Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового — примеры использования. Аналоговое ТВ: что это и в чем отличие от цифрового телевидения

Содержание
  1. Виды сигналов
  2. Аналоговый сигнал
  3. Дискретный сигнал
  4. Цифровой сигнал
  5. Чувствительность антенны для телевизора
  6. Параметры цифровых сигналов
  7. Как понять, что вы смотрите – цифру или аналог
  8. Отличие дискретного сигнала от цифрового
  9. Аналоговая запись — Analog recording
  10. фоноавтограф
  11. фонограф
  12. Как выглядят спектры аналогового и дискретного сигнала
  13. Отличия цифрового ТВ от аналогового
  14. Как узнать, поддерживает ли телевизор цифровое ТВ
  15. Сравнение цифрового и аналогового сигналов
  16. Динамический диапазон
  17. Как отличить аналоговый канал от дискретного
  18. Различия в использовании в оборудовании
  19. Преимущества и недостатки сигналов разных видов
  20. Создание и форматирование
  21. Особенности цифрового ТВ
  22. Какие системы связи используют цифровой сигнал а какие аналоговый
  23. Что такое диаграмма направленности антенны
  24. Аналоговый и цифровой сигнал. Типы сигналов и как это действует
  25. Типы сигналов
  26. Обработка сигнала
  27. Аналоговый сигнал
  28. Цифровой сигнал
  29. Аналоговый и цифровой сигнал и цифро-аналоговое преобразования
  30. Примеры передачи цифрового и аналогового сигналов
  31. Вычислительная техника
  32. Звукозапись и телефония
  33. Электрические измерения
  34. Аналоговое и цифровое телевидение

Виды сигналов

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

Сигнал это изменение физической величины во времени и пространстве. По сути это коды для обмена данными в информационной и управленческой средах. Графически любой сигнал можно представить в виде функции. По линии на графике можно определить тип и характеристики сигнала. Аналоговый будет выглядеть как непрерывная кривая, цифровой как ломаная прямоугольная линия, скачущая от ноля до единицы. Все, что мы видим глазами и слышим ушами поступает в виде аналогового сигнала.

Аналоговый сигнал

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

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

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

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

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

Дискретный сигнал

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

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

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

Цифровой сигнал

После дискретного следующим шагом преобразования аналогового стал цифровой сигнал. Главная особенность – либо он есть, или его нет. Вся информация преобразуется в сигналы ограниченные по времени и по величине. Сигналы цифровой технологии передачи данных кодируются нолем и единицей в разных вариантах. А основой является бит, принимающий одно из этих значений. Бит от английского binarydigit или двоичный разряд.

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

Но один бит имеет ограниченную возможность для передачи информации, поэтому их объединили в блоки. Чем больше битов в одном блоке, тем больше информации он несёт. В цифровых технологиях используют биты объединенные в блоки кратные 8. Восьмибитовый блок назвали байтом. Один байт небольшая величина, но уже может хранить зашифрованную информацию о всех буквах алфавита. Однако при добавлении всего одного бита число комбинаций ноля и единицы удваивается. И если 8 битов делает возможным 256 вариантов кодировки, то 16 уже 65536. А килобайт или 1024 байт и вовсе немаленькая величина.

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

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

Читайте также:  Какие основные виды аккумуляторных батареек существуют?

Но так как вся окружающая людей информация аналоговая, то для её приведения в цифровой вид нужны усилия и какое-либо устройство. Для этих целей был создан DSP (digital signal processor) или ЦПОС (цифровой процессор обработки сигналов). Такой процессор есть в каждом цифровом устройстве. Первые появились еще в 70-е годы прошлого века. Методы и алгоритмы меняются и совершенствуются, но принцип остаётся постоянным – преобразование аналоговых данных в цифровые.

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

Обработка и передача цифрового сигнала зависит от характеристик процессора — разрядности и скорости. Чем они выше, тем качественней получится сигнал. Скорость указывается в миллионах инструкций в секунду (MIPS), и у хороших процессоров достигает нескольких десятков MIPS. Скорость определяет сколько единиц и нолей сможет устройство «запихнуть» в одну секунду и качественно передать непрерывную кривую аналогового сигнала. От этого зависит реалистичность картинки в телевизоре и звука из динамиков.

