Typy signálov. Analógový a digitálny signál. Typy signálov a ako to funguje

Akýkoľvek signál, analógové alebo digitálne je elektromagnetické oscilácie, ktoré sú distribuované s určitou frekvenciou, v závislosti na tom, ktorý signál sa prenáša, zariadenie prijímajúce tento signál prekladá do textových, grafických alebo zvukových informácií, čo je vhodné vnímať užívateľa alebo samotné zariadenie. Napríklad televízor alebo rádiový signál, veža alebo rozhlasová stanica môže byť prenášaná a analógová a v danom momente digitálny signál. Prijímacie zariadenie, prijímanie daného signálu, premieňa ho na obrázok alebo zvuk, dopĺňajúce textové informácie (moderné rádiové prijímače).

Zvuk sa prenáša v analógovej forme a cez prijímacie zariadenie sa konvertuje na elektromagnetické oscilácie a ako už bolo uvedené, oscilácie sú distribuované s určitou frekvenciou. Čím vyššia je zvuková frekvencia, tým vyššie je oscilácie, čo znamená, že zvuk na výstup bude hlasnejší. Všeobecne platí, že analógový signál nepretržite rozprestiera, digitálny signál je prerušovane (diskrétny).

Pretože analógový signál je neustále rozložený, potom sú oscilácie zhrnuté a nosná frekvencia sa vyskytuje na výstupu, ktorý je v tomto prípade hlavné a prijímač je nakonfigurovaný. V samotnom prijímači sa táto frekvencia oddelí od iných oscilácie, ktoré sa už transformujú na zvuk. K zjavným nedostatkom prenosu pomocou analógového signálu zahŕňajú - veľký počet rušení, nízka bezpečnosť prenášaného signálu, ako aj veľké množstvo prenášaných informácií, ktorého časť je zbytočná.

Ak hovoríme o digitálnom signáli, kde sa údaje prenášajú diskretne, stojí za to zdôrazniť svoje explicitné výhody:

vysoká úroveň ochrany prenášaných informácií z dôvodu jeho šifrovania;
jednoduchosť prijímania digitálneho signálu;
nedostatok outsiderov "hluk";
digitálne vysielanie môže poskytnúť obrovské množstvo kanálov;
vysoká kvalita prenosu - Digitálny signál poskytuje filtrovanie prijaté dáta;

Ak chcete previesť analógový signál do digitálneho a naopak, špeciálne zariadenia sa aplikujú - analógovo-digitálny konvertor (ADC) a digitálny analógový konvertor (DAC). ADC je inštalovaný v vysielači, DAC je nainštalovaný v prijímači a konvertuje diskrétny signál do analógu.

Pokiaľ ide o bezpečnosť, prečo je digitálny signál viac chránený ako analóg. Digitálny signál sa prenáša v šifrovanej forme a zariadenie, ktoré prijíma signál, musí mať kód na dešifrovanie signálu. Stojí tiež za zmienku, že ADC môže tiež prenášať digitálnu adresu prijímača, ak je signál zachytený, nebude možné úplne rozlúštiť, tón, pretože neexistuje žiadna časť kódu - tento prístup je široko používaný Mobilná komunikácia.

Budeme sumarizovať hlavný rozdiel medzi analógovým a digitálnym signálom spočíva v štruktúre vysielaného signálu. Analógové signály sú kontinuálnym prúdom oscilácie s meniacou amplitúdenou a frekvenciou. Digitálny signál je diskrétnymi osciláciou, ktorých hodnoty závisia od vysielacieho média.

Informačný signál - Fyzický proces, ktorý má pre osobu alebo technické zariadenie infohodnotu. Môže to byť kontinuálne (analógové) alebo diskrétne

Termín "signál" je veľmi často identifikovaný s koncepciami "údajov" (dát) a "Informácie". Tieto koncepty sú skutočne prepojené a neexistujú jeden bez druhého, ale súvisia s rôznymi kategóriami.

Signál- Toto je informačná funkcia, ktorú posolstvo o fyzikálnych vlastnostiach, stavu alebo správaniu akéhokoľvek fyzického systému, objektu alebo prostredia, ale účelom spracovateľských signálov možno považovať za extrakciu určitých informácií o informáciách, ktoré sa zobrazujú v týchto signáloch (krátko - užitočné alebo cieľové informácie) a konverzia Tieto informácie sú vo forme, vhodné na vnímanie a ďalšie použitie.

Informácie sa prenášajú vo forme signálov. Signál je fyzický proces prepravujúcimi informácia. Signál môže byť zvuk, svetlo, vo forme poštového odchodu atď.

