Отличие аналогового сигнала от цифрового простым языком

Аналоговый звук: преимущества и недостатки

Любые аудиосигналы (устная речь, музыка), воспринимаемые ухом человека, имеют аналоговую природу. Они распространяются в пространстве в виде волн. При аналоговой записи механические колебания преобразовывают в электрические, используя микрофон. Затем данные переносят на магнитную ленту или винил. Это специальные носители, предназначенные для хранения и дальнейшего воспроизведения аудиосигналов через магнитофон или проигрыватель.

К основным преимуществам аналогового звука относят хорошую глубину, сбалансированность басов и верхних нот. Среди недостатков специалисты выделяют:

1. Быстрое старение носителей. Аудиоданные записывают на магнитные ленты, которые изнашиваются и растягиваются с каждым прослушиванием, а также на виниле, имеющим свойство царапаться, загрязняться и т. д.
2. Низкую защищённость. В процессе записи к музыке могут примешиваться посторонние шумы, хрипы и многие другие помехи, ухудшающие качество аудиосигнала.
3. Неудобство использования носителей. Записанную музыку и другие аудиоданные сложно тиражировать, хранить, воспроизводить и т. д.

Именно поэтому при записи сигналов стала применяться более совершенная технология.

Особенности цифрового ТВ

ДТВ — шифрованная трансляция. В цепочке поток имеет два возможных значения:

«0» — заземление или нулевое напряжение;
«1» — мощность, напряжение и неважно что.

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

Цифровое телевидение позволяет транслировать изображения высокой четкости на большом экране. Это делает более экономичным использование ограниченного пространства радиочастотного спектра. Вы можете транслировать до 10 телеканалов в одной полосе частот, добавлять различные дополнительные функции.

В цифровом телевидении, как и в аналоговом, есть 3 режима передачи данных:

• Существенный. Станции передают зашифрованный сигнал, а телевизоры принимают его и декодируют в аналоговый с помощью специального встроенного или внешнего оборудования: тюнеров, приемников и телевизионных приставок;
• Кабель. Распространение сжатых данных по оптоволокну. Провайдеры кабельных услуг могут разместить около 10 цифровых каналов SD и 2 HD на одном частотном канале;
• Спутник. Процесс одинаков как для старого, так и для нового телевизора, разница заключается в конечном продукте: DTV обеспечивает высококачественный контент.

В разных странах используются разные стандарты цифрового вещания:

• DVB (часть Азии, Европы, в том числе РФ);
• ATSC (США, Канада, Южная Корея);
• DTMB (Материковый Китай, Гонконг, Куба).

Стандарт DVB использует мультиплексную модуляцию кодированного канала. Вещательный сигнал распространяется в формате DVB-T2. Система имеет множество преимуществ, одно из них — увеличение скорости передачи данных с 24,13 до 35,4 Мбит / с.

Как узнать, какое телевидение показывает телевизор: цифровое или аналоговое

До 14 октября 2019 года эфирное аналоговое вещание будет остановлено и в тех регионах, где оно еще ведется. Поэтому телезрители хотят понять, какое ТВ смотрят они.

Этот вопрос актуален для жителей регионов, в которых ведутся оба типа вещания. Речь идет о следующих территориях:

• СПб и Ленинградская обл.;
• Мурманская обл.;
• Вологодская обл.;
• Псковская обл.;
• Белгородская обл.;
• Калужская обл.;
• Курская обл.;
• Астраханская обл.;
• Волгоградская обл.;
• Оренбургская обл.;
• Саратовская обл.;
• Челябинская обл.;
• Республика Алтай;
• Республика Карелия;
• Республика Крым;
• Республика Башкортостан;
• Забайкальский край.

У жителей перечисленных регионов есть несколько способов узнать, какое телевидение работает у них дома.