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.

Параметры цифровых сигналов

Другое название цифровых сигналов — дискретные Довольно часто встречается термин дискретные состояния Цифровые сигналы изменяются от одного дискретного состояния к другому почти мгновенно, не останавливаясь в промежуточных состояниях (рис. 4.2).

Примером цифрового сигнала могут служить показания новейшего цифрового спидометра в автомобиле (сравните с примером аналогового спидометра в предыду­щем разделе). Когда скорость автомобиля увеличивается, цифры, показывающие зна­чение скорости в километрах в час, переключаются скачками, причем величина сиг­нала принципиально дискретна: например, между дискретными состояниями «125 км/ч» и «126 км/ч» нет промежуточных значений. Другой пример цифровой ин­формации — новейший радиоприемник, в котором для настройки на определенную станцию пользователь вводит точное число, равное частоте радиостанции.

Как понять, что вы смотрите – цифру или аналог

Старые телевизоры не способны самостоятельно принимать DTV. Для подключения «цифры» им требуется внешняя приставка. Современные устройства оснащаются специальным встроенным DVB-T2 тюнером.

Чтобы определить тип сигнала, нужно заглянуть в меню телевизора. Если в разделе «Источник» установлено ATV, идет просмотр аналогового видеоконтента.

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
  • цифровое телевидение не показывает телеканалы «домашнего» региона (в МСК уже во всю вещает).

Отличие дискретного сигнала от цифрового

Про Азбуку Морзе наверное слышали все. Придумал художник Самуэль Морзе, другие новаторы усовершенствовали, а использовали все. Это способ передачи текста, где точками и тире закодированы буквы. Упрощенно, кодировка называется морзянкой. Её долго использовали на телеграфе и для передачи информации по радио. Кроме того, сигналить можно с помощью прожектора или фонарика.

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

Код морзянки зависит только от самого знака. А не от его продолжительности или громкости (силы). Как ни ударь ключом (моргни фонариком), воспринимаются только два варианта– точка и тире. Можно только увеличить скорость передачи. Ни громкость, ни продолжительность в расчёт ни принимаются. Главное, что бы сигнал дошёл.

Так же и цифровой сигнал. Важно закодировать данные с помощью 0 и 1. Получатель должен только разобрать, комбинацию нолей и единиц. Неважно с какой громкостью и какой продолжительностью будет каждый сигнал. Важно получить нолики и единички. Это суть цифровой технологии.

Читайте также:  Подключаем сабвуфер к телевизору. Как подключить активный и пассивный сабвуфер к телевизору

Дискретный сигнал получится если закодировать ещё громкость (яркость) и продолжительность каждой точки и тире, или 0 и 1. В этом случае вариантов кодировки больше, но и путаницы тоже. Громкость и продолжительность можно не разобрать. В этом и разница между цифровым и дискретным сигналами. Цифровой генерируется и воспринимается однозначно, дискретный с вариациями.

Аналоговая запись — Analog recording

Аналоговые записи

(греческая,ана является « в соответствии с» илоготипами «отношений», «слово») является методом , используемым для записи аналоговых сигналов , которые, среди многих возможностей, позволяютаналоговое аудио и аналоговое видео для последующего воспроизведения.

Аналоговый аудио запись началась с механическими системами , такими как фоноавтограф и фонограф . Позже, электронные методы , такие как провода запись и магнитофон были разработаны.

Аналоговые методы записи хранения сигналов в качестве непрерывного сигнала в

илина средствах массовой информации. Сигнал может быть сохранен в виде физической текстуры на граммофонной записи , или флуктуации в напряженности поля в виде магнитной записи . Это отличается от цифровой записи , где цифровые сигналы являются квантуется , и представлены в виде дискретных чисел .

фоноавтограф

Фоноавтограф является самым ранним известным устройством для записи звука .

фонограф

Эдисон и его фонограф машины

Фонограф был первый станок используется для захвата и воспроизведения аналогового звука, и был изобретен известным изобретателем Томасом Эдисоном в 1877 году Эдисон включены различные элементы в его Phonograph , которые станут главными продуктами , которые могут быть найдены в записывающих устройств и по сей день.

