Приветствую вас, мои дорогие подписчики и все желающие выяснить разницу и что такое цифровой и аналоговый сигнал. Это один из самый часто задаваемых вопросов, поэтому я постараюсь сделать свой рассказ максимально доступным и понятным, по возможности исключив из него сложную научную терминологию.
Для начала давайте определимся с понятием и типом сигнала, ведь он может быть световой, звуковой, электрический. Думаю, что последний достоин наибольшего внимания в моем компьютерном блоге. О нем мы и будем разговаривать, а остальные я так же задействую в качестве примера.
Многим очень трудно представит себе электрический сигнал, поступающий по проводам, но благодаря такому устройству как осциллограф мы увидим, что это такое. В случае с аналоговым мы будем наблюдать синусоиду, а цифровой будет представлен как прямоугольные зубцы со стены крепостной стены. Почему так происходит, давайте разберемся.
Сигнал, создаваемый по образу и подобию
С аналоговыми сигналами мы сталкиваемся постоянно и наиболее эффектно их можно продемонстрировать с помощью виниловой музыкальной пластинки. На ней звук записан в виде извилистой борозды.
Идущая по ней игла проигрывателя повторяет контур и передает свои движения на устройство, издающее звук. Раньше, в граммофоне для этого использовался раструб, усиливавший амплитуду колебаний и превращавший их в звук.
Можно сказать, что на пластинке был записан именно аналоговый сигнал в чистом виде. И это подводит нас к мысли о том, что он представляет собой информацию о волновом процессе, параметрами которого являются амплитуда (громкость) и частота (тональность звука).
Здесь я хочу сделать научное отступление.
Образованные люди знают, что звук и свет, тепло и УФ излучение и радиосигналы – это все волны определенной частоты. Создавая подобные колебания, мы получаем их аналог (или аналоговый сигнал).
Продолжим рассматривать нашу виниловую пластинку. Мы знаем что граммофон – это позапрошлый век, и со временем он превратился в электроаппаратуру. Что добавилось?
Возле иглы поставили пьезокристалл, который под действием механических колебаний выдавал электрический ток, который уже можно передавать. Его напряжение изменялось такой же частотой и амплитудой, как и звуковой дорожке пластинки. Ток кристалла был ну очень маленький и требовал усиления.
С такой обработкой отлично справлялся соответствующий блок. На выходе мы получали ток, с той же частотной характеристикой, но пропорционально увеличенной амплитудой, которая соответствует большему напряжению.
Такое напряжение уже способно смещать сердечник в электромагнитной катушке динамика, заставляя его мембрану колебаться… Правильно, с такой же частотой и амплитудой.
Выходит, сигнал называется аналоговым, потому что он точно повторяет параметры, которые следует передать. И с ним мы сталкиваемся повсеместно:
- вы сейчас читаете тест. В нем есть буквы-сигналы, аналогичные определенным звукам. А слова, которые вы мысленно произносите при этом – аналоги предметов или действий;
- любая картина, рисунок или фотография – аналог того, что мы видим;
- звук, которые превращается в радиоволны FM приемника так же аналоговый сигнал.
Весь мир в двух цифрах
Теперь настало время разобраться с цифровым сигналом. И здесь сразу стоит оговорить, о каких цифрах идет речь. Всего о двух:
- 0, или «ноль» это отсутствие сигнала (напряжения, если мы говорим о передаче по проводам);
- 1, или «единица», сигнал подается (напряжение в сети есть, причем не имеет значения какое оно);
Поэтому, рассматривая цифровой сигнал на экране осциллографа, мы видим не плавно изменяющуюся линию, а периодически возникающие прямоугольные «зубцы», верхняя линия которых соответствует значению подаваемого напряжения.
Это и есть «единица», или сигнал. А в промежутке между ними линия находится на нуле, напряжения нет. Такой вид называется дискретным, состоящим из отдельных элементов.
Самым простым примером цифрового сигнала является азбука Морзе. Закодированные с помощью нее сообщения можно передавать по кабелю, звуком, светом или записав на ленте телеграфа.
Но у нас сейчас век цифровых технологий и даже ребенок знает, что с помощью нулей и единиц можно записать любую информацию, используя двоичный код. А как это можно сделать, знают лишь специалисты. Здесь используется сложная система кодов, описывающая, как нужно читать последовательность импульсов, и какая информация в них описана.
Например, когда речь идет о музыке, аналоговая синусоида колебаний звука разбивается на отдельные временные участки и для каждого из них определяется значение напряжения на данный момент. Чем меньше такие промежутки (частота дискретизации), тем более точно можно описать исходную синусоиду, но она уже получится в виде множества ступенечек.
Оцифровка звука используется повсеместно (в компьютерах, в мобильной связи) поэтому для облегчения данной задачи существует два типа устройств:
- аналогово-цифровой преобразователь (АЦП);
- цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).
Пример со звуком наиболее ярко показывает, как можно превратить аналоговый сигнал в цифровой и наоборот. Но в реальности цифровой сигнал имеет гораздо больше возможностей. Ведь цифрой можно описать и изображение, задав для каждого отдельного пикселя значения насыщенности RGB составляющих. Или передать детальную информацию о параметрах работы устройства.
Сравниваем сигналы
На практике разницу с цифровым и аналоговым сигналом можно ощутить, сравнивая регулятор громкости в виде крутящейся ручки или в виде сенсорных кнопок. В первом, аналоговом случае, мы сможем изменять параметр более плавно, а во втором (цифровом) более точно.
Но если посмотреть глубже, то отличий между цифровым и аналоговым сигналом намного больше. Сначала опишу особенности аналогового:
- для передачи сигнала не требуются кодировщики, он идет напрямую;
- различные помехи могут исказить сигнал;
- на больших расстояниях происходит затухание сигнала.
Теперь выделю преимущества цифрового:
- стабильный сигнал, который можно передавать на любые расстояния без потери качества;
- более широкий «ассортимент» типов передаваемой информации (видео, фото, звук, команды управления);
- высокая пропускная способность и возможность передачи нескольких информационных потоков по одному каналу;
- возможность кодирования позволяет повысить уровень информационной безопасности;
- многообразие способов записи и хранения сигналов, компактность носителей;
Понятно, что цифра выигрывает, как более эффективный способ передачи сигнала. Неслучайно этот способ преобразования и трансляции информации на сегодня является самым прогрессивным и распространенным
На этом мое повествование про цифровой и аналоговый сигнал окончено.
Надеюсь, что теперь вы имеете максимально четкое представление о них.
На этом все, до новых встреч на этом сайте и всем удачи.
