Digitalna elektronika sada sve više istiskuje tradicionalnu analognu. Vodeće kompanije koje proizvode široku lepezu elektronske opreme sve češće proglašavaju potpuni prelazak na digitalnu tehnologiju.
Napredak u tehnologiji za proizvodnju elektronskih mikro kola osigurao je brz razvoj digitalne tehnologije i uređaja. Upotreba digitalnih metoda obrade i prijenosa signala može značajno poboljšati kvalitet komunikacijskih linija. Digitalne metode obrade i komutacije signala u telefoniji omogućavaju višestruko smanjenje težinskih i veličinskih karakteristika komutacijskih uređaja, povećanje pouzdanosti komunikacije i uvođenje dodatne funkcionalnosti.
Pojava brzih mikroprocesora, memorijskih čipova sa slučajnim pristupom velikog volumena i uređaja za pohranu podataka male veličine na tvrdim medijima velikog volumena omogućila je stvaranje prilično jeftinih univerzalnih osobnih elektroničkih računala (računara), koji su bili vrlo široki. primjena u svakodnevnom životu i proizvodnji.
Digitalna tehnologija je nezaobilazna u sistemima daljinske signalizacije i daljinskog upravljanja koji se koriste u automatizovanoj proizvodnji, kontroli udaljenih objekata, na primer, svemirskih brodova, pumpnih stanica za gas itd. Digitalna tehnologija je takođe zauzela snažno mesto u električnim radio mernim sistemima. Moderni uređaji za snimanje i reprodukciju signala također su nezamislivi bez upotrebe digitalnih uređaja. Digitalni uređaji se široko koriste za kontrolu kućanskih aparata.
Vrlo je vjerovatno da će digitalni uređaji u budućnosti dominirati tržištem elektronike.
Prvo, dajmo neke osnovne definicije..
Signal Je li bilo koja fizička veličina (na primjer, temperatura, tlak zraka, intenzitet svjetlosti, struja, itd.) koja se mijenja tokom vremena. Zahvaljujući ovoj promjeni vremena signal može nositi neku vrstu informacija.
Električni signal Je električna veličina (na primjer, napon, struja, snaga) koja se mijenja tokom vremena. Sva elektronika uglavnom radi sa električnim signalima, iako se u posljednje vrijeme sve više koristi svjetlosni signal koji predstavlja intenzitet svjetlosti koji se mijenja tokom vremena.
Analogni signal To je signal koji može uzeti bilo koju vrijednost unutar određenih granica (na primjer, napon može lagano varirati od nula do deset volti). Uređaji koji prihvataju samo analogne signale nazivaju se analogni uređaji.
Digitalni signal To je signal koji može imati samo dvije vrijednosti (ponekad tri vrijednosti). Štaviše, neka odstupanja od ovih vrijednosti su dozvoljena (slika 1.1). Na primjer, napon može imati dvije vrijednosti: od 0 do 0,5 V (nulti nivo) ili od 2,5 do 5 V (jedinstveni nivo). Uređaji koji rade isključivo sa digitalnim signalima nazivaju se digitalni uređaji.
U prirodi su gotovo svi signali analogni, odnosno kontinuirano se mijenjaju u određenim granicama. Zato su prvi elektronski uređaji bili analogni. Pretvarali su fizičke veličine u napon ili struju proporcionalnu njima, izvodili neke operacije na njima, a zatim vršili inverzne transformacije u fizičke veličine. Na primjer, ljudski glas (vibracije zraka) se pomoću mikrofona pretvara u električne vibracije, zatim se ovi električni signali pojačavaju elektronskim pojačalom i, uz pomoć sistema zvučnika, ponovo pretvaraju u vibracije zraka, u jači zvuk. .
Rice. 1.1. Električni signali: analogni (lijevo) i digitalni (desno).
Sve operacije koje obavljaju elektronski uređaji na signalima mogu se uslovno podijeliti u tri velike grupe:
Obrada (ili transformacija);
Broadcast;
Skladištenje.
U svim ovim slučajevima, korisni signali su izobličeni parazitskim signalima - buka, smetnje, smetnje. Osim toga, prilikom obrade signala (na primjer, kod pojačanja, filtriranja), njihov oblik je također izobličen zbog nesavršenosti, nesavršenosti elektroničkih uređaja. A kada se prenose na velike udaljenosti i tokom skladištenja, signali su takođe oslabljeni.
Rice. 1.2. Izobličenje šumom i smetnjama analognog signala (lijevo) i digitalnog signala (desno).
U slučaju analognih signala, sve to značajno degradira korisni signal, jer su sve njegove vrijednosti dozvoljene (slika 1.2). Stoga, svaka transformacija, svako međuskladištenje, svaki prijenos preko kabla ili zraka, degradira analogni signal, ponekad do njegovog potpunog uništenja. Također moramo uzeti u obzir da se sav šum, smetnje i hvatanje u osnovi ne mogu precizno izračunati, stoga je apsolutno nemoguće precizno opisati ponašanje bilo kojeg analognog uređaja. Osim toga, vremenom se parametri svih analognih uređaja mijenjaju zbog starenja elemenata, pa karakteristike ovih uređaja ne ostaju konstantne.
