Jaký je rozdíl mezi digitálním portem a analogovým portem. Analogové a digitální signály. Rozdíly. Výhody a nevýhody

Analogový signál je datový signál, ve kterém je každý z reprezentujících parametrů popsán funkcí času a spojitou sadou možných hodnot.

Existují dva prostory signálů - prostor L ( nepřetržité signály) a prostor l (L je malý) je prostorem posloupností. Prostor l (L je malý) je prostor Fourierových koeficientů (spočetná množina čísel definujících spojitou funkci na konečném intervalu definičního oboru), prostor L je prostor spojitých (analogových) signálů v oboru definice. Za určitých podmínek je prostor L jednoznačně mapován na prostor l (například první dvě diskretizační věty Kotelnikova).

Analogové signály jsou popsány spojitými funkcemi času, proto je analogový signál někdy označován jako spojitý signál. Analogové signály jsou na rozdíl od diskrétních (kvantovaných, digitálních). Příklady spojitých prostorů a odpovídajících fyzikálních veličin:

přímé: elektrické napětí

obvod: poloha rotoru, kola, ozubená kola, šipky analogové hodiny nebo fáze nosného signálu

segment: poloha pístu, ovládací páky, teploměru kapaliny nebo elektrického signálu omezeného amplitudou různých vícerozměrných prostorů: barva, kvadraturně modulovaný signál.

Vlastnosti analogových signálů jsou do značné míry opačné než vlastnosti kvantovaných nebo digitálních signálů.

Absence diskrétních úrovní signálu, které jsou od sebe jasně odlišitelné, znemožňuje aplikaci pojmu informace na její popis ve formě, v jaké je chápána v digitálních technologiích. "Množství informací" obsažených v jednom čtení bude omezeno pouze dynamickým rozsahem měřicího přístroje.

Žádná redundance. Z kontinuity hodnotového prostoru vyplývá, že jakékoli rušení vnesené do signálu je nerozeznatelné od signálu samotného, ​​a proto nelze obnovit původní amplitudu. Ve skutečnosti je možné filtrovat např. frekvenční metody, pokud jsou známy nějaké další informace o vlastnostech tohoto signálu (zejména frekvenční pásmo).

Aplikace:

Analogové signály se často používají k reprezentaci neustále se měnících fyzikálních veličin. Například analogový elektrický signál odebraný z termočlánku nese informaci o změně teploty, signál z mikrofonu o rychlých změnách tlaku ve zvukové vlně a tak dále.

2.2 Digitální signál

Digitální signál je datový signál, ve kterém je každý z reprezentujících parametrů popsán funkcí diskrétního času a konečnou množinou možných hodnot.

Signály jsou diskrétní elektrické nebo světelné impulsy. U této metody je celá kapacita komunikačního kanálu využita k přenosu jednoho signálu. Digitální signál využívá celou šířku pásma kabelu. Šířka pásma je rozdíl mezi maximální a minimální frekvencí, kterou lze přenášet po kabelu. Každé zařízení v takových sítích posílá data oběma směry a některá mohou současně přijímat a vysílat. Úzkopásmové systémy (základní pásmo) přenášejí data ve formě jednofrekvenčního digitálního signálu.

Diskrétní digitální signál je obtížnější přenášet na dlouhé vzdálenosti než analogový signál, takže je předem modulován na straně vysílače a demodulován na straně přijímače informací. Použití algoritmů pro kontrolu a obnovu digitální informace v digitálních systémech může významně zvýšit spolehlivost přenosu informací.

Komentář. Je třeba mít na paměti, že skutečný digitální signál je ze své fyzikální podstaty analogový. Vlivem šumu a změn parametrů přenosových vedení má kolísání amplitudy, fáze / frekvence (jitter), polarizace. Ale tento analogový signál (pulzní a diskrétní) je vybaven vlastnostmi čísla. Díky tomu je možné pro jeho zpracování použít numerické metody (počítačové zpracování).

V Nedávno, V informační síť, začalo se objevovat stále více informací o přechodu z analogového na digitální vysílání, v souvislosti s tím vyvstává na toto téma mnoho otázek, vznikají nejrůznější fámy a domněnky. V tomto článku chci vysvětlit, jaký je rozdíl mezi „analogovým“ a „digitálním“ vysíláním, které je přístupné a srozumitelné jednoduchý uživatel jazyk (alespoň v rámci možností).

Signály byly původně zasílány ve tvaru vlny podobnému původnímu signálu, na rozdíl od novějších digitálních signálů, které jsou odesílány jako binární kód. Analogové signály byly extrémně účinné a mohly být zachyceny z velké vzdálenosti, ale také zabíraly značné množství šířky pásma.

Paprsek elektronů vystřelil ze zadní části trubice směrem k obrazovce v přední části trubice a osvětlil luminofory na obrazovce. Modulací jasu a barevným kódováním paprsku lze na obrazovce vytvořit kompletní obraz. Paprsek mírně měnil konkrétní obraz každý zlomek sekundy a přiměl vaše oči, aby si myslely, že se obraz pohybuje.

Nejprve pochopíme, co je to "analogový" signál.

analogový signál

Vysvětlete jako vždy, budu dál jednoduchý příklad. Vezměme si například přenos hlasových informací od jedné osoby k druhé.

Když mluvíme, naše hlasivky vyzařují určité vibrace různá tonalita (frekvence) a hlasitost (úroveň zvukového signálu). Tato vibrace, která urazila určitou vzdálenost, vstupuje do lidského ucha a působí tam na takzvanou sluchovou membránu. Tato membrána začne vibrovat se stejnou frekvencí a vibrační silou, jakou vydávaly naše zvukové šňůry, jen s tím rozdílem, že vibrační síla v důsledku překonávání vzdálenosti je poněkud oslabena.
Přenos hlasové řeči z jedné osoby na druhou lze tedy bezpečně nazvat
analogový přenos signálu a zde je důvod.