Signál je materiálny nosič informácií, ktorý sa prenáša zo zdroja pre spotrebiteľa. Môže byť diskrétny a kontinuálny (analógový)

Analógový signál- dátový signál, v ktorom je každý z reprezentujúcich parametrov opísaný časovým funkciou a nepretržitým počtom možných hodnôt.

Analógové signály sú opísané kontinuálnymi časovými funkciami, takže analógový signál sa niekedy nazýva kontinuálny signál. Analógové signály sú proti diskrétnemu (kvantované, digitálne).

Príklady kontinuálnych priestorov a súvisiacich fyzikálnych množstiev: (Direct: Elektrické napätie; Kruh: Poloha rotora, kolesá, ozubených kolies, šípov analógových hodín alebo nosnej fázy; segment: piestová poloha, riadiaca páka, tekutý teplomer alebo elektrický signál, obmedzený amplitúde rôznych multidimenzionálnych priestorov: farebné, kvadrature-modulovaný signál.)

Vlastnosti analógových signálov sú do značnej miery opak vlastností kvantifikovaného alebo digitálnehosignály.

Absencia diskrétnych úrovní signálu jasne odlíšiteľná od seba vedie k nemožnosti uplatňovať koncepciu informácií na jeho opis, ako je chápaný v digitálnych technológiách. "Množstvo informácií" obsiahnutých v jednom odkaze bude obmedzený len dynamickým rozsahom merania.

Nedostatok nadbytočnosti. Z kontinuity hodnôt hodnôt vyplýva, že akékoľvek rušenie zadané do signálu je nerozoznateľné od samotného signálu, a preto nie je možné obnoviť počiatočnú amplitúdu. V skutočnosti je filtrovanie možné, napríklad frekvenčnými metódami, ak je známe ďalšie informácie o vlastnostiach tohto signálu (najmä frekvenčné pásmo).

Aplikácia:

Analógové signály sa často používajú na reprezentujúcou meniacimi sa fyzikálnymi množstvami. Napríklad analógový elektrický signál, ktorý je odstránený z termočlánku, nesie informácie o zmene teploty, signál z mikrofónu - o rýchlych zmenách tlaku v zvukovej vlnu a podobne.

Diskrétny signálskladá sa z počítateľnej sady (t.j. takáto sada, ktorej prvky môžu byť prepočítané) prvky (označte - informačné prvky). Napríklad signál "tehál" je diskrétny. Pozostáva z nasledujúcich dvoch prvkov (to je syntaktická charakteristika tohto signálu): červený kruh a biely obdĺžnik vo vnútri kruhu, umiestnený horizontálne v strede. Je vo forme diskrétneho signálu, že informácie sú zastúpené, že čitateľ je teraz zvládnutý. Je možné zvoliť nasledujúce prvky: časti (napríklad "informácie"), pododdiely (napríklad "vlastnosti"), odseky, návrhy, oddelené frázy, slová a jednotlivé príznaky (písmená, čísla, interpunkčné znamienka atď.) . Tento príklad ukazuje, že v závislosti od pragmatického signálu môžete alokovať rôzne informačné prvky. V skutočnosti, väčšie informačné prvky, ako sú časti, pododdiely, samostatné odseky, sú dôležité pre osobu, ktorá študuje počítačovú vedu na tomto texte. Umožňujú mu ľahšie navigovať sa v štruktúre materiálu, je lepšie ho absorbovať a pripraviť sa na skúšku. Pre tých, ktorí pripravili tento metodický materiál, okrem týchto informačných prvkov, napríklad menšie, napríklad samostatné návrhy, s pomocou ktorej jedna alebo iná myšlienka a ktorá implementuje jednu alebo inú metódu dostupnosti materiálu. Sada najviac "malých" prvkov diskrétneho signálu sa nazýva abeceda a samotný diskrétny signál sa tiež nazýva správa.

Diskrétnosť je kontinuálna konverzia signálu na diskrétne (digitálne).

Rozdiel medzi diskrétnou a nepretržitou prezentáciou informácií je jasne viditeľný v príklade hodín. V elektronických hodinách s digitálnym voličom sa zdá, že informácie sú diskrétne - čísla, z ktorých každý je zjavne odlišný od seba. V mechanických hodinách s šípkou sú informácie kontinuálne - polohy oboch šípov a dve rôzne polohy šípky nie sú vždy jasne rozlišuje (najmä ak existujú žiadne minúty divízie na dial).