Za razliku od analognih, digitalni signali, koji imaju samo dvije dozvoljene vrijednosti, mnogo su bolje zaštićeni od šuma, smetnji i smetnji. Mala odstupanja od dozvoljenih vrednosti ni na koji način ne narušavaju digitalni signal, jer uvek postoje zone dozvoljenih odstupanja (slika 1.2). Zato digitalni signali omogućavaju mnogo složeniju i višestepenu obradu, mnogo duže skladištenje bez gubitaka i mnogo bolji prenos od analognih. Osim toga, ponašanje digitalnih uređaja uvijek se može precizno izračunati i predvidjeti. Digitalni uređaji su mnogo manje podložni starenju, jer mala promjena njihovih parametara ni na koji način ne utječe na njihovo funkcioniranje. Osim toga, digitalne uređaje je lakše dizajnirati i otklanjati greške. Jasno je da sve ove prednosti osiguravaju brz razvoj digitalne elektronike.
Međutim, digitalni signali imaju i veliki nedostatak. Činjenica je da na svakom od svojih dozvoljenih nivoa digitalni signal mora ostati barem u nekom minimalnom vremenskom intervalu, inače će ga biti nemoguće prepoznati. A analogni signal može poprimiti bilo koju od svojih vrijednosti za beskonačno malo vrijeme. Može se reći i na drugi način: analogni signal je definiran u kontinuiranom vremenu (tj. u svakom trenutku), a digitalni signal u diskretnom vremenu (odnosno samo u odabranim trenucima vremena). Stoga je maksimalna dostižna brzina analognih uređaja uvijek fundamentalno veća od digitalnih uređaja. Analogni uređaji mogu podnijeti brže promjenjive signale od digitalnih. Brzina obrade i prijenosa informacija analognim uređajem uvijek može biti veća od brzine njihove obrade i prijenosa digitalnim uređajem.
Osim toga, digitalni signal prenosi informaciju samo na dva nivoa i promjenom jednog svog nivoa u drugi, a analogni signal prenosi i informacije sa svakom trenutnom vrijednošću svog nivoa, odnosno kapacitetniji je sa stanovišta prijenos informacija. Stoga je za prijenos količine korisnih informacija sadržanih u jednom analognom signalu najčešće potrebno koristiti nekoliko digitalnih signala (obično od 4 do 16).
Osim toga, kao što je već napomenuto, u prirodi su svi signali analogno-analogni, odnosno da bi se pretvorili u digitalne signale i za obrnutu konverziju koristi se posebna oprema (analogno-digitalni i digitalno-analogni pretvarači). potrebno. Dakle, ništa nije besplatno, a naknade za prednosti digitalnih uređaja ponekad se mogu pokazati neprihvatljivo visokim.
Nedavno se na informacijskoj mreži počelo pojavljivati sve više informacija o prelasku s analognog na digitalno emitiranje, s tim u vezi pojavljuju se mnoga pitanja na ovu temu, generiraju se razne vrste glasina i pretpostavki. U ovom članku želim razjasniti koja je razlika između "analognog" i "digitalnog" emitiranja na dostupnom i razumljivom jeziku za običnog korisnika (barem koliko je to moguće).
Signali su prvobitno bili poslati na sličnom talasnom obliku kao originalni signal, za razliku od novih digitalnih signala koji se šalju kao binarni kod. Analogni signali su bili izuzetno efikasni i mogli su se uhvatiti sa velike udaljenosti, ali su takođe zauzimali značajan propusni opseg.
Snop elektrona koji se oslobađa sa stražnje strane cijevi do štita na prednjoj strani cijevi, osvjetljavajući fosfor na ekranu. Modulacijom svjetline i kodiranjem zraka u boji, na ekranu se može stvoriti potpuna slika. Zraka je malo izmijenila određenu sliku svaki djelić sekunde, navodeći vaše oči da misle da se slika kreće.
Prvo, hajde da shvatimo šta je "analogni" signal.
Analogni signal
Kao i uvijek, objasnit ću to jednostavnim primjerom. Na primjer, uzmimo prijenos glasovnih informacija od jedne osobe do druge.
Tokom razgovora naše glasne žice emituju određenu vibraciju različitog tonaliteta (frekvencije) i jačine (nivoa zvučnog signala). Ova vibracija, prešavši određenu udaljenost, ulazi u ljudsko uho, djelujući tamo, na takozvanu slušnu membranu. Ova membrana počinje da vibrira istom frekvencijom i snagom vibracije koju emituju naše glasne žice, s jedinom razlikom što sila vibracije, zbog savladavanja udaljenosti, donekle slabi.
Dakle, prijenos glasovnog govora s jedne osobe na drugu može se sigurno nazvati
analogni prenos tog signala, a evo i zašto.
Prvobitno su analogni televizori emitovali crno-bijelo, što se moglo postići jednostavnom promjenom intenziteta elektronskog snopa. Kada je boja stigla, nove informacije su bile kodirane u signalu, omogućavajući televizorima da interpretiraju određene boje. Korištene su tri glavne vrste kodiranja bojama.
