал. Он создает не саму волну, а ее цифровой вид. Почему же? Потому что передача идет от техники (например, телефона или компьютера). В чем плюсы такого вида переноса информации? С его помощью уменьшается общее количество передаваемых данных, а также легче организуется пакетная отправка.
Понятие «дискретизация» уже давно стабильно используется в работе вычислительной техники. Благодаря такому сигналу передается не непрерывная информация, которая полностью закодирована специальными символами и буквами, а данные, собранные в особенные блоки. Они являются отдельными и законченными частицами. Такой метод кодировки уже давно отодвинулся на второй план, однако не исчез полностью. С помощью него можно легко передавать небольшие куски информации.
Сравнение цифрового и аналогового сигналов
Покупая технику, вряд ли кто-то думает о том, какие виды сигналов использованы в том или другом приборе, а об их среде и природе уж тем более. Но иногда все же приходится разбираться с понятиями.
Уже давно стало ясно, что аналоговые технологии теряют спрос, ведь их использование нерационально. Взамен приходит цифровая связь. Нужно понимать, о чем идет речь и от чего отказывается человечество.
Если говорить коротко, то аналоговый сигнал - способ передачи информации, который подразумевает описание данных непрерывными функциями времени. По сути, говоря конкретно, амплитуда колебаний может быть равна любому значению, находящемуся в определенных границах.
Цифровая обработка сигналов описывается дискретными функциями времени. Иначе говоря, амплитуда колебаний этого метода равна строго заданным значениям.
Переходя от теории к практике, надо сказать о том, что аналоговому сигналу характерны помехи. С цифровым же таких проблем нет, потому что он успешно их «сглаживает». За счет новых технологий такой метод передачи данных способен своими силами без вмешательства ученого восстановить всю исходную информацию.
Говоря о телевидении, можно уже с уверенностью сказать: аналоговая передача давно изжила себя. Большинство потребителей переходят на цифровой сигнал. Минус последнего заключается в том, что если аналоговую передачу способен принимать любой прибор, то более современный способ - только специальная техника. Хоть и спрос на устаревший метод уже давно упал, все же такие виды сигналов до сих пор не способны полностью уйти из повседневной жизни.
10.01.2019В нашей статье вы узнаете преимущества цифрового телевидения перед аналоговым, в чем их разница и отличия
Цифровое телевидение уже прочно вошло в нашу жизнь и скоро окончательно вытеснит «обычное» (аналоговое) — для понимания этого факта достаточно заглянуть в любой интернет магазин спутникового телевидения 3dsattv.ru и ознакомиться с предлагаемым ассортиментом можно перейдя по ссылке. Однако если остановить на улице «среднестатистического» прохожего, то он едва ли сможет чётко и внятно ответить на вопрос чем отличается аналоговое телевидение от цифрового и в чём заключаются основные преимущества последнего. Попытаемся же ответить на данный вопрос кратко, но понятно — и с примерами.
Основы
Телевидение — это технология передачи иллюзии движущегося изображения для человеческого глаза/мозга, основанная на простом физиологическом факте: при последовательной смене статических изображений начиная примерно от 16 штук в секунду человек перестаёт различать отдельные изображения (кадры) и вместо них ощущает видимость движения. Для передачи каждый кадр разлагается на строки, которые затем передаются последовательно, одна за другой. Поскольку минимальная нижняя граница восприятия этой иллюзии у разных людей также различается, в телевидении (как и в кино) нижняя граница частоты кадров поднята минимум до нескольких десятков секунду (25 или даже 50, если вести речь о полукадрах — изображениях, состоящих только из чётных либо только нечётных строк). Необходимость трансформировать *аналоговое* изображения в полукадры была вызвана технической необходимостью, поскольку во время создания телевидения электроника была очень несовершенна.
Практические примеры
Ниже показаны стоп-кадры из одного и того же сюжета, для сигналов, прошедших через кабельную сеть одного и того же оператора: разница между цифровым и аналоговым телевидением с одной и той же разрешающей способностью (общим числом строк и количеством элементов в строке) очевидна.
Визуально отличие цифрового телевидения выражается в отсутствии «теней» (результат переотражения транслируемого сигнала от неоднородностей кабеля) и «размывающих» изображение шумов/помех, а также существенно большей кажущейся чёткости изображения.
Принципы цифрового ТВ
Суть его заключается в аналогово-цифровом преобразовании, которое осуществляется при съёмке изображения на фоточувствительную CCD-матрицу — либо при оцифровке видеопотока аналогового изображения от источника специальными быстродействующими аналогово-цифровыми преобразователями. Полученные данные определённым образом кодируются и затем к цифровому потоку добавляется избыточная/проверочная информация, позволяющая контролировать его целостность, а также полностью восстанавливать его при повреждениях, не превышающих критическую величину. На двух следующих стоп-кадрах понятно, *чем отличается аналоговое телевидение* от цифрового в плане реакции на сильную (разрушающую изображение) помеху.