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.

Отличия аналогового сигнала от цифры

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.

Спектр аналогового и цифрового сигнала

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.

Аналоговое Цифровое
Изображение Нечеткое, присутствует рябь Четкое, не зависит от внешних факторов. Доставляется в неизменном виде
Разрешение SD – 720 x 576 (эфирное)

SD – 720 x 576 (эфирное);

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

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

Звук Зависит от качества сигнала, может шипеть Передается без сторонних шумов и искажений
Приемник Не требуется Телевизор со встроенным или внешним DVB-T2 ресивером
Антенна Метровая МВ (VHF) или дециметровая ДМВ (UHF) Дециметровая ДМВ (UHF)
Количество каналов В настоящее время доступно 1–10 региональных каналов в зависимости от региона Количество зависит от финансовых возможностей потребителя (зрителя). При использовании только антенны доступно 20 телеканалов, в Москве и МО – 30
Дополнительные функции Нет Телетекст, интернет, Electronic Program Guide (программа передач)
Стоимость использования Бесплатно

Эфирное – бесплатно;

кабельное, спутниковое – платно;

IPTV – платно или бесплатно

Как узнать, поддерживает ли телевизор цифровое ТВ

Телевизионные модели разных лет имеют и различные ТВ тюнеры (встроенное устройство для приема сигнала). Чтобы выяснить, какую трансляцию вы получаете, есть несколько способов.

Посмотрите параметры вашего прибора в инструкции по эксплуатации. Если руководство утеряно, обратите внимание на буквы, расположенные на панели рядом с тюнером. Надпись «digital input» означает прием цифрового сигнала.

ВАЖНО. Самой возможности принятия трансляции недостаточно, смотрите следующий раздел.

Воспользуйтесь интернетом и введите в поисковике марку и серию. На специализированных сайтах легко найти нужную информацию.

Проверьте настройки устройства. Для этого:

  • в меню телевизора активируйте автоматический поиск каналов,
  • либо попробуйте ручную настройку, указав частоты 546 (первые десять каналов) и 498 (вторая десятка).

Чтобы потребитель мог легко разобраться, какой сигнал принимает непосредственно его телевизор, во многих российских регионах крупные аналоговые каналы («Россия 1», «НТВ» и другие) рядом со значком программ поместили букву «А». Если вы на экране видите ее, значит у вас соответствующий режим вещания.

Модели, выпущенные начиная с 2013 года, гарантированно поддерживают новую форму вещания.

НА ЗАМЕТКУ. Если вы располагаете аналоговым устройством, нет необходимости тратиться на дорогостоящий телевизор, чтобы смотреть цифру. Можно приобрести внешний тюнер, его рыночная цена колеблется от 800 до 1200 рублей.

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.

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

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.

Читайте также:  Какие есть профессии, связанные с электричествомЧем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

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.

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

Динамический диапазон

Диапазон сигнала 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.

электрический сигнал

Как отличить аналоговый канал от дискретного

Все каналы связи в автоматизированной системе подразделяют на аналоговые и дискретные. Предлагаю на некоторых примерах объяснить, что это означает, и чем одни отличаются от других.

Начнем с дискретных.

Слово «дискретный» означает прерывистый. Такой сигнал передает только определенные фиксированные значения при наступлении каких-то условий. Например, если задвижка на трубопроводе может быть либо открыта, либо закрыта, и промежуточных вариантов нет, то, соответственно, сигнал, поступающий от контролирующего ее положение устройства (концевого выключателя) будет сообщать только: «открыто» и «закрыто». Такой сигнал будет являться дискретным.

Также к дискретным сигналам можно отнести сигнал от датчика, который срабатывает при определенном заданном значении. Например, датчик пожарной сигнализации по факту просто сообщает: «есть пожар», «нет пожара», «я неисправен, почините меня, пожалуйста». Это дискретный канал.

Читайте также:  Виды и особенности пультов для СМАРТ-телевизоров LG. Пульт LG Magic Remote для LG SMART TV: покоряем телевизор

Теперь перейдем к аналоговым каналам.