Sa "analognim signalom" mislim da su to shvatili
Osim toga, katodne cijevi zahtijevale su glomaznu strukturu za podupiranje i bile su ograničene na 480 vertikalnih linija za snimanje. Evo dobrih vijesti: vaš stari analogni TV radit će sa satelitskom antenom čak i nakon digitalne konverzije.
Ovdje je činjenica da naše glasne žice emituju istu zvučnu vibraciju koju i samo ljudsko uho percipira (ono što kažemo, to čujemo), odnosno, odaslani i primljeni zvučni signal ima sličan oblik pulsa, te isti frekvencijski spektar zvučnih vibracija , ili drugim riječima, "analogna" zvučna vibracija.
Instalirajte svoju satelitsku antenu ili je sami instalirajte prema specifikacijama proizvođača. Povežite satelit sa satelitskom antenom. Povežite svoj subwoofer sa televizorom. Povežite koaksijalnu žicu na TV izlaz.
Podesite svoj TV na kanal. Pozovite svog satelitskog provajdera da aktivirate vaš satelitski prijemnik. Provjerite kupovinu žice visoke kvalitete; što je žica bolja, to su bolja slika i zvuk. Satelitska antena Satelitski prijemnik Aksijalna žica. ... Jack Gorman je bio uključen u mnoga područja svoje profesionalne karijere. Njegove specijalnosti uključuju filmsku i video produkciju, sportski menadžment, pisanje, grafički web dizajn, marketing, komunikacije, operacije, ljudske resurse i fotografiju.
Evo, mislim da je jasno.
Pogledajmo sada složeniji primjer. A za ovaj primjer, uzmimo pojednostavljeni dijagram telefonskog aparata, odnosno telefona koji su ljudi koristili mnogo prije pojave mobilnih komunikacija.
Tokom razgovora, glasovne zvučne vibracije se prenose na osetljivu membranu slušalice (mikrofon). Zatim se u mikrofonu audio signal pretvara u električne impulse, a zatim kroz žice odlazi do druge telefonske slušalice, u kojoj se, uz pomoć elektromagnetskog pretvarača (zvučnika ili slušalice), električni signal ponovo pretvara u audio signal.
Televizija se brzo razvijala tokom protekle decenije. Iako su međusobno povezani, nisu potpuno isti. Takođe ima mogućnost prenosa više podataka u manjem opsegu i mogućnost emitovanja pojedinačnih podkanala.
Darrin Meyer piše od tada. Meyer je diplomirao umjetnost iz radiodifuznog novinarstva na Univerzitetu Nebraska-Lincoln. Pa, postoji velika razlika u kvaliteti između njih dvoje. Kvalitet slike je daleko bolji u odnosu na digitalno emitovanje.
Digitalna slika je preciznija jer koristi digitalnu formulu za prijenos, tako da ili vidite savršenu sliku ili ništa. Digitalni sistem omogućava da se više sadržaja prenosi preko radio talasa. Definitivno više živimo u svijetu kompjutera i tehnologije.
U gornjem primjeru, opet se koristi "analogna" konverzija signala. Odnosno, zvučna vibracija ima istu frekvenciju kao i frekvencija električnog impulsa u komunikacijskoj liniji, kao i zvuk i električni impulsi imaju sličan oblik (odnosno sličan).
Svaka stanica ima jednu frekvenciju na kojoj se emituje analogni televizijski signal. To može rezultirati statikom, snijegom ili oreolima na kanalu. Također može uzrokovati fluktuacije u boji, svjetlini i kvaliteti zvuka. I, kao i radio signali, analogni prijenos je smanjen i dalje od izvora.
U digitalnom kodu možete kodirati gotovo bilo koju vrstu prenesenog električnog signala (uključujući analogni), i nije bitno da li je to slika, video signal, audio signala ili tekstualne informacije, a ove vrste signala se mogu prenositi praktično istovremeno (u jednom digitalnom toku).
Digitalni signal po svojim električnim svojstvima (kao u primjeru sa tonskim signalom) ima veći kapacitet prijenosa informacija od analognog signala. Takođe, digitalni signal se može prenositi na veću udaljenost od analognog, i to bez smanjenja kvaliteta emitovanog signala.
To znači da uživate u stalno jasnim slikama, visokokvalitetnom zvuku i statičnom ili snježnom. Digitalni prijenos zahtijeva manji propusni opseg od analognog signala. Ovo vam omogućava da iskusite kvalitetno programiranje kod kuće. Vrijednost slike je 4 jedinice širine za svake 3 jedinice visine.
Nažalost, televizijski prijemnici (televizori) dizajnirani za prijem analogne televizije više neće moći primati digitalni zemaljski signal. Ali u svakom slučaju, to ne znači da morate otići u trgovinu i kupiti novi TV koji može primati digitalnu TV.
Da biste mogli da primate digitalno emitovanje na TV-u koji podržava samo analogni signal za emitovanje, potrebno je samo da kupite tzv. digitalni televizijski prijemnik (ili drugim rečima, digitalni zemaljski prijemnik).