1. Проверить, есть ли возле названия телеканала буква «А». Ее используют для обозначения аналоговых каналов, соответственно, если она есть, телевизор показывает АТВ.
2. Если телевизор старый и работает без ресивера, значит, подключено аналоговое телевидение.
3. В том случае, если телевизор может принимать закодированный сигнал без приемника, определить тип вещания можно с помощью штекера антенны. Нужно вынуть его и удерживать на расстоянии полсантиметра от гнезда. Если качество картинки ухудшится, но телевизор продолжит показывать, значит, принимается аналоговое ТВ. Если видео пропадет вовсе – подключено DTV.
4. Можно открыть раздел «Источник сигнала» в меню телевизора.
5. Цифровое телевидение лучше аналогового по качеству изображения, и если картинка яркая и очень четкая, это, скорее всего, ЦТВ.

Стоит заранее разобраться, какой сигнал принимает телевизор, чтобы осенью не остаться без телевидения.

Важно! Граждане, которые проживают в других регионах и подключены к эфирному ТВ, точно смотрят ЦТВ, поскольку АТВ у них больше нет.

Что такое аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал может быть представлен графически с помощью гладкой кривой, которая показывает его изменение во времени или в пространстве. Например, если мы измеряем температуру в комнате, то аналоговый сигнал будет отображать постепенное изменение температуры с течением времени.

Аналоговые сигналы имеют бесконечное количество значений и могут быть очень точными, так как они позволяют улавливать даже незначительные изменения величины. Однако они также более подвержены помехам и искажениям, так как они могут быть загрязнены шумами или потерять часть информации во время передачи. Поэтому аналоговые сигналы требуют более сложной обработки и усиления для сохранения и передачи информации.

Преимущества аналоговых сигналов	Недостатки аналоговых сигналов
• Большая точность и детализация значений	• Подверженность помехам и искажениям
• Возможность улавливать незначительные изменения величины	• Требуют более сложной обработки и усиления
• Мягкое и непрерывное изменение сигнала

Основные характеристики аналогового сигнала

Аналоговый сигнал представляет собой непрерывную величину, которая меняется с течением времени. Он может принимать любое значение в определенном диапазоне. Основные характеристики аналогового сигнала включают:

Амплитуду: это максимальное значение сигнала, определяющее его силу или интенсивность. Чем больше амплитуда, тем сильнее сигнал.

Частоту: это количество циклов сигнала, проходящих через определенную точку в единицу времени. Измеряется в герцах (Гц). Чем выше частота, тем больше колебаний сигнала в единицу времени.

Фазу: это относительное смещение сигнала во времени относительно опорного сигнала. Фаза может быть положительной или отрицательной и измеряется в градусах или радианах. Она определяет, насколько сигнал отстает или опережает опорный сигнал.

Форму: это физическое представление сигнала на графике или осциллограмме. Форма может быть различными: синусоидальная, прямоугольная, треугольная и т.д. Форма сигнала влияет на его спектральный состав и свойства передачи.

Основные характеристики аналогового сигнала определяют его свойства и важны при обработке, передаче и воспроизведении. В отличие от цифрового сигнала, аналоговый сигнал представляет собой более натуральное и непрерывное отображение физических процессов.

Преимущества использования аналогового сигнала

Аналоговый сигнал представляет собой непрерывную величину, которая может принимать любые значения в определенном диапазоне. В отличие от цифрового сигнала, который представляет собой дискретные значения, аналоговый сигнал имеет ряд преимуществ:

Более точная передача информации: Аналоговый сигнал может содержать бесконечное количество значений, что позволяет передавать информацию с высокой точностью

Это особенно важно при передаче аудио- и видеоданных, где высокое качество является неотъемлемым требованием.

Более гибкая обработка: Аналоговый сигнал может быть легко обработан и модифицирован с помощью аналоговых устройств, таких как усилители и фильтры. Это позволяет регулировать уровни сигнала, применять эффекты и фильтровать помехи.