Читайте также:  Конденсатор. Принцип работы, основные характеристики.

Где простой обыватель не инженерного склада может встречать слово «аналоговый»? Например, сейчас вся страна в обязательном порядке переходит на цифровое телевидение. А раньше какое было? Правильно, аналоговое. Или сосед постоянно рассказывает, что «аналоговый звук» его проигрывателя не с чем не сравниться. Давайте разберемся, что же означает аналоговый канал связи.

В общем случае аналоговый сигнал – непрерывный поток данных, которые могут принимать любое возможное значение. Самый простой пример, как мне кажется, это измерение температуры. Датчик (термопара) находится в каком-то месте, температуру которого мы хотим измерить. В зависимости от того, теплее или холоднее там становиться, датчик будет передавать различный сигнал. Он будет делать это непрерывно. А передаваемый им сигнал отразит все изменения: чуть теплее, еще теплее, тепло, жарко и т.д. Это аналоговый сигнал.

Еще примеры аналоговых сигналов: измерение давления манометром, управление движением вентилятора (быстрее-медленнее), сигнал от датчика газового анализа и т.д.

В п. 1.2.7 техчасти сборника 02п указано, что к аналоговым каналам (для целей сборника) также следует относить кодированные (импульсные или цифровые) сигналы для обмена информацией между различными цифровыми устройствами обработки информации. Эти типы сигналов в реальности к аналоговым не относятся, они образуют свои группы. Но для определения трудозатрат на пусконаладку применяют такое обобщение.

Различия в использовании в оборудовании

Многие устройства поставляются со встроенными средствами перевода с аналогового на цифровой. Микрофоны и динамик являются прекрасными примерами аналоговых устройств. Аналоговая технология дешевле, но существует ограничение размера данных, которые могут быть переданы в данный момент времени.

Цифровые технологии произвели революцию в том, как работает большинство оборудования. Данные преобразуются в двоичный код и затем снова собираются в исходную форму в точке приема. Поскольку ими можно легко манипулировать, он предлагает более широкий выбор опций. Цифровое оборудование дороже аналогового.

Преимущества и недостатки сигналов разных видов

Со времени изобретения аналоговая передача сигнала была значительно усовершенствована. И прослужила долгое время передавая информацию, звук и изображение. Несмотря на множество улучшений сохранила все свои недостатки – шумы при воспроизведении и искажения при передаче информации. Но главным аргументом для перехода на другую систему обмена данными стал потолок качества передаваемого сигнала. Аналоговый не может вместить объём современных данных.

Совершенствование методов записи и хранения, прежде всего видео контента, оставили аналоговый сигнал в прошлом. Единственным преимуществом аналоговой обработки данных пока ещё является широкое распространение и дешевизна устройств. Во всём остальном аналоговый уступает цифровому сигналу.

Создание и форматирование

Многие виды информационных сигналов, о которых мы поговорим в статье, необходимо создать и после форматировать. Для этого следует иметь цифро-аналоговый преобразователь, а также аналого-цифровой. Как правило, используются они оба в одной ситуации: только в случае использования такой техники как DSP.

В остальных случаях подойдет лишь первый прибор. Для того чтобы создать физические аналоговые коды и потом их переформатировать в цифровые методы, необходимо использовать специальные приборы. Это позволит максимально предотвратить повреждение информации.

Читайте также:  Как подключить материнскую плату к системному блоку

Особенности цифрового ТВ

DTV – вещание с использованием шифрования. В цепи поток имеет два возможных значения:

  • «0» – заземление, или нулевое напряжение;
  • «1» – питание, напряжение, причем неважно, какое.

Цифровой сигнал – это последовательность кодов, взятых из конечного набора значений. Волну невозможно перехватить, она устойчива к помехам.

Цифровое ТВ позволяет передавать высокое разрешение картинки с широким соотношением сторон экрана. Это делает более экономичным использование ограниченного пространства радиоспектра. Можно передавать до 10 телеканалов в одной полосе частот, добавлять различные дополнительные функции.