Digitalni zemaljski prijemnik (prijemnik), povezan na TV preko antenskog priključka ili niskofrekventnog audio-video kabla. U ovom slučaju, zemaljska antena više nije povezana na antenski priključak TV-a, već na priključak samog digitalnog prijemnika. Opšti dijagram takve veze prikazan je na Sl. jedan.
Opći princip takve tehnike bit će sljedeći:
Digitalni zemaljski radio signal će primati zemaljska antena, od antene će ovaj signal doći do digitalnog prijemnika, a od prijemnika će analogni signal ići na vaš TV. Ovdje će se TV već koristiti kao monitor, a prebacivanje između TV kanala će se odvijati sa daljinskog upravljača digitalnog zemaljskog prijemnika (prijemnika).
Ovdje mislim, treba spomenuti i prijem zvučnih radio stanica.
Za primanje digitalnog signala sa radiodifuznih stanica, radio prijemnici starog stila (koji podržavaju analogno emitovanje) također više neće raditi, a trebat će vam poseban radio prijemnik koji podržava prijem digitalnog radio signala.
Prednosti digitalne zemaljske televizije:
* Kao što je ranije spomenuto, glavna i najvažnija prednost digitalne zemaljske televizije je naravno mobilnost. Svoje omiljene programe možete gledati ne samo kod kuće, već i dok ste na putu. Također, moguće u budućnosti, digitalna zemaljska TV može se gledati na mobilnom telefonu.
* Digitalna zemaljska TV je mogućnost primanja slike i zvuka u vrlo dobrom kvalitetu.
* Po svojim električnim, odnosno elektromagnetnim svojstvima, digitalni signal se može prenijeti na veću udaljenost od analognog, i to bez smanjenja kvalitete odašiljanog signala.
Ovdje također treba uzeti u obzir da je digitalni radio signal otporniji na elektromagnetne smetnje koje nas okružuju (smetnje mogu doći kako od obližnjih električnih i radio uređaja, tako i od dalekovoda koji prolaze u blizini).
* U digitalnom formatu može se emitovati znatno više TV kanala, a kvalitet slike i zvuka će biti mnogo bolji nego kod analognog prenosa signala.
* Nesumnjiva prednost digitalnog emitovanja je, naravno, jednostavnost podešavanja, dok, na primer, instaliranje i konfigurisanje satelitske televizije zahteva određena znanja i veštine.
Mislim, naravno, ovo nije cijela lista prednosti digitalnog emitiranja u odnosu na analogno, ali, kako kažu, sačekajte i vidjet ćete.
Digitalna televizija ubrzano dobija na popularnosti u našoj zemlji, ali mnogi ljudi još uvijek ne znaju po čemu se suštinski razlikuje od dobre stare analogne televizije.
Opis analogne i digitalne televizije
Lako je pretpostaviti da se analogna i digitalna televizija zasnivaju na analognom, odnosno digitalnom signalu. Analogni signal ide kontinuirano, što znači da u slučaju bilo kakvog vanjskog utjecaja postaje ranjiv, što dovodi do lošijeg kvaliteta slike i zvuka. Nesumnjiva prednost analognog signala je mogućnost primanja pomoću jednostavne zemaljske antene. Možete koristiti i usluge provajdera kablovske televizije. Možemo reći da je analogni signal već danas zastario, jer je značajno inferioran u odnosu na digitalni u nizu važnih parametara - kvalitetu, sigurnost itd.
Moderni televizori su dizajnirani prvenstveno za rad sa digitalnim signalom, iako imaju i analogni konektor. Samo što analogni signal nije u stanju da otkrije puni potencijal modernih plazma i LCD televizora, samo digitalni signal može dati najbolji kvalitet slike. On, za razliku od analognog, dolazi u kompaktnim "porcijama" koje su razdvojene pauzama, pa je na takav signal vrlo teško utjecati. Čak i kada se digitalni signal prenosi na veliku udaljenost, kvaliteta slike i zvuka ostaje na najvišem nivou. Između ostalog, digitalni signal omogućava prijenos mnogo više kanala od analognog, pa pretplatnici koji se priključe na digitalnu televiziju primaju više od stotinu TV kanala najrazličitijih tema.
Poređenje analogne i digitalne televizije
Nažalost, analogna televizija danas nema praktički nikakve jasne prednosti u odnosu na digitalno emitovanje, osim možda mogućnosti da "uhvati" signal pomoću konvencionalne antene. Međutim, digitalna televizija također može biti mobilna pomoću prijemnika digitalnog signala. Uzimajući u obzir da bez obzira na udaljenost digitalni signal ostaje neovlašten i zaštićen od smetnji i garantuje visok nivo kvaliteta, prednosti digitalne televizije postaju sasvim očigledne.
TheDifference.ru je utvrdio da je razlika između analogne i digitalne televizije sljedeća:
Digitalna televizija pruža viši nivo kvaliteta signala i zaštite. Analogni signal je bio i ostao podložan vanjskim utjecajima i ne može pružiti tako kvalitetnu sliku.