Повышенная естественность: Аналоговый сигнал ближе к естественным процессам, которые происходят в реальном мире

Это позволяет достичь более естественного и реалистичного звучания, изображения или ощущения.

Большая скорость передачи данных: Аналоговый сигнал имеет высокую скорость передачи данных, что особенно важно при передаче больших объемов информации в реальном времени.

Простота создания и обработки: Аналоговый сигнал легко создается и обрабатывается с помощью аналоговых устройств. Для работы с аналоговым сигналом в большинстве случаев не требуется сложных алгоритмов и высокой вычислительной мощности.

В целом, аналоговый сигнал имеет ряд преимуществ, которые делают его незаменимым при передаче и обработке информации. Однако, с развитием цифровых технологий, использование аналогового сигнала становится все менее распространенным, за счет преимуществ, которые предлагает цифровой сигнал.

Свойства цифровых и аналоговых сигналов

Цифровая информация обладает определенными свойствами, которые отличают ее от аналоговых методов связи. Они включают

• Синхронизация – цифровая связь использует определенные последовательности синхронизации для определения синхронизации.
• Язык – цифровая связь требует языка, которым должен обладать как отправитель, так и получатель, и должен указывать значение символьных последовательностей.
• Ошибки – помехи в аналоговой связи вызывают ошибки в реальной предполагаемой связи, но помехи в цифровой связи не вызывают ошибок, обеспечивающих безошибочную связь. Ошибки должны быть в состоянии заменить, вставить или удалить символы, которые будут выражены.
• Копирование – копии аналоговой связи по качеству не так хороши, как их оригиналы, в то время как из-за безошибочной цифровой связи копии могут быть сделаны на неопределенный срок.
• Гранулярность – для непрерывно изменяемого аналогового значения, представляемого в цифровой форме, возникает ошибка квантования, которая представляет собой разницу в фактическом аналоговом значении и цифровом представлении, и это свойство цифровой связи известно как гранулярность.

Что такое дискретизация?

Аналоговую информацию легко преобразовать в цифровую: вы делаете это каждый раз, когда делаете цифровую фотографию, записываете звук на свой компьютер или разговариваете по мобильному телефону. Этот процесс называется аналого-цифровым преобразованием (АЦП) или, если говорить неформально, дискретизацией. Дискретизация просто означает «измерение с регулярными интервалами» – и это проще всего понять на примере.

Предположим, я разговариваю с вами по мобильному телефону. Звук моего голоса – это волны энергии, которые распространяются по воздуху на микрофон телефона, который преобразует их в электрические сигналы. Звуковые волны и сигналы представляют собой непрерывно изменяющиеся формы волны – они являются аналоговой информацией – и они выглядят как верхний график на диаграмме.

Художественное произведение: Верхнее изображение аналоговая звуковая волна. Средняя: низкая частота дискретизации дает грубое цифровое приближение к исходной волне. Внизу: удвоение частоты дискретизации дает более точную цифровую версию волны, но генерирует вдвое больше цифровой информации (данных), которую нам нужно хранить и передавать.

Сотовый телефон передает звук в цифровой форме, поэтому эти аналоговые волны необходимо преобразовать в числа. Как это происходит? Схема внутри телефона, называемая аналого-цифровым преобразователем, измеряет размер волн много раз в секунду и сохраняет каждое измерение в виде числа. На среднем рисунке вы можете видеть, что я превратил первый график в очень приблизительную гистограмму. Если каждый столбец представляет одну секунду времени, мы можем представить этот график с помощью девяти чисел (одно число для высоты каждого столбца): 5-7-7-5-1-1-3-3-5. Таким образом, сэмплируя (измеряя) звуковую волну один раз в секунду, мы успешно превратили нашу аналоговую звуковую волну в цифровую информацию. Мы могли бы посылать эти цифры по воздуху в виде радиоволн на другой телефон, который запустил бы процесс в обратном порядке и превратил бы числа в звук, который мы можем слышать.