В цифровом телевидении, так же как и в аналоговом, существует 3 способа передачи данных:

  • Эфирное. Станции передают зашифрованный сигнал, а телевизоры принимают его и декодируют в аналоговый при помощи специального встроенного или внешнего оборудования: тюнеров, ресиверов и приставок;
  • Кабельное. Распространение сжатых данных по оптоволокну. Кабельные провайдеры могут разместить около 10 цифровых каналов SD и 2 HD на одном частотном канале;
  • Спутниковое. Процесс идентичен и для старого, и для нового ТВ, разница в конечном продукте: DTV поставляет контент высокого качества.

В разных странах используются разные стандарты цифрового вещания:

  • DVB (Часть Азии, Европа, в том числе РФ);
  • ATSC (США, Канада, Южная Корея);
  • DTMB (материковый Китай, Гонконг, Куба).

Стандарт DVB использует кодированную модуляцию уплотнения канала. Распространение эфирного сигнала происходит в формате DVB-T2. Система отличается множеством преимуществ, одно из них – увеличение скорости передачи данных c 24,13 до 35,4 Мбит/с.

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.

Что такое диаграмма направленности антенны

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

Графическая интерпретация этой характеристики представляет собой диаграмму направленности антенны. По своей сути это трёхмерная фигура, но для удобства работы её выражают в двух плоскостях, расположенных перпендикулярно друг к другу. Имея под рукой такую плоскую диаграмму и сопоставляя её с картой местности, можно спланировать зону приёма антенной аналогового видеосигнала. Также из этого графика можно извлечь ряд полезных практических характеристик телеантенны, таких как интенсивность бокового и обратного излучения и коэффициент защитного действия.

Аналоговый и цифровой сигнал. Типы сигналов и как это действует

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.

Читайте также:  Двухтарифный счётчик электроэнергии

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.

Читайте также:  Как найти пульт от телевизора, если потерял в квартире. Как найти пульт от телевизора?

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

Обратите внимание

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

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

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

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

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

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

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

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

Цифровой сигнал

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

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

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

Важно

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

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

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

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

Такие способы повторения сигнала активно применяются в сетевых технологиях.

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

Аналоговый и цифровой сигнал и цифро-аналоговое преобразования

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

Примеры передачи цифрового и аналогового сигналов

Цифровые технологии постепенно теснят аналоговые и уже широко используются во всех сферах жизни. Зачастую мы просто не замечаем этого, а цифра окружает повсюду.

Вычислительная техника

Первые аналоговые вычислительные машины созданы ещё в 30-е годы ХХ века. Это были достаточно примитивные устройства, для выполнения узкоспециализированных задач. Аналоговые компьютеры появились в 1940-е, а широкое применение получили в 1960-е годы.

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

Постоянно совершенствовались, но с ростом объёма обрабатываемой информации постепенно уступили место цифровым устройствам. Аналоговые компьютеры хорошо приспособлены для автоматического контроля производственных процессов, из-за моментального реагирования на изменения входящих данных. Но скорость работы невысока и объём данных ограничен. Поэтому аналоговые сигналы применяются только в некоторых локальных сетях. В основном это контроль и управление производственными процессами. Где исходной информацией служат температура, влажность, давление, скорость ветра и подобные данные.

В некоторых случаях к помощи аналоговых компьютеров прибегают при решении задач, где точность обмена данными вычислений, не важна как для цифровых электронно-вычислительных машин.

В начале 21 века аналоговый сигнал уступил цифровым технологиям. В вычислительной технике смешанные цифровые и аналоговые сигналы применяют только для обработки данных на основе некоторых микросхем.

Звукозапись и телефония

Виниловая пластинка и магнитная лента два ярких представителя аналогового сигнала для воспроизведения звука. Оба по-прежнему выпускаются и пользуются спросом некоторых ценителей. Многие музыканты считают, что только записав альбом на плёнку можно добиться сочного настоящего звучания. Меломаны любят послушать диски с характерными шумами и потрескиваниями. С 1972 года выпускались магнитофоны осуществляющие цифровую запись на магнитную ленту, но распространения не получили из-за дороговизны и больших габаритов. Применяются только в профессиональной звукозаписи.