Zpočátku byly vysílány analogové televize černobílý režim, což by bylo možné provést jednoduše změnou intenzity elektronového paprsku. Když barva dorazila, byly do signálu zakódovány nové informace, které umožnily televizorům interpretovat určité barvy. Byly použity tři hlavní typy barevného kódování.

Myslím, že s "analogovým signálem" jsem na to přišel

Kromě toho katodové trubice vyžadovaly nepraktickou konstrukci a byly omezeny na 480 svislých čar pro vytvoření obrazu. Zde je dobrá zpráva: Starý analogový televizor bude stále fungovat se satelitní anténou i po digitální konverzi.

Jde o to, že naše hlasivky vydávají stejnou zvukovou vibraci, kterou lidské ucho samo vnímá (co říkáme, to slyšíme), tedy vysílané a přijímané zvukový signál, má podobný tvar pulzu a stejný frekvenční spektrum zvukové vibrace, nebo jinými slovy „analogové“ zvukové vibrace.

Nainstalujte si vlastní satelitní parabolu nebo si ji nainstalujte sami podle specifikací výrobce. Připojte satelit k satelitní parabole. Připojte subwoofer k televizoru. Připojte koaxiální vodič k portu „TV out“.

Nalaďte svůj televizor na kanál. Zavolejte svého poskytovatele satelitního připojení a aktivujte svůj satelitní přijímač. Zkontrolujte nákup vysoce kvalitního drátu; čím lepší drát, tím lepší obrázek a zvuk. Satelitní parabolaSatelitní přijímačKoaxiální drát. . Jack Gorman se podílel na mnoha oblastech své profesionální kariéry. Jeho specializací je filmová a video produkce, sportovní management, psaní, grafický web design, marketing, komunikace, provoz, lidské zdroje a fotografie.

Tady je to myslím jasné.

Nyní se pojďme podívat na více složitý příklad. A pro tento příklad si vezměme zjednodušené schéma telefonní přístroj, tedy telefon, který lidé používali dlouho před příchodem mobilních komunikací.

Během hovoru se vibrace zvuku řeči přenášejí na citlivou membránu sluchátka (mikrofon). Poté se v mikrofonu zvukový signál přemění na elektrické impulsy a poté prochází vodiči do druhého sluchátka, ve kterém se pomocí elektromagnetického měniče (reproduktoru nebo sluchátka) elektrický signál přemění zpět na zvukový signál.

Televize se za poslední desetiletí rychle rozvíjela. Přestože spolu souvisí, nejsou úplně stejné. Má také schopnost přenášet více dat v menší šířce pásma a schopnost vysílat jednotlivé dílčí kanály.

Darrin Mayer od té doby píše. Meyer má bakalářský titul v oboru vysílací žurnalistiky na University of Nebraska-Lincoln. No je velký rozdíl jako mezi těmito dvěma. Kvalita obrazu je mnohem lepší než u digitálního vysílání.

Digitální obraz je přesnější, protože k přenosu používá digitální vzorec, takže buď vidíte dokonalý obraz, nebo vůbec nic. digitální systém umožňuje přenos více obsahu prostřednictvím rádiových vln. Rozhodně žijeme více ve světě počítačů a technologií.

Ve výše uvedeném příkladu je opět použita konverze „analogového“ signálu. To znamená, že vibrace zvuku mají stejnou frekvenci jako frekvence elektrického impulsu v komunikačním vedení, stejně jako zvuk a elektrické impulsy mají podobný tvar (tedy podobný).

Každá stanice má jednu frekvenci, na které se vysílá analog. televizní signál. To může mít za následek statickou elektřinu, sníh nebo halo na kanálu. Může také způsobit kolísání barev, jasu a kvality zvuku. A stejně jako rádiové signály se analogový přenos snižuje čím dál od zdroje.

V digitální kód, můžete kódovat téměř jakýkoli druh přenášeného elektrický signál(včetně analogového) a nezáleží na tom, zda je to obrázek, video signál, Zvuk signál, popř textové informace a je možné přenášet tyto typy signálů téměř současně (v jediném digitálním toku).

Digitální signál má z hlediska svých elektrických vlastností (jako v příkladu s tónovým signálem) větší kapacitu přenosu informace než analogový signál. Digitální signál lze také přenášet na větší vzdálenost než analogový a bez snížení kvality přenášeného signálu.

Znamená to, že máte rádi stabilitu ostrý obraz, vysoce kvalitní zvuk a statický nebo sníh. Digitální přenos vyžaduje menší šířku pásma než stejný analogový signál. To vám umožní zažít kvalitní programování doma. Hodnota obrázku je 4 jednotky šířky na každé 3 jednotky výšky.

Bohužel televizní přijímače (TV) určené pro příjem analogové televize již nebudou moci přijímat digitální pozemní signál. To ale v žádném případě neznamená, že musíte jít do obchodu a koupit si nový televizor schopný přijímat digitální televizi.

Aby vám umožnil přijímat digitální vysílání, k televizoru, který podporuje pouze analog vysílaný signál, Stačí si pořídit tzv. digitální přijímač televizní vysílání(nebo jinak nazývaný digitální pozemní přijímač).

Digitální pozemní přijímač (přijímač) se připojuje k televizoru přes anténní konektor nebo pomocí nízkofrekvenčního audio-video kabelu. V tento případ, pozemní anténa, již není připojena k anténnímu konektoru televizoru, ale ke konektoru samotného digitálního přijímače. Obecné schéma takové zapojení je na obr. 1.

