Различие цифрового и аналогового телевидения. Чем цифровое ТВ лучше аналогового? Создание и формирование

Аналоговое телевидение - это ключевой этап науки, прогресса и техники. Предшествующие открытия позволили человечеству быть в курсе всех важных событий. Изобретение телевидения дало возможность создать беспрерывный поток сообщений. Сегодня новостные и развлекательные программы телевидения занимают 30% человеческой жизни. Наука не стоит на месте, поэтому прогресс позволяет усовершенствовать не только качество передаваемой связи, но и телевизоры.

История создания телевизоров

Благодаря ученому Смиту свершилось открытие фотоэффекта в селене, что стало первым шагом к созданию привычного для нас телевизора. Позже, к концу 19-го столетия, светило технических наук Нипков открыл всему миру сканирующий диск, что впоследствии привело к механическому телевидению. До открытия телевизора было сделано немало попыток создать нечто подобное. Ученые разных стран трудились над созданием этого смарт-прибора.

20-й век сопровождался попытками передать изображения на расстоянии. Первая декада столетия ознаменовалась открытием приемника для трансляции изображений.

Сегодня человечество использует электронное телерадиовещание.

Новости без перерыва

Американец Улисс Санабриа стал первым, кто смог вести передачу не только звуковую, но и с изображением. Произошел этот весомый шаг в Чикаго, на телевизионной станции WCFL.

Впервые на постоянной основе телепередачи были введены в Германии. Естественно, это было вещание в черно-белом цвете. Олимпийские игры в Германии транслировались в прямом эфире.

Особенности аналогового и цифрового телевидения

Составляющая телевидения - сигнал. Аналоговый поступает в непрерывном режиме. Из-за внешних факторов (погодные условия) сигнал может быть хуже, что сказывается на качестве изображения. Аналоговое телевидение имеет значительное преимущество: сигнал принимается благодаря использованию обычной антенны без дополнительного оборудования. Также при желании есть возможность подключить кабельное телевидение через провайдера.

Недостаток аналогового сигнала - это наличие большого количества ненужной информации. С появлением цифры спрос на аналоговое телевидение упал практически на 100%.

На сегодняшний день сигнал аналогового типа считается устаревшим. На смену ему пришел цифровой.

Большинство современных телевизоров разработаны под использование цифрового телевидения, но наличие аналогового разъема пока еще является обязательным критерием отбора техники. Многие специалисты утверждают, что сигнал аналогового типа не имеет возможности использовать современные плазмы с ЖК-экранами на всю мощь. Цифровой сигнал поступает частично с перерывами, что обеспечивает передачу изображения и звука очень высокого качества.

Большим плюсом считается возможность цифровых технологий передавать большое количество транслируемых каналов на любой вкус, когда каналов аналогового телевидения будет в десятки, а то и сотни раз меньше.Цифровые сигналы могут восстанавливать исходящие данные, передаются они в зашифрованном коде.

Различия аналогового и цифрового телевидения

К большому сожалению, аналоговое телевидение практически не имеет преимущественных качеств по сравнению с цифровым вещанием. Единственным плюсом, привлекающим многих телезрителей, осталось использование стандартной телевизионной антенны. Отключение аналогового телевидения для многих повлечет за собой массу неудобств.

С другой стороны, цифровое телевидение может настраиваться благодаря приемнику цифровых сигналов. Также следует принять во внимание, что «цифра» всегда дает гарантию качества, а защита от помех и любителей взлома не оставляет шансов на то, чтобы аналоговое телевидение оставалось на пике популярности. Хотя многие продолжают использовать именно этот тип сигнала для просмотра телевизионных каналов.

Сравнительная характеристика

• Цифровой сигнал дает возможность получить высокое качество передаваемого изображения.
• Мобильность цифровых технологий позволяет принимать сигналы, будучи в поездках или в любом месте вне вашего дома.
• Аналоговый сигнал не позволяет иметь доступ к широкому спектру каналов.

Цифровое телевидение: преимущества и недостатки

Главное из преимуществ - то, что цифра дает уникальную возможность получить супервысокое качество изображения и звука. Современные телевизионные системы оснащены новыми стандартами, которые предусматривают высокую четкость картинки.

Положительным качеством считается повышенная функциональность техники. Интерактивные телевизионные системы дают потенциальные возможности воздействовать на транслируемую телепередачу. В программе есть функции, позволяющие начать трансляцию с начала, включить видеозапись, перенести видео в архив или даже включать субтитры.

Нужно отметить и некоторые недостатки.

Цифровое телевидение ограничивается определенной территорией покрытия. Только внутри этой зоны прием и передача сигналов работает безупречно. В случае недостаточного уровня сигнала будет происходить зависание кадров, или картинка будет рассыпана на квадратные системы изображения. Здесь нет среднего качества, сигнал поступает на "отлично" или не проходит вовсе.

Телевидение в России

В начале осени Телерадиовещательная сеть России обещает предоставить программу, согласно которой будут отключены каналы аналогового телевидения. В программе указан факт, что в случае использования этого вида сигнала в регионе не более чем на 5% его разрешается отключить.