Digitalna televizija je mobilnija – danas možete primati digitalni signal dok ste na putu ili daleko od kuće.
Analogna televizija nije u stanju da pruži toliko kanala kao digitalna televizija. Zbog specifičnosti digitalnog signala, prilikom povezivanja na digitalnu TV, pretplatnik može dobiti pristup nekoliko stotina različitih TV kanala.
Pretplatite se na vijesti
Ljudi se svakodnevno susreću sa upotrebom elektronskih uređaja. Savremeni život je nemoguć bez njih. Uostalom, govorimo o TV-u, radiju, kompjuteru, telefonu, multivarku i tako dalje. Ranije, čak i prije nekoliko godina, nitko nije razmišljao o tome koji se signal koristi u svakom radnom uređaju. Sada se već dugo čuju riječi "analogni", "digitalni", "diskretni". Neki od navedenih tipova signala su kvalitetni i pouzdani.
Digitalni prijenos je ušao u upotrebu mnogo kasnije od analognog. To je zbog činjenice da je takav signal mnogo lakši za održavanje, a tehnologija u to vrijeme nije bila toliko poboljšana.
Svaka osoba se stalno susreće sa konceptom "diskretnosti". Ako ovu riječ prevedete sa latinskog, onda će to značiti "diskontinuitet". Zalazeći duboko u nauku, možemo reći da je diskretni signal metoda prenošenja informacija, što podrazumijeva promjenu medija nosioca tokom vremena. Potonji poprima bilo koju od svih mogućih vrijednosti. Sada diskrecija odlazi u drugi plan, nakon što je donesena odluka da se sistemi proizvode na čipu. Oni su holistički i sve komponente blisko međusobno djeluju. U diskretnosti je sve upravo suprotno - svaki detalj je dovršen i povezan s drugima posebnim komunikacijskim linijama.
Signal
Signal je poseban kod koji se prenosi u svemir pomoću jednog ili više sistema. Ova formulacija je opšta.
U oblasti informacija i komunikacija, signal je poseban medij bilo kojeg podatka koji se koristi za prijenos poruka. Može se kreirati, ali ne i prihvatiti, posljednji uvjet je opcionalan. Ako je signal poruka, onda se smatra neophodnim da se uhvati.
Opisani kod je zadan matematičkom funkcijom. Karakterizira sve moguće promjene parametara. U teoriji radiotehnike ovaj model se smatra osnovnim. U njemu se analogni signal zvao šum. To je funkcija vremena koja slobodno stupa u interakciju s prenesenim kodom i iskrivljuje ga.
U članku su opisane vrste signala: diskretni, analogni i digitalni. Također je ukratko data glavna teorija o opisanoj temi.
Vrste signala
Postoji nekoliko dostupnih signala. Razmotrite koje vrste postoje.
- Prema fizičkom mediju nosioca podataka, električni signal, optički, akustični i elektromagnetski, razdvaja se. Postoji još nekoliko vrsta, ali su malo poznate.
- Prema načinu dodjele signali se dijele na regularne i neregularne. Prvi su determinističke metode prijenosa podataka, koje su specificirane analitičkom funkcijom. Slučajni su formulirani zbog teorije vjerojatnosti, a također poprimaju bilo koje vrijednosti u različitim intervalima.
- U zavisnosti od funkcija koje opisuju sve parametre signala, metode prenosa podataka mogu biti analogne, diskretne, digitalne (metoda koja je kvantizovana nivoom). Koriste se za napajanje mnogih električnih uređaja.
Čitalac je sada upoznat sa svim vrstama prijenosa signala. Nikome neće biti teško da ih razumije, glavno je da malo razmislite i zapamtite školski kurs fizike.
Za šta se obrađuje signal?
Signal se obrađuje kako bi se prenijele i primile informacije koje su u njemu šifrirane. Nakon što se ekstrahira, može se koristiti na različite načine. U nekim će situacijama biti ponovo formatiran.
Postoji još jedan razlog za obradu svih signala. Sastoji se od blagog sažimanja frekvencija (kako se ne bi oštetile informacije). Nakon toga se formatira i prenosi malim brzinama.
U analognim i digitalnim signalima koriste se posebne tehnike. Konkretno, filtriranje, konvolucija, korelacija. Oni su neophodni za vraćanje signala ako je oštećen ili ima šum.
Stvaranje i formiranje
Često je za generiranje signala potreban analogno-digitalni (ADC), a najčešće se oba koriste samo u situaciji s korištenjem DSP tehnologija. U drugim slučajevima prikladna je samo upotreba DAC-a.
Prilikom kreiranja fizičkih analognih kodova uz daljnju upotrebu digitalnih metoda, oslanjaju se na primljene informacije koje se prenose sa posebnih uređaja.
Dinamički raspon
Izračunava se kao razlika između višeg i nižeg nivoa glasnoće, koji su izraženi u decibelima. Potpuno ovisi o komadu i karakteristikama izvedbe. Govorimo i o muzičkim numerama i o običnim dijalozima među ljudima. Ako uzmemo, na primjer, spikera koji čita vijesti, onda se njegov dinamički raspon kreće oko 25-30 dB. A dok čitate dio, može narasti do 50 dB.