Obecný princip takového přístupu by byl následující:

Digitální pozemní rádiový signál bude přijímán pozemní anténou, z antény bude tento signál přicházet do digitálního přijímače a z přijímače půjde analogový signál do vašeho televizoru. Zde bude televizor již používán jako monitor a přepínání mezi televizními kanály bude probíhat z dálkového ovládání digitálního pozemního přijímače (přijímače).

Zde si myslím, že je třeba zmínit i příjem zvukových rozhlasových stanic.

Pro příjem digitálního signálu z vysílacích stanic již nebudou vhodné staré rozhlasové přijímače (podporující příjem analogového vysílání) a je zapotřebí speciální rozhlasový přijímač, který podporuje příjem digitálního rozhlasového signálu.

Výhody digitální pozemní televize:

* Jak již bylo zmíněno dříve, hlavní a nejdůležitější výhodou digitální pozemní televize je samozřejmě mobilita. Své oblíbené programy můžete sledovat nejen doma, ale i na cestách. Také možná v budoucnu bude možné sledovat digitální pozemní televizi na mobilním telefonu.
* Digitální pozemní TV, to je schopnost přijímat obraz a zvuk ve velmi dobré kvalitě.
*Podle jeho elektrických vlastností, nebo spíše elektromagnetických vlastností, může být digitální signál přenášen na větší vzdálenost než analogový signál a bez snížení kvality přenášeného signálu.
Zde je také třeba vzít v úvahu, že digitální rádiový signál je vůči našemu okolí odolnější. elektromagnetické rušení(rušení může pocházet jak z blízkých elektrických a rádiových zařízení, tak z blízkých elektrických vedení).
*V digitálním formátu lze přenášet podstatně více televizních kanálů, přičemž kvalita obrazu a zvuku bude mnohem lepší než při přenosu analogového signálu.
* Nepochybnou výhodou digitálního pozemního vysílání je samozřejmě snadné nastavení, zatímco například instalace a konfigurace satelitní televize vyžaduje určité znalosti a dovednosti.

Myslím si, že to samozřejmě není celý seznam výhod digitálního vysílání oproti analogovému, ale jak se říká, počkáme a uvidíme.

Digitální televize si u nás rychle získává na oblibě, ale mnoho lidí stále neví, v čem se zásadně liší od staré dobré analogové televize.

Popis analogové a digitální televize

Je snadné uhodnout, že analogová a digitální televize jsou založeny na analogové a digitální televizi. digitální signály. Analogový signál je spojitý, což znamená, že v případě jakéhokoli vlivu zvenčí je zranitelný, což vede k horší kvalitě obrazu a zvuku. Nepochybnou výhodou analogového signálu je možnost jeho příjmu pomocí jednoduché pozemní antény. Můžete také využít služeb poskytovatele kabelové televize. Dá se říci, že analogový signál je dnes již zastaralý, protože je v mnoha ohledech výrazně horší než digitální signál. nejdůležitější parametry kvalita, bezpečnost atd.
Moderní televizory jsou určeny především pro práci s digitálním signálem, i když mají také analogový konektor. Analogový signál prostě nedokáže odhalit plný potenciál moderních plazmových a LCD televizorů, nejlepší kvalitu obrazu může poskytnout pouze digitální signál. Na rozdíl od analogu přichází v kompaktních „porcích“, které jsou odděleny pauzami, a proto je velmi obtížné takový signál ovlivnit. I při přenosu digitálního signálu na velmi dlouhou vzdálenost zůstává kvalita obrazu a zvuku na nejvyšší úrovni. Digitální signál vám mimo jiné umožňuje přenášet mnohem více kanálů než analogový signál, takže předplatitelé, kteří připojují digitální televizi, dostávají více než sto televizních kanálů na širokou škálu témat.

Srovnání analogové a digitální televize

Bohužel, analogová televize dnes ve skutečnosti nemá žádné jasné výhody digitální vysílání, snad kromě schopnosti "chytit" signál pomocí konvenční anténa. Digitální televize však může být i mobilní pomocí přijímače digitálního signálu. Vzhledem k tomu, že bez ohledu na vzdálenost zůstává digitální signál chráněn před hackováním a rušením a zaručuje vysoká úroveň kvality, výhody digitální televize začínají být zcela zřejmé.

TheDifference.ru zjistil, že rozdíl mezi analogovou a digitální televizí je následující:

Digitální televize poskytuje vyšší úroveň kvality signálu a ochrany. Analogový signál byl a zůstává citlivý na vnější vlivy a nemůže poskytnout tak kvalitní obraz.
Digitální televize je mobilnější – dnes již můžete přijímat digitální signál na cestách nebo daleko od domova.
Analogová TV není schopna poskytovat tolik kanálů jako digitální TV. Vzhledem ke zvláštnostem digitálního signálu může předplatitel při připojení digitální televize získat přístup k několika stovkám různých televizních kanálů.

Přihlaste se k odběru novinek

Koncepce rozhraní digitálních ústředen

CSC musí poskytovat rozhraní (spojení) s analogovými a digitálními účastnickými linkami (SL) a přenosovými systémy.

tupý kloub nazývána hranice mezi dvěma funkčními bloky, která je definována funkčními charakteristikami, obecnými fyzikálními charakteristikami spojení, charakteristikami signálu a dalšími charakteristikami v závislosti na specifikách.

Rozhraní umožňuje jednorázové určení parametrů spojení mezi dvěma zařízeními. Tyto parametry se týkají typu, počtu a funkce propojovacích obvodů, jakož i typu, tvaru a sledu signálů, které jsou těmito obvody přenášeny.

Je uvedena přesná definice typů, množství, formy a posloupnosti spojení a vztahu mezi dvěma funkčními bloky na křižovatce mezi nimi. specifikace spoje.