Kontinuálny signálOdráža sa v niektorých fyzických množstvách, ktoré sa líšia v určenom časovom intervale, napríklad vo formáte alebo sily zvuku. Vo forme nepretržitého signálu sú tieto informácie prezentované pre tých, ktorí sa zúčastňujú na počítačovej vede a prostredníctvom zvukových vĺn (inými slovami, hlas lektora), ktoré sú nepretržité, vnímajú materiál.

Ako uvidíme v budúcnosti, diskrétny signál je lepší transformovať, preto má výhody oproti nepretržitej. Zároveň v technických systémoch a v reálnych procesoch prevláda nepretržitý signál. To núti vyvíjajúce metódy pre konverziu nepretržitého signálu na diskrétnu. \\ T

Ak chcete previesť nepretržitý signál na diskrétny, sa nazýva postup kvantizácia.

Digitálny signál je dátový signál, v ktorom je každý z reprezentujúcich parametrov opísaný diskrétnym časovým funkciou a konečnou sadou možných hodnôt.

Diskrétny digitálny signál je ťažšie prenášať cez dlhé vzdialenosti ako analógový signál, takže je vopred modulovaný na strane vysielača a demodulovať na strane informácií prijímača. Použitie v digitálnych systémoch overovacích algoritmov a obnovenie digitálnych informácií vám umožňuje výrazne zvýšiť spoľahlivosť prenosu informácií.

Komentár. Treba mať na pamäti, že skutočný digitálny signál je analógový vo svojej fyzickej povahe. Vzhľadom na hluk a zmeny parametrov prenosových vedení má amplitúdy kolísanie, fázové / frekvencie (jitter), polarizáciu. Tento analógový signál (pulz a diskrétny) je však obdarený vlastnosťami čísla. V dôsledku toho je možné použiť numerické metódy (počítačové spracovanie).

Analógové, diskrétne a digitálne signály

Úvod do spracovania digitálneho signálu

Spracovanie digitálneho signálu (COS alebo DSP - spracovanie digitálneho signálu) je jedným z najnovších a najsilnejších technológií, ktoré sa aktívne zavádzajú do širokej škály oblastí vedy a techniky, ako sú komunikácie, meteorológia, radar a hydrolykácia, lekárska zobrazovacia vizualizácia, Digitálne audio a televízne vysielanie, skúmanie ropných a plynových polí atď. Je možné povedať, že existuje rozšírený a hlboký prienik technológií spracovania digitálnych signálov vo všetkých oblastiach ľudskej činnosti. Technológia TSS dnes odkazuje na počet základných vedomostí, že vedci a inžinieri sú potrební bez výnimky.

Signály

Aký je signál? V najčastejšie znení, táto závislosť jednej hodnoty od druhého. Tí. Z matematického hľadiska je signál funkciou. Najčastejšie závisí od časových závislostí. Fyzická povaha signálu môže byť odlišná. Veľmi často je to elektrické napätie, menej často - prúd.

Formulár zobrazenia signálu:

1. dočasné;

2. spektrálna (vo frekvenčnej oblasti).

Náklady na spracovanie digitálnych dát sú menšie ako analógové a naďalej klesá a výkon výpočtových operácií sa nepretržite zvyšuje. Je tiež dôležité, aby sa systémy TSS vyznačovali vysokou flexibilitou. Môžu byť doplnené novými programami a preprogramom na vykonávanie rôznych operácií bez zmeny zariadenia. Preto záujem o vedecké a aplikované otázky spracovania digitálneho signálu sa zvyšuje vo všetkých odvetviach vedy a techniky.

Predslov na spracovanie digitálneho signálu

Diskrétne signály

Podstatou digitálneho spracovania je, že fyzikálny signál(Napätie, prúd, atď) sa prevedie na sekvenciu číslaktorý sa potom podrobí matematické transformácie vo WU.

Analógové, diskrétne a digitálne signály

Pôvodný fyzický signál je nepretržitá funkcia času. Tieto signály definované pri všetkých chvíľach t analógový.

Aký signál sa nazýva digitálny? Zvážte určitý analógový signál (obr. 1.1 A). Je definovaný nepretržite v celom časovom intervale. Predpokladá sa, že analógový signál je absolútne presný, ak nie je potrebné vziať do úvahy chyby v meraní.