Analogni signal
Analogni signal je vremenski neprekidan način prijenosa podataka. Njegov nedostatak je prisustvo buke, što ponekad dovodi do potpunog gubitka informacija. Vrlo često se javljaju situacije da je nemoguće utvrditi gdje su važni podaci u kodu, a gdje uobičajena izobličenja.
Zbog toga je digitalna obrada signala stekla veliku popularnost i postupno zamjenjuje analognu.
Digitalni signal
Digitalni signal je poseban, opisuje se kroz diskretne funkcije. Njegova amplituda može poprimiti određenu vrijednost od već postavljenih. Dok analogni signal može stići s puno šuma, digitalni signal filtrira većinu primljenog šuma.
Osim toga, ova vrsta prijenosa podataka prenosi informacije bez nepotrebnog semantičkog opterećenja. Preko jednog fizičkog kanala može se poslati nekoliko kodova odjednom.
Vrste digitalnog signala ne postoje, jer se izdvaja kao zaseban i nezavisan način prenosa podataka. To je binarni tok. Danas se takav signal smatra najpopularnijim. To je zbog jednostavnosti korištenja.
Aplikacija digitalnog signala
Po čemu se digitalni električni signal razlikuje od drugih? Činjenica da je sposoban izvršiti potpunu regeneraciju u repetitoru. Kada signal koji ima i najmanju smetnju uđe u komunikacijsku opremu, on odmah mijenja svoj oblik u digitalni. Ovo omogućava, na primjer, TV toranj da ponovo formira signal, ali bez efekta šuma.
U slučaju da kod već stigne s velikim izobličenjima, tada se, nažalost, ne može vratiti. Ako usporedimo analognu komunikaciju, onda u sličnoj situaciji repetitor može izdvojiti dio podataka, trošeći mnogo energije.
Kada se govori o ćelijskoj komunikaciji različitih formata, gotovo je nemoguće razgovarati na digitalnoj liniji sa jakim izobličenjem, jer se riječi ili cijele fraze ne čuju. U ovom slučaju, analogna komunikacija je efikasnija, jer možete nastaviti da vodite dijalog.
Upravo zbog takvih problema digitalni signal vrlo često generiraju repetitori kako bi se smanjio prekid u komunikacijskoj liniji.
Diskretni signal
Sada svaka osoba na svom kompjuteru koristi mobilni telefon ili neku vrstu "brojčanika". Jedan od zadataka instrumenata ili softvera je da prenesu signal, u ovom slučaju glasovni tok. Za prenos kontinuiranog talasa potreban je kanal koji ima kapacitet višeg nivoa. Zbog toga je donesena odluka da se koristi diskretni signal. Ne stvara sam val, već njegov digitalni oblik. Žašto je to? Jer prijenos dolazi iz tehnologije (na primjer, telefon ili kompjuter). Koje su prednosti ove vrste prijenosa informacija? Uz njegovu pomoć smanjuje se ukupna količina prenesenih podataka, a lakše je organizirati i grupno slanje.
Koncept "diskretizacije" dugo se stabilno koristi u radu računarske tehnologije. Zahvaljujući takvom signalu, ne prenose se kontinuirane informacije koje su u potpunosti kodirane posebnim znakovima i slovima, već podaci prikupljeni u posebnim blokovima. One su odvojene i potpune čestice. Ova metoda kodiranja odavno je potisnuta u drugi plan, ali nije potpuno nestala. Pomoću njega možete lako prenijeti male komade informacija.
Poređenje digitalnih i analognih signala
Prilikom kupovine opreme rijetko tko razmišlja o tome koje vrste signala se koriste u ovom ili onom uređaju, a još više o svom okruženju i prirodi. Ali ponekad se ipak morate baviti konceptima.
Odavno je jasno da analogne tehnologije gube potražnju, jer je njihova upotreba neracionalna. Umjesto toga dolazi digitalna komunikacija. Morate razumjeti šta je u pitanju, a šta čovječanstvo odbija.
Ukratko, analogni signal je metoda prenošenja informacija, koja podrazumijeva opis podataka kontinuiranim funkcijama vremena. Zapravo, konkretno govoreći, amplituda oscilacija može biti jednaka bilo kojoj vrijednosti u određenim granicama.
Digitalna obrada signala je opisana diskretnim funkcijama vremena. Drugim riječima, amplituda oscilacije ove metode jednaka je strogo određenim vrijednostima.
Prelazeći od teorije do prakse, mora se reći da analogni signal karakteriziraju smetnje. Kod digitalnog nema takvih problema, jer ih uspješno "izglađuje". Zahvaljujući novim tehnologijama, ovaj način prenosa podataka je u stanju da sam obnovi sve originalne informacije bez intervencije naučnika.