На сегодняшний день аналоговое телевидение в России сохранилось лишь в восьми регионах.

Большую заинтересованность в отключении сигнала аналогового типа имеют многие телеканалы, вошедшие в мультиплекс № 2, ведь они обязаны оплачивать распространение и аналогового, и цифрового телевидения.

По большому счету, благополучный переход с одного типа сигнала на другой зависит только от методики исполнения. Главной задачей остается определить сигнал, доступный абсолютно для всех семей, чтобы после перехода на цифровые технологии без телевещания не остались жители отдаленных регионов.

Особенности эфирного телевидения

Аналоговое эфирное телевидение остается одним из самых популярных способов передачи телевизионного продукта. Чтобы передавать программы телерадиовещания, применяются колебания с высокой частотой. В отличие от импульсов низкой частоты, электрические колебания высокого качества могут распространяться в виде радиоволн по всему окружающему пространству. Такие сигналы эфирного телевидения принимаются благодаря антеннам, что позволяет получить сигнал на телевизоры и смотреть программы. Этот способ передачи и получения сигналов телевизионной направленности называется эфирным или же наземным. Частота, используемая для передачи сигналов, настроена строго по установленным стандартам.

На сегодняшний день и аналоговое, и цифровое телевидение пользуется большой популярностью у телезрителей и радиослушателей. Кто знает, может, через несколько лет эти системы передачи станут такими же устаревшими, как и все предыдущие. По крайней мере, аналоговое телевидение уже отходит на второй план.

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

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

Что такое аналоговое телевидение? Это телевидение, знакомое каждому, которое застали ещё родители наших родителей. Оно транслируется незакодированным способом, его основой выступает аналоговый сигнал, и принимает его обычный, знакомый нам с детства, аналоговый телевизор. В настоящее время во многих странах осуществляется процесс оцифровки аналогового сигнала, а стало быть, эфирного телевидения. В некоторых странах Европы этот процесс уже завершён и наземное аналоговое ТВ отключено. На это есть причины, в которых предлагает разобраться эта статья.

Отличия цифрового сигнала от аналогового

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

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

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

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

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

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

Качество изображения

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

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

Другие возможности

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

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

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

Особенности аналогового и цифрового телевидения

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

И «аналог» и «цифра» – это разновидности эфирного ТВ. Невзирая на то, что аналоговое телевидение отличается от цифрового, их общий принцип вещания идентичен – телевизионная вышка транслирует каналы и гарантирует качественный сигнал лишь в ограниченном радиусе. При этом цифровой радиус охвата короче, чем дальность незакодированного потока, а значит, ретрансляторы должны устанавливаться ближе друг к другу.

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

Особенности эфирного телевидения

Существующая эфирная телесистема использует для передачи телевизионного продукта аналоговые сигналы. Они распространяются посредством волн с высоким уровнем колебаний, достигая наземных антенн. Для того чтобы увеличить площадь вещательного покрытия устанавливают ретрансляторы. Их функция – сконцентрировать и усилить сигнал, передавая его удалённым приёмникам. Сигналы передаются с фиксированной частотой, поэтому каждый канал соответствует своей частоте и в телевизоре закреплён в порядке нумерации.

Преимущества и недостатки цифрового телевещания

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

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

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

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

Отличие цифрового телевидения от аналогового

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

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

Что такое диаграмма направленности антенны

Помимо чувствительности антенны, есть параметр, определяющий, в какой степени она способна фокусировать энергию. Он называется направленным усилением или направленностью, и являет собой отношение плотности излучения в заданном направлении к средней плотности излучения.
Графическая интерпретация этой характеристики представляет собой диаграмму направленности антенны. По своей сути это трёхмерная фигура, но для удобства работы её выражают в двух плоскостях, расположенных перпендикулярно друг к другу. Имея под рукой такую плоскую диаграмму и сопоставляя её с картой местности, можно спланировать зону приёма антенной аналогового видеосигнала. Также из этого графика можно извлечь ряд полезных практических характеристик телеантенны, таких как интенсивность бокового и обратного излучения и коэффициент защитного действия.

Какой сигнал лучше

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

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

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

Телевидение (ТВ) - вид электросвязи, при которой передается на расстояние видео и звук. За время своего развития от простого способа передачи изображения телевещание превратилось в средство массовой информации, без которого мы уже не представляем свою жизнь. Оно позволяет следить за новостными событиями, знакомиться с образовательными или развлекательными программами, выбирать пакеты предоставляемых услуг широкому кругу телезрителей. По виду телевизионного сигнала бывает аналоговое и цифровое.

Аналоговое телевидение (ATV) - система передачи изображения и звука с помощью аналогового сигнала . Такой сигнал является непрерывным во времени, может передаваться на радиочастотах от эфирных станций, по кабелю в системе кабельного телевидения (СКТВ). Для приема нужна антенна и коаксиальный кабель. Изначально телевещание использовало только аналоговый (обычный) сигнал, который состоял из:

1. Видео изображения и звука при ЧБ вещании.
2. Сигналов видео, звука и цветовой поднесущей при цветном ATV.