Digitální spoje PBX lze rozdělit na následující

Analogové předplatitelské rozhraní;

Digitální předplatitelské rozhraní;

Účastnické rozhraní ISDN;

Síťové (digitální a analogové) spoje.

Prstencové konektory

Prstencové struktury nacházejí uplatnění v řadě oblastí komunikace. Především se jedná o prstencové přenosové soustavy s dočasnou vícenásobnou tvorbou, které mají v podstatě konfiguraci sériově zapojených jednosměrných vedení tvořících uzavřený obvod nebo prsten. Současně jsou v každém síťovém uzlu implementovány dvě hlavní funkce:

1) každý uzel působí jako regenerátor pro obnovení příchozího digitálního signálu a jeho opětovného přenosu;

v uzlech sítě je rozpoznána struktura cyklu dočasného seskupení a komunikace probíhá podél kruhu pomocí

2) odstranění a vstup digitálního signálu do určitých časových úseků přiřazených každému uzlu.

Možnost přerozdělení časových úseků mezi libovolnými páry uzlů v kruhovém systému s dočasnou vícenásobnou tvorbou znamená, že kruh je distribuovaným přenosovým a přepínacím systémem. Myšlenka simultánního přenosu a přepínání v kruhových strukturách byla rozšířena na digitální přepínací pole.

V takovém schématu lze vytvořit plně duplexní spojení mezi libovolnými dvěma uzly pomocí jediného kanálu. V tomto smyslu kruhové schéma provádí časoprostorovou transformaci souřadnic signálu a lze jej považovat za jednu z možností pro konstrukci S/T stupně.

Analogové, diskrétní, digitální signály

V telekomunikačních systémech se informace přenášejí pomocí signálů. Mezinárodní telekomunikační unie uvádí následující definici signál:

Signál telekomunikačních systémů je soubor elektromagnetických vln, které se šíří jednosměrným přenosovým kanálem a jsou navrženy tak, aby ovlivňovaly přijímací zařízení.

1) analogový signál- signál, ve kterém je každý reprezentující parametr dán funkcí spojitého času se spojitým souborem možných hodnot

2) signál diskrétní úrovně - signál, jehož hodnoty reprezentujících parametrů jsou dány funkcí spojitého času s konečnou množinou možných hodnot. Proces vzorkování signálu podle úrovně se nazývá kvantování;

3) diskrétní časový signál - signál, ve kterém je každý reprezentující parametr dán funkcí diskrétního času se spojitou sadou možných hodnot

4) digitální signál - signál, jehož hodnoty reprezentujících parametrů jsou dány funkcí diskrétního času s konečnou množinou možných hodnot

Modulace- jedná se o převod jednoho signálu na druhý změnou parametrů nosného signálu v souladu s převáděným signálem. Jako nosný signál se používají harmonické signály, periodické sledy pulzů atd.

Například při přenosu digitální signálové linky v binárním kódu se může objevit konstantní složka signálu v důsledku převahy jednotek ve všech kódových slovech.

Absence konstantní složky v řádku umožňuje použití párování transformátory v lineárních zařízeních, jakož i k zajištění vzdáleného napájení regenerátorů stejnosměrným proudem. Aby se zbavili nežádoucí stejnosměrné složky digitálního signálu, jsou binární signály před odesláním do linky převedeny pomocí speciálních kódů. HDB3 kód byl přijat pro primární digitální přenosový systém (DSP).

Kódování binárního signálu do modifikovaného kvaziternárního signálu pomocí kódu HDB3 se provádí podle následujících pravidel (obr. 1.5).

Rýže. 1.5. Binární a jeho odpovídající HDB3 kódy

PCM

Konverze spojitého primárního analogového signálu na digitální kód se nazývá pulzní kódová modulace(ICM). Hlavní operace v PCM jsou operace časového vzorkování, kvantování (vzorkování podle úrovně časově diskrétního signálu) a kódování.

Časové vzorkování analogového signálu nazývá se transformace, ve které je reprezentující parametr analogového signálu dán množinou jeho hodnot v diskrétních časech, nebo jinými slovy, ve které je ze spojitého analogového signálu c(t)(obr. 1.6, a) získejte vzorové hodnoty S"(obr. 1.6, b). Hodnoty reprezentujícího parametru signálu získané jako výsledek operace časového vzorkování se nazývají vzorky.

Nejpoužívanější digitální přenosové systémy, které používají rovnoměrné vzorkování analogového signálu (vzorky tohoto signálu jsou prováděny v pravidelných intervalech). Při jednotné diskretizaci se používají následující koncepty: interval vzorkování At(časový interval mezi dvěma sousedními vzorky diskrétního signálu) a vzorkovací frekvence Fd(převrácená hodnota intervalu vzorkování). Hodnota diskretizačního intervalu se volí v souladu s Kotelnikovovou větou.

Podle Kotelnikovovy věty lze analogový signál s omezeným spektrem a nekonečným intervalem pozorování bez chyb rekonstruovat z diskrétního signálu získaného vzorkováním původního analogového signálu, pokud je vzorkovací frekvence dvakrát vyšší. maximální frekvence spektrum analogového signálu:

Kotelnikovova věta

Kotelnikovův teorém (v anglické literatuře - Nyquist-Shannonův teorém) říká, že pokud má analogový signál x(t) omezené spektrum, pak jej lze jedinečně a bez ztráty obnovit z jeho diskrétních vzorků odebraných s frekvencí více než dvojnásobnou. maximální frekvence spektra Fmax.

Analogový signál je datový signál, ve kterém je každý z reprezentujících parametrů popsán funkcí času a spojitou sadou možných hodnot.