Govoreći o televiziji, već sada možemo sa sigurnošću reći: analogni prijenos je odavno nadživeo svoju korist. Većina potrošača prelazi na digitalni signal. Nedostatak potonjeg je da ako bilo koji uređaj može primati analogni prijenos, onda je modernija metoda samo posebna tehnika. Iako je potražnja za zastarjelom metodom odavno opala, ove vrste signala još uvijek ne mogu potpuno nestati iz svakodnevnog života.
Kada se bavite televizijskim i radijskim emitovanjem, kao i savremenim vidovima komunikacije, vrlo često morate naići na pojmove kao što su "analogni signal" i "Digitalni signal"... Za stručnjake u ovim riječima nema misterije, ali za neupućene, razlika između "figure" i "analognog" može biti potpuno nepoznata. A ipak postoji veoma značajna razlika.
Kada govorimo o signalu, obično mislimo na elektromagnetne oscilacije, koje induciraju EMF i uzrokuju fluktuacije struje u prijemnoj anteni. Na osnovu ovih vibracija, prijemni uređaj - TV, radio, voki-toki ili mobilni telefon - sačinjava "ideju" koju sliku prikazati na ekranu (u prisustvu video signala) i koji zvuci će pratiti ovaj video signal.
U svakom slučaju, signal radio stanice ili tornja mobilne komunikacije može se pojaviti u digitalnom i analognom obliku. Uostalom, na primjer, sam zvuk je analogni signal. Na radio stanici se zvuk koji prima mikrofon pretvara u već spomenute elektromagnetne oscilacije. Što je frekvencija zvuka viša, to je veća frekvencija izlaznih oscilacija, a što glasnije zvučnik govori, to je veća amplituda.
Rezultirajuće elektromagnetne vibracije, ili talasi, šire se kroz prostor pomoću predajne antene. Kako zrak ne bi bio začepljen niskofrekventnim smetnjama i kako bi različite radio stanice imale mogućnost da rade paralelno, a da ne ometaju jedna drugu, vibracije nastale djelovanjem zvuka se sumiraju, odnosno „superimiraju " na druge vibracije koje imaju konstantnu frekvenciju. Posljednja frekvencija se obično naziva "nosač", a na njenu percepciju podešavamo naš radio prijemnik kako bi "uhvatio" analogni signal radio stanice.
U prijemniku se odvija suprotan proces: noseća frekvencija se odvaja, a elektromagnetne oscilacije koje prima antena pretvaraju se u zvučne oscilacije, a iz zvučnika se čuje poznati glas zvučnika.
Svašta se može dogoditi u procesu odašiljanja audio signala od radija do prijemnika. Može doći do smetnji treće strane, mogu se promijeniti frekvencija i amplituda, što će, naravno, utjecati na zvukove koje emituje radio prijemnik. Konačno, i predajnik i prijemnik sami unose neku grešku tokom konverzije signala. Stoga, zvuk koji reprodukuje analogni radio prijemnik uvijek ima izobličenje. Glas može biti prilično reproduciran uprkos promjenama, ali pozadina će biti šištanje ili čak šištanje uzrokovano smetnjama. Što je prijem manje siguran, to će biti glasniji i uočljiviji ovi efekti vanjske buke.
Osim toga, zemaljski analogni signal ima vrlo slab stepen zaštite od neovlaštenog pristupa. Za javne radio stanice to, naravno, nije bitno. No, tijekom korištenja prvih mobilnih telefona, pojavio se jedan neugodan trenutak povezan s činjenicom da se gotovo svaki vanjski radio prijemnik lako mogao podesiti na željenu valnu dužinu kako bi prisluškivao vaš telefonski razgovor.
Analogno emitiranje ima takve nedostatke. Zbog njih, na primjer, televizija obećava da će za relativno kratko vrijeme postati potpuno digitalna.
Smatra se da su digitalne komunikacije i emitiranje otporniji na smetnje i vanjske utjecaje. Poenta je da se kada se koristi "digitalni" analogni signal iz mikrofona na predajnoj stanici šifrira u digitalni kod. Ne, naravno, tok brojeva i brojeva se ne širi u okolni prostor. Zvuku određene frekvencije i jačine jednostavno se dodjeljuje kod iz radio impulsa. Trajanje i frekvencija impulsa su unaprijed definirani - isti je i za predajnik i za prijemnik. Prisutnost impulsa odgovara jedinici, odsustvo - nuli. Stoga se ova veza naziva "digitalnom".
Zove se uređaj koji pretvara analogni signal u digitalni kod analogno-digitalni pretvarač (ADC)... A uređaj instaliran u prijemniku i pretvara kod u analogni signal koji odgovara glasu vašeg prijatelja u zvučniku GSM mobilnog telefona naziva se "digitalno-analogni pretvarač" (DAC).
Tokom prenosa digitalnog signala, greške i izobličenja su praktično eliminisani. Ako impuls postane malo jači, duži ili obrnuto, onda će ga sistem i dalje prepoznati kao jedinicu. I nula će ostati nula, čak i ako se na njenom mjestu pojavi neki nasumični slab signal. Za ADC i DAC ne postoje druge vrijednosti poput 0,2 ili 0,9 - samo nula i jedan. Stoga smetnje u digitalnoj komunikaciji i emitiranju imaju mali učinak.