В настоящее время эфирное вещание, использующее ATV утвержденных стандартов NTSC , PAL , SECAM , является наиболее распространенным. Но с изобретением цифрового вещания, из-за своей неустойчивости к помехам, которые ухудшают качество звука либо изображения, прежнее эфирное телевидение постепенно вытесняется во всем мире.

Многие страны уже отказались от данного вида телевещания, другие планируют это осуществить. В нашей стране срок отказа от аналогового вещания многократно передвигался на более поздний. Реализация перехода телевидения на цифру замедляется инертностью российского телезрителя, нежеланием отказываться от хорошо работающих старых ТВ приемников или отказом приобретать специальные телевизионные приставки.

Цифровое ТВ или DTV (Digital Television) - способ передачи телевизионного изображения и звука по цифровым линиям связи при помощи кодирования. В такой системе ТВ сигнал, поступая от источника вещания, преобразуется в дискретный, т. е. прерывистый, затем кодируется, передается по каналам связи. На выходе он декодируется, далее подвергается обратному преобразованию, после чего попадает на телевизионный приемник. Такая технология позволяет:

• Повысить помехоустойчивость видеосигнала,
• Предоставить потребителю большое количество программ высокой, сверхвысокой четкости не меняя частотный диапазон,
• Создать широкий выбор дополнительных услуг (интерактивное ТВ)
• Исключить несанкционированный доступ к платным пакетам.

Изначально DTV использовало отдельные устройства, работающие на цифре, а линии связи для передачи информации оставались аналоговыми. Далее появились гибридные ТВ системы, сочетающие цифровое и аналоговое оборудование, но с попытками значительного изменения параметров передаваемого сигнала (сжатия телевизионного спектра). Наконец к 90-м годам прошлого века появились полностью цифровые телевизионные системы, первые утвержденные стандарты DTV (MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4).

Что общего?

1. Оба вида телевещания относятся к средствам массовой информации, каждый занимает свою нишу среди предпочтений телезрителей.
2. В настоящее время цифра и обычный сигнал могут передаваться от эфирных станций или в СКТВ.
3. Обычное ТВ и эфирное цифровое предоставляют базовый пакет каналов бесплатно — около 20.

Чем отличаются?

Помехоустойчивость :

• При использовании ATV качество изображения и звука зависит от расстояния, длины
  кабеля, погодных условий, воздействия электромагнитных полей.
• DTV является устойчивым к помехам извне.

Простота реализации :

• Для просмотра программ обычного эфирного телевещания нужно всего лишь антенну и коаксиальный кабель.
• Прием в цифре требует установки комплекта оборудования — антенна, тюнер, кабель в спутниковом ТВ или цифровая приставка в системе СКТВ.

Стоимость :

• Пользование аналоговым ТВ зрителю обойдется значительно дешевле.
• Для просмотра программ в цифре необходимы траты — приобретение комплекта оборудования, приставки, наличие абонентской платы.

Количество каналов и услуг :

• Для ATV ограничено количество каналов — около 20.
• DTV предоставляет зрителю порядка 200 каналов, различной тематики, подписок, пакетов для просмотра, возможность пользования кино по запросу, телетекстом, телегидом.

Качество изображения и звука :

• Неустойчивый к помехам обычный сигнал не может предоставить зрителю четкой картинки.
• Цифровые технологии обеспечивают телевещание высокой, сверхвысокой четкости (HD), объемный или стерео звук.

Безопасность :

• ATV доступно любому потребителю, имеющему антенну или подключенному к СКТВ.
• Несанкционированный просмотр каналов в цифре невозможен без предварительной оплаты и получения доступа.

Применение

Контингент телезрителей и территориальная принадлежность :

• Люди более старшего поколения, сельское население, отдыхающие в дачных поселках не испытывают потребности в большом количестве каналов, довольствуются вариантом ATV.
• Более молодые телезрители, жители мегаполисов активно пользуются услугами DTV, предпочитают тематические пакеты каналов либо подписки на выбор.

Техническая возможность и рентабельность :

• В современной застройке городов многоэтажные дома сдаются с уже готовой DTV, которая окупается большим количеством абонентов и выбором предоставляемых услуг.
• Сельские поселения не выгодны для поставщиков услуг из-за своей территориально малой плотности и низкой потребностью телезрителей, поэтому пользуется популярностью ATV (индивидуально может быть установлено спутниковое ТВ).

Доступность по цене :

• Потребители с ограниченным бюджетом могут выбрать просмотр обычного эфирного телевидения без дополнительных затрат на замену телевизоров, приобретение приставок, с базовым набором бесплатных каналов,
• Телезрители располагающие материальной возможностью, могут приобрести комплект оборудования для установки спутникового ТВ, выбрать пакеты, услуги по своему вкусу, или подключить кабельное ТВ в цифре с абонентской платой.

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.

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.

1. По физической среде носителя данных разделяют электрический сигнал, оптический, акустический и электромагнитный. Имеется еще несколько видов, однако они малоизвестны.
2. 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.
3. 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.