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

Ещё один пример аналогового и цифрового сигналов в звукозаписи – микшеры и синтезаторы звука. В основном используются цифровые устройства, а применение аналоговых вызвано привычками и предрассудками. Считается, что цифровая запись до сих пор не добилась того эффекта всеохватывающей передачи музыки. И он присущ только аналоговому сигналу.

Читайте также:  Как правильно паять паяльником с канифолью

Тогда как молодёжь, не представляет музыку без MP3 файлов, хранящихся в памяти телефонов, флешек и компьютеров. А онлайн – сервисы обеспечивают доступ к своим хранилищам с миллионами цифровых записей.

Телефония ушла еще дальше. Цифровая сотовая связь практически вытеснила проводную. Последняя осталась в государственных органах, учреждения здравоохранения и подобных организациях. Большинство уже не представляет жизнь без соты и как быть привязанным к проводу. Сотовая связь, основа передачи данных в которой цифровой сигнал надёжно связывает абонентов всего мира.

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

Электрические измерения

Цифровая обработка и передача данных прочно обосновалась в электрических измерениях. Электронные осциллографы, вольт и амперметры, мультиизмерительные приборы. Все приборы, где информация выводится на электронный дисплей, используют цифровой сигнал для передачи измерения. В быту чаще всего можно столкнуться с этим при виде стабилизаторов и реле напряжений. Оба устройства измеряют напряжение в сети, обрабатывают и передают цифровой сигнал на дисплей.

Всё чаще цифровая технология используется и для передачи данных электрических измерений на дальние расстояния. Для контроля показателей электрических сетей на подстанциях и диспетчерских пультах управления устанавливают цифровое оборудование. Аналоговые приборы популярны только в щитах, непосредственно у точек измерения.

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

Ещё одно широкое применение цифрового сигнала – учёт электроэнергии. Жильцы часто забывают посмотреть показания прибора и занести их в личный кабинет или передать энергоснабжающей организации. От забот избавляют цифровые системы учёта электроэнергии. Показания сразу попадают в систему учета. Поэтому отсутствует необходимость постоянного общения абонента с поставщиком, можно иногда зайти в личный кабинет и сверить данные.

Аналоговое и цифровое телевидение

С аналоговым телевидением человечество прожило долгие годы. Все привыкли к простым и понятным вещам. Вначале эфирное, потом кабельное чуть лучшего качества. Простая антенна, телевизор и изображение посредственного качества. Но технологии записи и хранения видео ушли далеко вперёд аналогового сигнала. И он уже не может в полной степени передать современный фильм или телепередачу. Качество, стабильность и хороший уровень сигнала может обеспечить только цифровое телевидение.

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового - примеры использования

У цифрового телевидения очень много преимуществ. Первое и очень большое – компрессия сигнала. Благодаря этому, увеличилось количество просматриваемых каналов. Так же улучшилось качество передачи видео и звука, без этого просто невозможна трансляция для современных телевизоров с большими экранами. Вместе с этим появилась возможность показать информацию о транслируемой передаче, следующих телепрограммах и тому подобную.

Вместе с плюсами появилась и небольшая проблема. Для приёма цифрового сигнала нужен специальный тюнер.

Источники
  • https://odinelectric.ru/knowledgebase/chem-otlichayutsya-analogoviy-signal-ot-tsyfrovogo
  • https://tvdigitally.ru/efirnoe-tsifrovoe-televidenie/analogovyj-signal
  • https://nwfasad.ru/novosti/otlichie-analogovogo-signala-ot-cifrovogo.html
  • https://ProDigTV.ru/efirnoe/technonlogiya/analogovoe-tv-chto-eto-i-v-chem-otlichie-ot-tsifrovogo-televideniya
  • https://RostovKanal.ru/tehnologii/chem-otlichaetsya-analogovyj-signal-ot-cifrovogo.html
  • https://ZvonDoZvon.ru/tehnologii/diskretnyi-i-analogovyi-signal
  • https://EcoSvet-Russia.ru/praktika/kakoj-signal.html
  • https://sib-bastion.ru/novoe/cifrovoj-signal.html
  • https://ru.dustyway.com/analog-vs-digital
  • https://chipstock.ru/drugoe/analogovyj-signal.html

Оцените статью
Добавить комментарий