Štoviše, "cifra" je također zaštićenija od neovlaštenog pristupa. Zaista, da bi DAC uređaja mogao dešifrirati signal, potrebno je da "zna" kod za dešifriranje. ADC zajedno sa signalom može prenijeti digitalnu adresu uređaja odabranog kao prijemnika. Dakle, čak i ako je radio signal presretnut, on se ne može prepoznati zbog odsustva barem dijela koda. Ovo je posebno tačno.
Pa evo razlike između digitalnih i analognih signala:
1) Analogni signal može biti izobličen smetnjama, a digitalni signal može biti ili začepljen smetnjama ili doći bez izobličenja. Digitalni signal je ili tačno prisutan, ili potpuno odsutan (ili nula, ili jedan).
2) Analogni signal je dostupan za percepciju svim uređajima koji rade na istom principu kao i predajnik. Digitalni signal je pouzdano zaštićen kodom, teško ga je presresti ako nije namijenjen vama.
Analogni signal je signal podataka u kojem je svaki od reprezentativnih parametara opisan funkcijom vremena i kontinuiranim skupom mogućih vrijednosti.
Postoje dva signalna prostora - prostor L (kontinuirani signali), i prostor l (L je mali) - prostor sekvenci. Prostor l (L je mali) je prostor Fourierovih koeficijenata (prebrojiv skup brojeva koji definiraju kontinuiranu funkciju na konačnom intervalu domene definicije), prostor L je prostor kontinuiranih (analognih) signala preko domene definicije. Pod određenim uslovima, prostor L je jedinstveno preslikan u prostor l (na primer, prve dve Kotelnikove diskretizacione teoreme).
Analogni signali se opisuju kao kontinuirane funkcije vremena, pa se analogni signal ponekad naziva i kontinuiranim signalom. Analogni signali su suprotstavljeni diskretnim (kvantizovanim, digitalnim). Primjeri neprekidnih prostora i odgovarajućih fizičkih veličina:
direktno: električni napon
obim: položaj rotora, točka, zupčanika, kazaljki analognog sata ili faza signala nosača
segment: položaj klipa, upravljačka poluga, tečni termometar ili električni signal, amplitudno ograničen različitim višedimenzionalnim prostorima: boja, kvadraturno modulirani signal.
Svojstva analognih signala su u velikoj mjeri suprotna osobinama kvantiziranih ili digitalnih signala.
Nedostatak jasno razlučivih jedni od drugih diskretnih nivoa signala dovodi do nemogućnosti primjene koncepta informacije na njen opis u obliku kako se razumije u digitalnim tehnologijama. "Količina informacija" sadržana u jednom uzorku će biti ograničena samo dinamičkim opsegom mjernog instrumenta.
Nema viška. Iz kontinuiteta vrednosnog prostora proizilazi da se bilo kakva interferencija unesena u signal ne razlikuje od samog signala i da se stoga prvobitna amplituda ne može vratiti. Zapravo, filtriranje je moguće, na primjer, frekventnim metodama, ako su poznate bilo kakve dodatne informacije o svojstvima ovog signala (posebno, frekvencijski pojas).
primjena:
Analogni signali se često koriste za predstavljanje fizičkih veličina koje se kontinuirano mijenjaju. Na primjer, analogni električni signal uzet iz termoelementa nosi informacije o promjenama temperature, signal iz mikrofona - o brzim promjenama pritiska u zvučnom valu, itd.
2.2 Digitalni signal
Digitalni signal je signal podataka u kojem je svaki od parametara koji se predstavlja je opisan diskretnom vremenskom funkcijom i konačnim skupom mogućih vrijednosti.
Signali su diskretni električni ili svjetlosni impulsi. Ovom metodom se cijeli kapacitet komunikacijskog kanala koristi za prijenos jednog signala. Digitalni signal koristi cijelu propusnost kabela. Širina pojasa je razlika između maksimalne i minimalne frekvencije koja se može prenijeti preko kabla. Svaki uređaj u takvim mrežama šalje podatke u oba smjera, a neki mogu istovremeno primati i prenositi. Sistemi osnovnog pojasa prenose podatke kao digitalni signal jedne frekvencije.
Diskretni digitalni signal je teže prenijeti na velike udaljenosti od analognog signala, stoga je unaprijed moduliran na strani predajnika, a demoduliran na strani prijemnika informacija. Upotreba algoritama za provjeru i obnavljanje digitalnih informacija u digitalnim sistemima može značajno povećati pouzdanost prijenosa informacija.
Komentar. Treba imati na umu da je pravi digitalni signal po svojoj fizičkoj prirodi analogan. Zbog šuma i promjena parametara dalekovoda, ima fluktuacije u amplitudi, fazi/frekvenciji (jitter), polarizaciji. Ali ovaj analogni signal (impulsni i diskretni) je obdaren svojstvima broja. Kao rezultat, postaje moguće koristiti numeričke metode za njegovu obradu (računarska obrada).