Existují dva prostory signálů - prostor L (spojité signály) a prostor l (L malý) - prostor sekvencí. Prostor l (L je malý) je prostor Fourierových koeficientů (spočetná množina čísel definujících spojitou funkci na konečném intervalu definičního oboru), prostor L je prostor spojitých (analogových) signálů v oboru definice. Za určitých podmínek je prostor L jednoznačně mapován na prostor l (například první dvě diskretizační věty Kotelnikova).

Analogové signály jsou popsány spojitými funkcemi času, proto je analogový signál někdy označován jako spojitý signál. Analogové signály jsou na rozdíl od diskrétních (kvantovaných, digitálních). Příklady spojitých prostorů a odpovídajících fyzikálních veličin:

přímé: elektrické napětí

obvod: poloha rotoru, kola, ozubeného kola, analogových hodinových ručiček nebo fáze nosného signálu

segment: poloha pístu, ovládací páky, teploměru kapaliny nebo elektrického signálu omezeného amplitudou různých vícerozměrných prostorů: barva, kvadraturně modulovaný signál.

Vlastnosti analogových signálů jsou do značné míry opačné než vlastnosti kvantovaných nebo digitálních signálů.

Absence diskrétních úrovní signálu, které jsou od sebe jasně odlišitelné, znemožňuje aplikaci pojmu informace na její popis ve formě, v jaké je chápána v digitálních technologiích. "Množství informací" obsažených v jednom čtení bude omezeno pouze dynamickým rozsahem měřicího přístroje.

Žádná redundance. Z kontinuity hodnotového prostoru vyplývá, že jakékoli rušení vnesené do signálu je nerozeznatelné od signálu samotného, ​​a proto nelze obnovit původní amplitudu. Ve skutečnosti je filtrování možné například frekvenčními metodami, pokud jsou známy nějaké další informace o vlastnostech tohoto signálu (zejména frekvenční pásmo).

Aplikace:

Analogové signály se často používají k reprezentaci neustále se měnících fyzikálních veličin. Například analogový elektrický signál odebraný z termočlánku nese informaci o změně teploty, signál z mikrofonu o rychlých změnách tlaku ve zvukové vlně a tak dále.

2.2 Digitální signál

Digitální signál je datový signál, ve kterém je každý z reprezentujících parametrů popsán funkcí diskrétního času a konečnou množinou možných hodnot.

Signály jsou diskrétní elektrické nebo světelné impulsy. U této metody je celá kapacita komunikačního kanálu využita k přenosu jednoho signálu. Digitální signál využívá celou šířku pásma kabelu. Šířka pásma je rozdíl mezi maximální a minimální frekvencí, kterou lze přenášet po kabelu. Každé zařízení v takových sítích posílá data oběma směry a některá mohou současně přijímat a vysílat. Úzkopásmové systémy (základní pásmo) přenášejí data ve formě jednofrekvenčního digitálního signálu.

Diskrétní digitální signál je obtížnější přenášet na dlouhé vzdálenosti než analogový signál, takže je předem modulován na straně vysílače a demodulován na straně přijímače informací. Použití algoritmů pro kontrolu a obnovu digitální informace v digitálních systémech může významně zvýšit spolehlivost přenosu informací.

Komentář. Je třeba mít na paměti, že skutečný digitální signál je ze své fyzikální podstaty analogový. Vlivem šumu a změn parametrů přenosových vedení má kolísání amplitudy, fáze / frekvence (jitter), polarizace. Ale tento analogový signál (pulzní a diskrétní) je vybaven vlastnostmi čísla. Díky tomu je možné pro jeho zpracování použít numerické metody (počítačové zpracování).

Laik se nezamýšlí nad povahou signálů, ale někdy je třeba se zamyslet nad rozdílem mezi analogovým a digitálním vysíláním nebo formáty. Standardně se má za to, že analogové technologie se stávají minulostí a brzy budou zcela nahrazeny digitálními. Stojí za to vědět, čeho se ve prospěch nových trendů vzdáváme.

analogový signál- datový signál, popsaný spojitými funkcemi času, to znamená, že amplituda jeho kmitů může nabývat libovolné hodnoty v rámci maxima.

digitální signál je popsaný datový signál diskrétní funkcečas, to znamená, že amplituda oscilací nabývá hodnot pouze přísně definovaných.

V praxi to umožňuje říci, že analogový signál je doprovázen velké množství rušení, zatímco digitální je úspěšně odfiltruje. Ten je schopen obnovit původní data. Souvislý analogový signál navíc často nese spoustu zbytečných informací, což vede k jeho redundanci – místo jednoho analogového signálu lze přenášet několik digitálních signálů.

Pokud mluvíme o televizi a právě tato oblast trápí většinu spotřebitelů s jejím přechodem na digitál, pak můžeme analogový signál považovat za zcela zastaralý. V současné době však jakékoli zařízení určené k tomuto účelu přijímá analogové signály a digitální vyžaduje speciální. Pravda, s rozšiřováním „číslic“ je analogových televizorů stále méně a méně a poptávka po nich drasticky klesá.

Další důležitou charakteristikou signálu je bezpečnost. V tomto ohledu analog vykazuje úplnou zranitelnost vůči vnějším vlivům nebo průnikům. Digitální je zašifrováno přiřazením kódu z rádiových impulsů, takže je vyloučeno jakékoli rušení. Je obtížné přenášet digitální signály na velké vzdálenosti, proto se používá schéma modulace-demodulace.

Místo nálezu

1. Analogový signál je spojitý, digitální signál je diskrétní.
2. Při přenosu analogového signálu je riziko ucpání kanálu rušením vyšší.
3. Analogový signál je redundantní.
4. Digitální signál filtruje šum a obnovuje původní data.
5. Digitální signál je přenášen v šifrované podobě.
6. Místo jednoho analogového signálu lze odeslat více digitálních signálů.