Но вы видите проблему? Некоторая информация будет потеряна в процессе преобразования звука в цифры и обратно, потому что измерения, которые я провел, точно не отражают форму исходной волны: это только грубое приближение. Что я могу сделать по этому поводу? Я мог бы сделать больше измерений, измеряя звуковую волну в два раза чаще. Это означает удвоение так называемой частоты дискретизации. Теперь, как вы можете видеть на нижнем графике, я получаю в два раза больше измерений, и моя звуковая волна представлена ​​восемнадцатью числами: 6-7-7-8-8-7-7-5-2-1-1-2 -3-3-4-4-4-4. Чем больше я увеличиваю частоту дискретизации, тем точнее становится мое цифровое представление звука, но чем больше цифровой информации я создаю, тем больше нужно места для ее хранения.

Частота дискретизации и битрейт

Когда вы загружаете цифровую музыку, вам может быть предложено загрузить одну и ту же дорожку с так называемым разным битрейтом. Вообще говоря, битрейт – это количество информации, получаемой каждый раз, когда сэмплируется музыка. Таким образом, более высокая скорость передачи означает, что захватывается больше информации, а аналоговая информация более точно преобразуется в цифровую информацию. Музыкальные дорожки более высокого качества могут иметь более высокую скорость передачи данных, но дорожки займут гораздо больше места на вашем компьютере и займут больше времени для загрузки.

Как правило, музыка преобразуется в цифровом виде для компакт-дисков и дорожек MP3 с частотой дискретизации 44,1 кГц (около 44 000 раз в секунду). Почему такой высокий показатель? По техническим причинам, которые я не буду здесь вдаваться, частота дискретизации должна быть примерно в два раза выше самой высокой частоты звука в вашей волне, а поскольку человеческий слух ограничен примерно 20 кГц, это говорит о том, что нам нужна частота дискретизации не менее 40 кГц , Типичная скорость передачи для дорожек MP3 составляет около 128 кбит / с (128 000 двоичных цифр или бит в секунду), хотя дорожки более высокого качества имеют скорость передачи данных от 128 кбит / с до 256 кбит / с (до 256 000 бит в секунду).

Основные форматы аудио файлов

На самом деле форматов, с помощью которых можно читать аудио файлы, очень много. Но есть те, которые получили всеобщее признание. Все они делятся на три группы:

• аудиоформаты без сжатия;
• со сжатием без потерь;
• со сжатием с потерями.

Рассмотрим основные форматы аудио файлов:

1. WAV – первый аудио формат, который мог обрабатываться компьютерными программами на высоком профессиональном уровне. Недостаток – запись занимает слишком много места.
2. CD-диски – расширение .cda не поддается редактированию, однако его можно переформатировать и сохранить любой программой по обработке аудио.
3. MP3 кодек – универсальный формат, максимально сжимающий аудио файлы.
4. AIFF-файлы – формат поддерживает монофонические и стереофонические данные размером 8 и 16 бит, изначально разрабатывался для Macintosh, однако после дополнительных разработок может использоваться и на других площадках ОС.
5. OGG – популярный формат, однако имеет недостатки в виде использования собственных кодеков и декодеров и перегрузки системных ресурсов компьютера.
6. AMR – низкопробный аудиоформат.
7. Формат MIDI позволяет производить редактуру записи нажатием клавиш, изменением темпа, тональности, высоты, а также добавлением эффектов.
8. FLAC – формат, воспроизводящий аудио в высоком качестве.

Параметры аналоговых сигналов

Аналоговые сигналы меняются плавно и непрерывно с течением времени, поэтому их можно изобразить в виде гладкой кривой.

В природе подавляющее большинство процессов принципиально аналоговые. Например, звук — это изменение давления воздуха, которое можно преобразовать в электрическое напряжение с помощью микрофона. Подав это напряжение на вход осциллографа, вы можете увидеть график, аналогичный показанному на рисунке 4.1, то есть вы можете построить график изменения давления воздуха во времени.