Хорошо видно, что здесь самое существенное отличие цифрового телевидения от аналогового в блочной структуре: повреждённый цифровой видеопоток приводит к распаду изображения «на квадратики», а в аналоговом «выпадают» серии повреждённых строк и происходит срыв синхронизации. С сугубо пользовательской точки зрения значительная разница между цифровым и «обычным» телевидением заключена в том, что по мере изобретения новых алгоритмов сжатия и обработки видеоинформации качество изображения растёт, причём зачастую его приём можно осуществлять на том же самом оборудовании, если произвести апгрейд (обновление) декодирующей видеопоток программы (так называемой «прошивки», «микрокода» или «фирмвари»). Ниже для сравнения представлен стоп-кадр т.н. телевидения высокой чёткости (HD TV) из той же самой сети/провайдера, сходный по сюжету — это самая наглядная демонстрация *преимущества цифрового телевидения перед аналоговым* (какие ещё новые функциональные возможности бытового телевизионного оборудования предлагает пользователям технический прогресс можно выяснить самостоятельно.
Также важно отметить, что постепенный отказ от систем аналогового телевидения идёт не только в мире, но и в России: по уже обнародованным официальным данным, господдержка систем ретрансляции аналогового телевизионного сигнала будет полностью прекращена в 2018-ом году.
Резюме
Для желающих по пунктам сравнивать *аналоговое и цифровое телевидение разница* может быть кратко сформулирована следующим образом:
- трансляция цифрового сигнала менее энергетически затратна — провайдеру не требуется передатчик большой мощности;
- цифровой сигнал занимает меньший частотный диапазон — соответственно, при той же загруженности радиоэфира можно без создания помех транслировать потребителям гораздо большее число телевизионных каналов;
- в отличие от аналогового, цифровой сигнал значительно меньше подвержен любым типам помех и может быть восстановлен без потери качества при ретрансляции — провайдерам гораздо проще с ним работать;
- по мере развития технологии, пользователи имеют возможность получать всё более качественный контент в большем разрешении — «простое» цифровое ТВ, ТВЧ (HD), телевидение ультравысокой чёткости (UHD) и так далее;
- к цифровому сигналу легко применимы как алгоритмы избыточного (помехоустойчивого) кодирования/декодирования, так и шифрования — следовательно, провайдер цифрового ТВ получает возможность гибко предоставлять видеоконтент на платной основе;
- с чисто пользовательской точки зрения цифровое ТВ логично приводит к созданию «телевидения по запросу» (TV-on-demand) — пользователь смотрит только то, что хочет и может сохранять контент без потери его качества, использовать внешний видеоархив и так далее;
- появляется мультиязычная поддержка (выбор между различными сопровождающими видео аудиопотоками на разных языках), а также мультиязычные субтитры, расширяются возможности по передаче дополнительной информации о видеоконтенте (включая трансляцию расширенной программу передач вместе с видеопотоком);
Однорычажный или двухвентильный смеситель - что лучше выбрать?
Смеситель является незаменимой сантехникой на кухне и в ванной комнате. Из всего многообразия моделей, представленных в продаже, покупателям предстоит подобрать вариант, который будет наиболее удобным в использовании. Чаще всего необходимо делать выбор между однорычажными моделями и двухвентильными. Зная особенности каждого варианта, можно принять верное решение. Обращаясь в магазин Форватер, на покупку сантехники не потребуется много […]
Квадроциклы как вид транспорта - история появления и распространения
Квадроциклы как вид транспорта появились относительно недавно – намного позже, чем мотоциклы или автомобили. Что же стало причиной популярности квадроциклов? Квадроциклы как вид транспорта появились относительно недавно – намного позже, чем мотоциклы или автомобили. Изобрели их хитроумные японцы – в 70-х годах на американский рынок был выброшен трехколесный аппарат US90, предназначавшийся для фермеров. Фермеры восприняли […]
Что такое цифровой телевизор и телевидение, как подобрать нужный?
Перед тем, как вы соберетесь покупать цифровой телевизор или цифровую приставку к телевизору, неплохо было бы разобраться, что вообще собой представляют цифровые устройства. Впрочем, если вы немного подумаете, то наверняка догадаетесь, что любое цифровое устройство, в том числе и ТВ, работает на основе обработки сигналов цифровым методом. В настоящее время аналоговые модели, в которых происходила исключительно аналоговая обработка сигналов, уже практически не выпускаются, поэтому их можно смело списывать со счетов.
Но не стоит забывать и о том, что цифровые каналы на телевизоре занимают далеко не все эфирное пространство, и аналоговый сигнал по прежнему выходит в эфир. И даже если вы купите цифровую модель ТВ, это совсем не будет означать, что она не сможет справиться с аналоговым сигналом. Вы сможете смотреть и то, и другое.