Pro jednoduchého spotřebitele není vůbec nutné, aby věděl, jaká je povaha signálů. Ale někdy potřebujete znát rozdíl mezi analogovým a digitální formáty s otevřené oči přistupovat k volbě té či oné možnosti, protože dnes se proslýchá, že doba analogových technologií pominula, jsou nahrazovány digitálními. Měli byste pochopit rozdíl, abyste věděli, co odcházíme a co můžeme očekávat.

Analogový signál je nepřetržitý signál nekonečné číslo blízko v hodnotových datech v rámci maxima, jehož všechny parametry jsou popsány dočasnou závislou proměnnou.

Digitální signál- jedná se o samostatný signál, popsaný samostatnou funkcí času, respektive v každém časovém okamžiku má velikost amplitudy signálu přesně definovanou hodnotu.

Praxe ukázala, že u analogových signálů je možné rušení, které je eliminováno digitálním signálem. Navíc digitální dokáže obnovit původní data. Se spojitým analogovým signálem prochází mnoho informací, často nadbytečných. Místo jednoho analogového lze přenášet několik digitálních.

Spotřebitel se dnes zajímá o problematiku televize, neboť právě v této souvislosti se častěji skloňuje spojení „přechod na digitální signál“. V tomto případě lze analog považovat za přežitek minulosti, ale je to právě to, co stávající technologie akceptuje a pro příjem digitálního signálu je potřeba speciální. Samozřejmě v souvislosti se vznikem a rozšířením používání „čísel“ ztrácejí svou dřívější oblibu.

Výhody a nevýhody typů signálů

Bezpečnost hraje důležitou roli při posuzování parametrů konkrétního signálu. Odlišná povaha vlivu, vnější vniknutí činí analogový signál bezbranným. U digitálních je to vyloučeno, protože je zakódováno z rádiových impulsů. Pro dlouhé vzdálenosti přenos digitálních signálů je komplikovaný, je nutné použít modulační-demodulační schémata.

Když to shrneme, můžeme to říci rozdíl mezi analogovým a digitálním signálem skládá se z:

• V kontinuitě analogu a diskrétnosti digitálu;
• Pravděpodobnější rušení analogového přenosu;
• V redundanci analogového signálu;
• Ve schopnosti digitálu filtrovat rušení a obnovit původní informace;
• Při přenosu digitálního signálu v zakódované podobě. Jeden analogový signál je nahrazen několika digitálními.

Velmi často slyšíme takové definice jako „digitální“ nebo „diskrétní“ signál, jaký je jeho rozdíl od „analogového“?

Podstatou rozdílu je, že analogový signál je spojitý v čase (modrá čára), zatímco digitální signál se skládá z omezené sady souřadnic (červené tečky). Pokud je vše zredukováno na souřadnice, pak se jakýkoli segment analogového signálu skládá z nekonečného počtu souřadnic.

U digitálního signálu jsou souřadnice podél vodorovné osy umístěny v pravidelných intervalech v souladu se vzorkovací frekvencí. V běžném formátu Audio-CD je to 44100 bodů za sekundu. Vertikálně přesnost výšky souřadnice odpovídá bitové hloubce digitálního signálu, pro 8 bitů je to 256 úrovní, pro 16 bitů = 65536 a pro 24 bitů = 16777216 úrovní. Čím vyšší je bitová hloubka (počet úrovní), tím blíže jsou vertikální souřadnice původní vlně.

Analogové zdroje jsou: vinyl a audio kazety. Digitální zdroje jsou: CD-Audio, DVD-Audio, SA-CD (DSD) a soubory ve formátech WAVE a DSD (včetně derivátů APE, Flac, Mp3, Ogg atd.).

Výhody a nevýhody analogového signálu

Nevýhodou analogového signálu je schopnost ukládat, přenášet a replikovat signál. Při nahrávání na kazetu nebo vinyl bude kvalita signálu záviset na vlastnostech kazety nebo vinylu. Časem se páska demagnetizuje a kvalita nahraného signálu se zhoršuje. Každé čtení postupně ničí médium a přepis přináší další zkreslení, kde další odchylky přidává další médium (páska nebo vinyl), čtecí, záznamové a přenosové zařízení.

Vytváření kopie analogového signálu je jako vyfotografovat fotografii a znovu ji zkopírovat.

Výhody a nevýhody digitálního signálu

Za hlavní nevýhodu lze považovat to, že signál v digitální podobě je mezistupeň a přesnost konečného analogového signálu bude záviset na tom, jak podrobně a přesně bude zvuková vlna popsána souřadnicemi. Je celkem logické, že čím více bodů a přesnější souřadnice, tím přesnější bude vlna. Stále však neexistuje konsenzus o tom, kolik souřadnic a přesnosti dat je dostatečné k tomu, abychom mohli říci, že digitální reprezentace signálu je dostatečná k přesné obnově analogového signálu, který naše uši nerozlišují od originálu.

Pokud jde o objem dat, kapacita běžné analogové audiokazety je pouze asi 700-1,1 MB, zatímco konvenční CD pojme 700 MB. To dává představu o potřebě vysokokapacitních médií. A tím vzniká samostatná válka kompromisů s různými požadavky na počet popisujících bodů a na přesnost souřadnic.

K dnešnímu dni se považuje za zcela dostačující reprezentovat zvukovou vlnu se vzorkovací frekvencí 44,1 kHz a bitovou hloubkou 16 bitů. Se vzorkovací frekvencí 44,1 kHz lze obnovit signál až do 22 kHz. Jak ukazují psychoakustické studie, další zvýšení vzorkovací frekvence je sotva patrné, ale zvýšení bitové hloubky dává subjektivní zlepšení.

Jak DAC staví vlnu

Multibitové DAC

Vstup DAC přijímá hodnotu další vertikální souřadnice a v každém cyklu přepíná aktuální (napěťovou) úroveň na odpovídající úroveň až do další změny.