Чтобы лучше представить аналоговую информацию, подумайте о традиционном автомобильном спидометре. По мере увеличения скорости автомобиля стрелка плавно перемещается по шкале от одного числа к другому. Другой пример — настройка на радиостанцию ​​в радиоприемнике: при повороте ручки принимаемая частота постепенно изменяется.

Большинство аналоговых сигналов являются циклическими или периодическими, например радиоволны, которые представляют собой высокочастотные колебания электромагнитного поля. Такие циклические аналоговые сигналы обычно характеризуются тремя параметрами.

• Амплитуда. Максимальное или минимальное значение сигнала, например высота волны.
• Частота. Количество циклических изменений сигнала в секунду. Частота измеряется в герцах (Гц); 1 Гц — это один цикл в секунду.
• Фаза. Положение волны относительно другой волны или относительно определенного момента времени, служащего ориентиром. Фаза обычно измеряется в градусах, и считается, что полный цикл составляет 360 градусов.

Почему вам нужно знать разницу между аналоговым и цифровым входом

Почему вам нужно различать два метода ввода?

Честно говоря, это различие важно для обработки сигналов схем. Вы должны знать об этом, чтобы избежать неправильного объединения одной системы с другой

Вы должны знать об этом, чтобы избежать неправильного объединения одной системы с другой.

Кроме того, аналоговый ввод имеет совершенно иное применение, чем цифровой ввод.

Если вы совершите ошибку, вы пойдете не в том направлении в двух наиболее важных элементах управления промышленным оборудованием:

Распределенная система управления (ДКС) и Программируемый логический контроллер (ПЛК).

Такие датчики, как абсолютные датчики, используются вместе с РСУ. DCS помогает в производственном процессе, регулируя поток материалов через завод.

Между тем, программируемый логический контроллер управляет поведением коммерческого оборудования.

Он получает сигналы (входы) от кнопок или переключателей, на которые нажимает человек.

Затем ПЛК выдает команды машинам для выполнения определенных задач, предусмотренных его программным обеспечением.

РСУ и ПЛК для цифровых и аналоговых систем — это не одно и то же.

Что такое аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал – это любой непрерывный сигнал, для которого изменяющаяся во времени характеристика (переменная) является представлением некоторой другой изменяющейся во времени величины. Иначе говоря, это информация, которая непрерывно изменяется во времени.

В аналоговом звуковом сигнале мгновенное напряжение непрерывно поменяется в зависимости от давления звуковых волн. Он имеет отличия от цифрового сигнала, где перманентная величина представляет собой последовательность дискретных значений. Такая величина может принимать только одно из конечного числа значений.

Примером аналогового сигнала может служить восприятие человеческим мозгом проезжающего автомобиля. В случае, если бы его положение менялось каждые 5 секунд, аварии было бы не избежать.

Аналоговый тип сигнала непосредственно подвергается воздействию электронных шумов и искажений. Они привносятся каналами связи и операциями обработки сигналов. Они запросто могут ухудшать отношение сигнал/шум (ОСШ). Напротив, цифровые сигналы обладают конечным разрешением. Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму вносит в сигнал низкоуровневый шум квантования. В цифровой форме сигнал может быть обработан или передан без внесения значительного дополнительного шума или искажений. В аналоговых системах трудно обнаружить, когда случается такое ухудшение. Тем не менее в цифровых системах отклонения и ухудшения могут не только обнаружиться, но и исправляться.

