Sygnał cyfrowy i analogowy: jakie są podobieństwa i różnice, zalety i wady?

Mając do czynienia z transmisją telewizyjną i radiową, a także nowoczesnymi formami komunikacji, bardzo często można spotkać takie pojęcia jak „Sygnał analogowy” i „Sygnał cyfrowy”. Dla ekspertów nie ma w tych słowach tajemnicy, ale dla osób nieświadomych różnica między „cyfrą” a „analogiem” może być całkowicie nieznana. A jednak istnieje bardzo znacząca różnica.

Kiedy mówimy o sygnale, zwykle mamy na myśli oscylacje elektromagnetyczne, które indukują pole elektromagnetyczne i powodują fluktuacje prądu w antenie odbiornika. Na podstawie tych wibracji urządzenie odbiorcze - telewizor, radio, krótkofalówka lub telefon komórkowy - stanowi „pomysł” na temat tego, który obraz ma zostać wyświetlony (jeśli jest sygnał wideo) i jakie dźwięki powinien towarzyszyć ten sygnał wideo.

W każdym razie sygnał stacji radiowej lub wieży łączności ruchomej może pojawić się zarówno w formie cyfrowej, jak i analogowej. W końcu na przykład sam dźwięk jest sygnałem analogowym. W stacji radiowej dźwięk odbierany przez mikrofon jest przetwarzany na wspomniane już fale elektromagnetyczne. Im wyższa częstotliwość dźwięku, tym wyższa częstotliwość oscylacji na wyjściu, i im głośniej mówi głośnik, tym większa amplituda.

Powstałe fale elektromagnetyczne lub fale rozprzestrzeniają się w przestrzeni za pomocą anteny transmisyjnej. Aby zapobiec zatykaniu się eteru hałasem o niskiej częstotliwości oraz aby umożliwić różnym stacjom radiowym pracę równoległą bez zakłócania się wzajemnie, wibracje wynikające z wpływu dźwięku są sumowane, to znaczy „nakładają się” na inne wibracje o stałej częstotliwości. Ostatnia częstotliwość nazywana jest „nośną” i właśnie na jej podstawie dostroimy odbiornik radiowy, aby „wychwycić” sygnał analogowy stacji radiowej.

Proces odwrotny zachodzi w odbiorniku: częstotliwość nośna jest oddzielona, ​​a fale elektromagnetyczne odbierane przez antenę są przekształcane w fale dźwiękowe, a z głośnika słychać znajomy głos głośnika.

W procesie przesyłania sygnału audio ze stacji radiowej do odbiornika wszystko może się zdarzyć. Mogą wystąpić zakłócenia innych firm, częstotliwość i amplituda mogą ulec zmianie, co oczywiście wpłynie na dźwięki emitowane przez radio. Wreszcie, sam nadajnik i odbiornik wprowadzają pewien błąd podczas konwersji sygnału. Dlatego dźwięk odtwarzany przez analogowy odbiornik radiowy zawsze ulega pewnym zniekształceniom. Pomimo zmian, głos może być w pełni odtworzony, ale w tle będzie syczenie lub nawet świszczący oddech spowodowany zakłóceniami. Im mniej pewny odbiór, tym głośniejsze i wyraźniejsze będą te zewnętrzne efekty hałasu.

Ponadto naziemny sygnał analogowy ma bardzo niski stopień ochrony przed nieautoryzowanym dostępem. W przypadku publicznych stacji radiowych nie ma to oczywiście znaczenia. Ale podczas korzystania z pierwszych telefonów komórkowych był jeden nieprzyjemny moment związany z faktem, że prawie każdy zewnętrzny odbiornik radiowy można łatwo dostroić do pożądanej fali, aby podsłuchiwać rozmowę telefoniczną.

Nadawanie analogowe ma takie wady. Z tego powodu na przykład telewizja w niedalekiej przyszłości zapowiada się w pełni cyfrowa.

Komunikacja cyfrowa i transmisje są uważane za bardziej chronione przed zakłóceniami i wpływami zewnętrznymi. Chodzi o to, że przy użyciu „liczb” sygnał analogowy z mikrofonu w stacji nadawczej jest szyfrowany w postaci kodu cyfrowego. Nie, oczywiście przepływ liczb i liczb nie rozciąga się na otaczającą przestrzeń. Po prostu dźwiękowi o określonej częstotliwości i głośności przypisywany jest kod z impulsów radiowych. Czas trwania i częstotliwość impulsów jest z góry określony - jest taki sam zarówno dla nadajnika, jak i odbiornika.Obecność impulsu odpowiada jedności, brak zeru. Dlatego takie połączenie nazwano „cyfrowym”.

Nazywa się urządzenie, które przekształca sygnał analogowy w kod cyfrowy przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC). A urządzenie zainstalowane w odbiorniku i przetwarzające kod na sygnał analogowy, odpowiadający głosowi twojego przyjaciela w dynamice telefonu komórkowego GSM, nazywa się przetwornikiem cyfrowo-analogowym (DAC).

Podczas transmisji sygnału cyfrowego błędy i zniekształcenia są praktycznie eliminowane. Jeśli impuls stanie się trochę silniejszy, dłuższy lub odwrotnie, nadal będzie rozpoznawany przez system jako jednostka. A zero pozostanie zerowe, nawet jeśli na jego miejscu pojawi się jakiś przypadkowy słaby sygnał. Nie ma innych wartości dla ADC i DAC, takich jak 0,2 lub 0,9 - tylko zero i jeden. Dlatego zakłócenia w komunikacji cyfrowej i nadawaniu prawie nie mają wpływu.

Ponadto „figura” jest również lepiej chroniona przed nieuprawnionym dostępem. Rzeczywiście, aby DAC urządzenia mógł odszyfrować sygnał, konieczne jest, aby „znał” kod deszyfrujący. ADC wraz z sygnałem może również przesyłać adres cyfrowy urządzenia wybranego jako odbiornik. Zatem nawet jeśli sygnał radiowy zostanie przechwycony, nie można go rozpoznać z powodu braku przynajmniej części kodu. Jest to szczególnie prawdziwe. dla telefonii komórkowej.

Więc tutaj różnice między sygnałami cyfrowymi i analogowymi:

1) Sygnał analogowy może być zniekształcony przez szum, a sygnał cyfrowy może być w ogóle zatkany szumem lub pochodzić bez zniekształceń. Sygnał cyfrowy jest zdecydowanie obecny lub całkowicie nieobecny (zero lub jeden).

2) Sygnał analogowy jest dostępny do odbioru przez wszystkie urządzenia działające na tej samej zasadzie co nadajnik. Sygnał cyfrowy jest niezawodnie chroniony kodem; trudno go przechwycić, jeśli nie jest przeznaczony dla Ciebie.