Ačkoli se má za to, že lidské ucho neslyší vyšší než 20 kHz a podle Nyquistovy teorie je možné obnovit signál až do 22 kHz, otázkou zůstává kvalita tohoto signálu po obnovení. Ve vysokofrekvenční oblasti je tvar výsledné „schodovité“ vlny obvykle daleko od původního. Nejjednodušším východiskem ze situace je zvýšení vzorkovací frekvence při nahrávání, ale to vede k výraznému a nežádoucímu zvětšení velikosti souboru.

Alternativní možností je umělé zvýšení vzorkovací frekvence při hraní v DAC přidáním střední hodnoty. Tito. představíme si souvislou vlnovou dráhu (přerušovaná šedá čára) plynule spojující původní souřadnice (červené tečky) a přidáme mezilehlé body na této čáře (tmavě fialová).

S rostoucí vzorkovací frekvencí je obvykle nutné zvětšit i bitovou hloubku, aby se souřadnice přiblížily aproximované vlně.

Díky mezilehlým souřadnicím je možné zmenšit „kroky“ a postavit vlnu blíže k originálu.

Když v přehrávači nebo externím DAC uvidíte funkci zesílení od 44,1 do 192 kHz, jedná se o funkci pro přidání mezilehlých souřadnic, nikoli obnovení nebo vytvoření zvuku nad 20 kHz.

Zpočátku to byly samostatné mikroobvody SRC před DAC, které pak migrovaly přímo do samotných mikroobvodů DAC. Dnes můžete najít řešení, kde je takový mikroobvod přidán k moderním DAC, to je děláno s cílem poskytnout alternativu k vestavěným algoritmům v DAC a někdy získat ještě více nejlepší zvuk(jako například v Hidizs AP100).

Hlavní odmítnutí vícebitových DAC v průmyslu bylo způsobeno nemožností dalšího technologického rozvoje ukazatelů kvality se současnými výrobními technologiemi a vyšší cenou oproti „přepínacím“ DAC se srovnatelnými charakteristikami. Nicméně v produktech Hi-End se často dává přednost starým vícebitovým DAC před novými řešeními s technicky lepšími vlastnostmi.

Přepínání DAC

Amplituda signálu je průměrná hodnota amplitud pulsů (zelená označuje pulsy stejné amplitudy a bílá je konečná zvuková vlna).

Například sekvence osmi cyklů pěti impulsů poskytne průměrnou amplitudu (1+1+1+0+0+1+1+0)/8=0,625. Čím vyšší je nosná frekvence, tím více pulzů spadá do vyhlazování a je získána přesnější hodnota amplitudy. To umožnilo prezentovat zvukový proud v jednobitové podobě s širokým dynamickým rozsahem.

Průměrování lze provést pomocí běžného analogového filtru, a pokud je taková sada impulsů aplikována přímo na reproduktor, pak na výstupu dostaneme zvuk a ultra vysoké frekvence nebudou reprodukovány kvůli velké setrvačnosti zářiče. Na tomto principu pracují PWM zesilovače ve třídě D, kde hustota energie impulsů není vytvářena jejich počtem, ale délkou trvání každého impulsu (což je jednodušší na implementaci, ale nelze to popsat jednoduchým binárním kódem).

Vícebitový DAC si lze představit jako tiskárnu schopnou aplikovat barvy Pantone. Delta Sigma je trysková tiskárna s omezenou sadou barev, ale díky možnosti nanášení velmi malých bodů (oproti parohové tiskárně) díky různé hustotě bodů na jednotku plochy dává více odstínů.

V obraze většinou nevidíme kvůli malému rozlišení oka jednotlivé body, ale pouze průměrný tón. Podobně ucho neslyší impulsy odděleně.

V konečném důsledku se současnými technologiemi v pulzních DAC můžete získat vlnu blízkou té, která by teoreticky měla být získána aproximací mezilehlých souřadnic.

Je třeba poznamenat, že po příchodu delta-sigma DAC zmizela relevance kreslení „digitální vlny“ s kroky, protože. takže moderní DAC nevybudují vlnu s kroky. Správně diskrétní signál je tvořen tečkami spojenými hladkou čarou.

Je přepínání DAC ideální?

V praxi ale není vše růžové a problémů a omezení je celá řada.

Protože Vzhledem k tomu, že naprostá většina záznamů je uložena ve vícebitovém signálu, vyžaduje převod bit po bitu na pulzní signál zbytečně vysokou nosnou frekvenci, kterou moderní DAC nepodporují.

Hlavní funkcí moderních pulzních DAC je převod vícebitového signálu na jednobitový signál s relativně nízkou nosnou frekvencí s decimací dat. V zásadě jsou to tyto algoritmy, které určují konečnou kvalitu zvuku pulzních DAC.

Aby se snížil problém s vysokou nosnou frekvencí, je zvukový tok rozdělen do několika jednobitových toků, kde každý tok odpovídá za svou bitovou skupinu, která je ekvivalentní násobku nosné frekvence z počtu toků. Takové DAC se nazývají multibitové delta-sigma.

Pulzní DAC dnes dostaly druhý dech vysokorychlostní mikroobvody obecný účel v produktech společností NAD a Chord díky schopnosti flexibilně programovat konverzní algoritmy.

formát DSD

Formát nebyl široce používán z několika důvodů. Úpravy souborů v tomto formátu se ukázaly jako zbytečně omezené: nelze mixovat streamy, upravovat hlasitost a aplikovat ekvalizaci. To znamená, že bez ztráty kvality můžete archivovat pouze analogové nahrávky a vytvářet dvoumikrofonní záznam živých vystoupení bez dalšího zpracování. Jedním slovem, nemůžete opravdu vydělat peníze.