Самым серьёзным минусом аналоговых сигналов по сравнению с цифровой передачей является то, что аналоговый тип сигнала всегда содержит шум. По мере того, как сигнал передается, обрабатывается или копируется, неизбежно наличие шума, который проникает в путь прохождения сигнала. Будет происходить накопление шума как потери при генерации сигнала, постепенно и необратимо ухудшая отношение сигнал/шум. Это будет до тех пор, пока в крайних случаях сигнал не будет перегружен. Шум может проявляться как «шипение» и интермодуляционные искажения в аудиосигналах или «снег» в видеосигналах. Потери при генерации сигнала необратимы, поскольку нет надежного способа отличить шум от сигнала, отчасти потому, что усиление сигнала для восстановления ослабленных частей сигнала также усиливает шум.

Шумы аналоговых сигналов можно минимизировать благодаря экранированию, надежному подключению и использованию кабелей определенных типов, как коаксиальная или витая пара.

Любой тип информации может передаваться аналоговым сигналом. Нередко такой сигнал является измеренным откликом на изменения физических явлений, таких как звук, свет, температура, давление или положение. Физическая переменная преобразуется в аналоговый сигнал через преобразователь. К примеру, звук, который падает на диафрагму микрофона, вызывает соответствующие колебания тока. Ток генерируется катушкой в электромагнитном микрофоне. Это также может быть напряжение, которое создаётся конденсаторным микрофоном. Напряжение или ток называются «аналогом» звука.

Выводы сайт

1. Аналоговый сигнал непрерывен, цифровой — дискретен.
2. При передаче аналогового сигнала выше риск забивания канала помехами.
3. Аналоговый сигнал избыточен.
4. Цифровой сигнал фильтрует помехи и восстанавливает исходные данные.
5. Цифровой сигнал передается в зашифрованном виде.
6. Несколько цифровых сигналов можно послать вместо одного аналогового.

Аналоговый сигнал –
сигнал данных, у которого каждый из
представляющих параметров описывается
функцией времени и непрерывным множеством
возможных значений.

Различают два
пространства сигналов – пространство
L (непрерывные сигналы), и пространство
l (L малое) – пространство последовательностей.
Пространство l (L малое) есть пространство
коэффициентов Фурье (счетного набора
чисел, определяющих непрерывную функцию
на конечном интервале области определения),
пространство L – есть пространство
непрерывных по области определения
(аналоговых) сигналов. При некоторых
условиях, пространство L однозначно
отображается в пространство l (например,
первые две теоремы дискретизации
Котельникова).

Аналоговые сигналы
описываются непрерывными функциями
времени, поэтому аналоговый сигнал
иногда называют непрерывным сигналом.
Аналоговым сигналам противопоставляются
дискретные (квантованные, цифровые).
Примеры непрерывных пространств и
соответствующих физических величин:

прямая:
электрическое напряжение

окружность:
положение ротора, колеса, шестерни,
стрелки аналоговых часов, или фаза
несущего сигнала

отрезок:
положение поршня, рычага управления,
жидкостного термометра или электрический
сигнал, ограниченный по амплитуде
различные многомерные пространства:
цвет, квадратурно-модулированный
сигнал.

Свойства аналоговых
сигналов в значительной мере являются
противоположностью свойств квантованных
или цифровых сигналов.

Отсутствие чётко
отличимых друг от друга дискретных
уровней сигнала приводит к невозможности
применить для его описания понятие
информации в том виде, как она понимается
в цифровых технологиях. Содержащееся
в одном отсчёте “количество информации”
будет ограничено лишь динамическим
диапазоном средства измерения.

Отсутствие избыточности.
Из непрерывности пространства значений
следует, что любая помеха, внесенная в
сигнал, неотличима от самого сигнала
и, следовательно, исходная амплитуда
не может быть восстановлена. В
действительности фильтрация возможна,
например, частотными методами, если
известна какая-либо дополнительная
информация о свойствах этого сигнала
(в частности, полоса частот).

Применение:

Аналоговые сигналы
часто используют для представления
непрерывно изменяющихся физических
величин. Например, аналоговый электрический
сигнал, снимаемый с термопары, несет
информацию об изменении температуры,
сигнал с микрофона – о быстрых изменениях
давления в звуковой волне, и т.п.