Как выбрать цифровой телевизор?
1. Внимательно ознакомьтесь с теорией. По данному пункту достаточно прочитать мой вступительный абзац. К нему стоит добавить, что цифровые модели в обязательном порядке оснащаются специальными скалерами – устройствами, с помощью которых осуществляется масштабирование транслируемого изображения. В аналоговых моделях скалеры не предусмотрены.
2. Подумайте о том, какая технология отображения сигнала вам необходима: плазма или жидкие кристаллы. В первом случае вы получите улучшенное качество, значительную стоимость и высокое энергопотребление. Немного пожертвовав качеством и приобретя жидкокристаллическую модель, вы сможете хорошенько сэкономить, как сразу, так и в перспективе.
3. Размер экрана выбираемого телевизора должен зависеть от того, насколько острое ваше зрение или зрение всех членов вашей семьи. Поверьте, каждый раз всматриваться в маленьких человечков на экране – то еще удовольствие. Но и слишком большие объекты на расстоянии метра – не комильфо. Поэтому, диагональ экрана должна быть в три раза меньше, чем расстояние, на котором вы будете сидеть, стоять или лежать. Плюс, вспомните о том, что чем больше экран – тем больше энергозатраты.
4. Продумайте момент подключения дополнительных устройств к цифровому телевизору. То есть, если вы хотите подключить к своему приобретению видеоплеер, видеокамеру, внешний диск, мобильное устройство, убедитесь в том, что в ТВ есть соответствующие разъемы.
5. Убедитесь, что устройство способно работать с цифровым сигналом DVB-T. Аналоговому телевидению в нашей стране осталось жить всего несколько лет, поэтому этот момент нужно продумать заранее. Но если телевизор вы уже купили, а цифровой сигнал он обрабатывать не в состоянии, не переживайте. Всегда можно дополнительно приобрести цифровую приставку, которая позволяет это сделать. Как настроить цифровой телевизор на работу с такой приставкой вы без проблем сможете узнать из инструкции.
6. Подумайте о том, чтобы к вашему приобретению докупить устройство, позволяющее просматривать ролики YouTube. Очень полезная функция для владельцев безлимитного доступа в интернет. Впрочем, некоторые «умные» телевизоры умеют это и без дополнительных гаджетов. Но стоить они будут значительно дороже.
Что собой представляет цифровое телевидение?
В заключении хотелось бы немного поговорить о самом цифровом телевидении, которое может быть не только эфирным, но и спутниковым, кабельным. В отличие от последних двух разновидностей, эфирное телевидение цифрового типа является бесплатным. Так чем же отличается цифровое телевидение от аналогового? Аналоговый (электрический) сигнал характеризуется постоянной изменчивостью и передачей на приемник ТВ с транслятора. Непосредственно на телевизоре происходит его обработка и отображение в виде визуального и аудио ряда.
Что касается цифрового сигнала, то перед отправкой с транслятора его подвергают сжатию и цифровому кодированию в стандарте MPEG. Это позволяет защитить сигнал от помех и потери качества, в результате чего картинка на вашем экране будет выглядеть практически идеально. То есть, либо вы будете видеть по телевизору 100-процентно качественный сигнал, либо не будете видеть его вообще. Помехи в изображении не предусмотрены.
Замена аналогового сигнала на цифровой в перспективе позволит транслировать изображение в HD формате высокой точности, на что аналоговые устройства не способны. По прогнозам, полный переход на цифровой стандарт произойдет в 2015 году. К этому времени в эфире появится более двадцати бесплатных каналов, с перспективой их постоянного увеличения. И даже если вы не можете принимать цифровой эфирный сигнал, вы всегда сможете оценить его высочайшее качество при помощи кабельного или спутникового телевидения, где уже долгое время транслируются отличные цифровые каналы, в том числе и бесплатные.
И еще о современных технологиях, которые не стоят на месте:
-
Все о мультиварках от А до Я, обзоры производителей, сравнение моделей.
-
Чем пригодится зона свежести (нулевая) в холодильнике?
-
Принцип работы мультиварки, готовка и варка, применение на кухне.
-
Ремонт кофеварки своими руками — проблемы, разбираем самостоятельно.
-
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.
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. 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. 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.
Скупка металлолома
Основным и приоритетным направлением деятельности компании «Металлруторг» является покупка металлолома. Для любого поставщика выгодно работать не с мелкими перекупщиками, а с постоянным партнёром, который предлагает выгодные цены и лояльные условия. Многие предприятия задаются вопросом, как извлечь дополнительную прибыль, а ненужный металлолом сдать? В этом деле главное - это найти надёжную компанию, которая официально зарегистрирована и […]