V boji proti pirátství SA-CD nebyly (a stále nejsou) podporovány počítači, což znemožňuje jejich kopírování. Žádné kopie – žádné široké publikum. Zvukový obsah DSD bylo možné přehrávat pouze ze samostatného přehrávače SA-CD z proprietárního disku. Pokud pro formát PCM existuje standard SPDIF digitální přenos data ze zdroje do samostatného DAC, pak neexistuje standardní formát pro DSD a první pirátské kopie SA-CD disků byly digitalizovány z analogových výstupů SA-CD přehrávačů (situace sice vypadá hloupě, ale ve skutečnosti některé záznamy byly vydány pouze na SA-CD, nebo byla stejná nahrávka na Audio-CD záměrně pořízena ve špatné kvalitě pro propagaci SA-CD).

Zlom přišel s vydáním herní konzole SONY, kde byl disk SA-CD automaticky zkopírován do HDD předpony. Toho využili příznivci formátu DSD. Objevení se pirátských nahrávek podnítilo trh pro vydání samostatných DAC pro přehrávání DSD streamů. Většina externích DAC s podporou DSD dnes podporuje přenos dat USB pomocí formátu DoP jako samostatné kódování digitálního signálu přes SPDIF.

Nosné frekvence pro DSD jsou relativně malé, 2,8 a 5,6 MHz, ale tento audio stream nevyžaduje žádné převody decimace dat a je docela konkurenceschopný s formáty vysoké rozlišení jako je DVD-Audio.

Neexistuje jednoznačná odpověď na otázku, co je lepší, DSP nebo PCM. Vše záleží na kvalitě implementace konkrétního DAC a talentu zvukaře při nahrávání finálního souboru.

Obecný závěr

Analogový signál nahraný přímo na audiokazetu nebo vinyl nelze znovu nahrát bez ztráty kvality, zatímco vlnu v digitální reprezentaci lze kopírovat bit po bitu.

Formáty digitálního záznamu jsou neustálým kompromisem mezi přesností souřadnic a velikostí souboru a jakýkoli digitální signál je pouze aproximací původního analogového signálu. Současně však různé úrovně technologií záznamu a přehrávání digitálního signálu a ukládání analogového signálu na média poskytují více výhod digitální reprezentaci signálu, podobně jako u digitálního fotoaparátu oproti filmovému fotoaparátu.

Dnes se pokusíme zjistit, co jsou analogové a digitální signály? Jejich výhody a nevýhody. Nebudeme házet různé vědecké termíny a definice, ale pokusíme se situaci pochopit.

Co je to analogový signál?

Analogový signál je založen na analogii elektrického signálu (hodnoty proudu a napětí) k původní hodnotě signálu (barva pixelu, frekvence a amplituda zvuku atd.). Tito. určité hodnoty proudu a napětí odpovídají přenosu určitou barvu pixel nebo audio signál.

Uvedu příklad na analogovém video signálu.

Napětí na 5 voltovém vodiči odpovídá modrá barva, 6 voltů - zelená, 7 voltů červená.

Aby se na obrazovce objevily červené, modré a zelené pruhy, musí být na kabel střídavě aplikováno 5, 6, 7 voltů. Čím rychleji měníme napětí, tím tenčí jsou proužky na našem monitoru. Zkrácením intervalu mezi změnami napětí na minimum již nezískáme proužky, ale barevné tečky střídané jeden za druhým.

Důležitou vlastností analogového signálu je skutečnost, že je přenášen výhradně z vysílače do přijímače (například z antény do televizoru), zpětná vazba Ne. Pokud tedy rušení ruší přenos signálu (například přijdou čtyři volty místo šesti), bude barva pixelu zkreslená a na obrazovce se objeví vlnění.
Analogový signál je spojitý.
Co je to digitální signál?

Přenos dat se také provádí pomocí elektrického signálu, ale tyto signály mají pouze dvě hodnoty a odpovídají 0 a 1. Tzn. po vodičích se přenáší sekvence nul a jedniček. Něco jako toto: 01010001001 atd. Aby se přijímací zařízení (například TV) nepletlo v přenášených datech, jsou čísla přenášena dávkově. Stává se to takto: 10100010 10101010 10100000 10111110. Každý takový balíček nese nějaké informace, například barvu pixelu. Důležitou vlastností digitálního signálu je, že vysílací a přijímací zařízení spolu mohou komunikovat a vzájemně se opravovat chyby, ke kterým může během přenosu dojít.

Příklady digitálního a analogového přenosu signálu

U digitálního signálu probíhá přenos nějak takto:

• Rušení: AAAAAAAAAAAAAA!
• TV: Cože? Neslyším!
• VCR: Zelená!
• TV: Jo, rozumím! kreslím zelenou.
• TV: Potvrďte prosím, že barva je červená.
• VCR: Potvrzuji.
• TV: Dobře! Kreslím.

Přenos analogového signálu:

• Videorekordér: Hej, TV, barva 120x300 pixelů je zelená.
• Rušení: AAAAAAAAAAAAAA!
• TV: Cože? Neslyším! Sakra, nakreslím modře.
• VCR: Další barva je červená!
• Rušení: BUM! VÝLOŽNÍK!
• TV: Červená jako! Kreslím.
• VCR: Lopata!
• Rušení: PSHSHSHSHSH!
• TV: ?!. Potřebujete něco nakreslit? Ať je tam lopata!

Výhody a nevýhody digitálních a analogových signálů

Z výše uvedeného můžeme usoudit, že za stejných podmínek bude kvalita přenosu informace pomocí digitálního signálu vyšší než u analogové reprezentace signálu. Zároveň s dobrou odolností proti rušení mohou tyto dvě technologie soutěžit na stejné úrovni.