Obr. 1.1 a) Analógový signál

Obr. 1.1 b) Diskretizovaný signál

Obr. 1.1 c) Šceptovaný signál

Ak chcete získať, musíte digitálny signál, musíte minúť dve operácie - diskretizácia a kvantizácia. Proces konverzie analógového signálu k sekvencii vzoriek sa nazýva diskrétnosť A výsledok takejto transformácie je diskrétny signál.. Arr. vzorkovanie pozostáva z náhradu vzorky z analógového signálu (obr. 1.1 b), ktorý každý prvok nazýva rozvrhzostane v čase z priľahlých vzoriek v určitom intervale T.Zavolal interval odberu vzoriek alebo (pretože odber vzoriek je častejšie nezmenený) - obdobie odberu vzoriek. Výška diskrekčného obdobia sa nazýva výberová frekvenciaa je definovaný ako:

(1.1)

Pri spracovaní signálu vo výpočtovom zariadení je jeho odkaz prezentovaný vo forme binárnych čísel, ktoré majú obmedzený počet vypúšťaní. V dôsledku toho môže počítať iba konečný súbor hodnôt, a preto pri prezeraní signálu je jeho zaoblenie nevyhnutne. Proces konverzie vzoriek signálu v číslach sa nazýva kvantizácia. Z týchto chýb zaokrúhľovania sa nazývajú chyby alebo kvantizácia šumu. T. OB., Kvantizácia je priniesť úrovne diskrécieho signálu na určitú mriežku (obr. 1.1 b), častejšie obvyklým zaokrúhľovaním smerom k viac. Diskrétny čas a kvantifikovaný signál signál a bude digitálny.

Podmienky, za ktorých je možné úplne obnoviť analógový signál podľa svojho digitálneho ekvivalentu, pri zachovaní celých informácií vytvorených v signáli, sú vyjadrené Nyquist teorems, Kotelnikov, Shannon, ktorých esencia je takmer rovnaká. Na odber vzoriek Analógový signál s úplnými ukladacími informáciami vo svojom digitálnom ekvivalente musia byť maximálne frekvencie v analógovom signáli najmenej menej ako polovica vzorkovacej frekvencie, to znamená, že f max £ (1/2) f d, t.j. V jednej dobe maximálnej frekvencie by malo byť aspoň dva referenčné. Ak je táto podmienka rozbitá, v digitálnom signáli je maskovací účinok (substitúcia) platných frekvencií nižšími frekvenciami. V tomto prípade sa v digitálnom signáli, namiesto skutočnej, "zdanlivá" frekvencia sa zaznamenáva, a preto sa zhodnocovanie skutočnej frekvencie v analógovom signáli stane nemožným. Získaný signál bude vyzerať, ak sa frekvencie podkladom polovicu vzorkovacej frekvencie odrazili z frekvencie (1/2) F D do spodnej časti spektra a boli uložené na frekvenciách, ktoré sú už prítomné v tejto časti spektra. Tento efekt sa nazýva impozantný spektráalebo Aliasing (Aliasing). Vizuálny príklad aliasing môže slúžiť ako ilúzia, pomerne sa často nachádzajú vo filme - koleso vozidla sa začína otáčať proti jeho pohybu, ak existuje viac ako polovica otáčky medzi po sebe idúcimi rámami (analóg vzorkovacej frekvencie).

Konverzia digitálneho signálu Posadený analógovými digitálnymi konvertormi (ADC). Spravidla používajú binárny systém s určitým počtom vypúšťaní v jednotnom meradle. Zvýšenie počtu vypúšťaní zvyšuje presnosť merania a rozširuje dynamický rozsah meraných signálov. Vzhľadom na nedostatok vypúšťaní informácií o ADC je neuveriteľná a existujú len odhady vznikajúcej chyby zaokrúhľovania, napríklad prostredníctvom hlukového výkonu generovaného chybou pri poslednom vypúšťaní ADC. Na tento účel sa používa koncepcia pomeru "signálu / hluk" - pomer signálu výkonu na šumu (v decibeloch). Najčastejšie používané 8-, 10-, 12-, 16-, 20- a 24 ADC vypúšťaním. Každé ďalšie absolutórium zlepšuje pomer signálu k šumu na 6 decibeloch. Zvýšenie počtu vypúšťaní však znižuje rýchlosť odberu vzoriek a zvyšuje náklady na zariadenie. Dôležitým aspektom je aj dynamický rozsah definovaný maximálnou a minimálnou hodnotou signálu.

Spracovanie digitálnych signálov Vykonávané buď špeciálnymi procesormi alebo univerzálnym počítačom a počítačmi pre špeciálne programy. Najjednoduchšie na zváženie lineárny Systémy. Lineárny Systémy sa nazývajú princíp superpozície (odpoveď na súčet vstupných signálov sa rovná súčtu odpovedí na každý signál oddelene) a jednotnosť (zmena v amplitúde vstupného signálu spôsobuje proporcionálnu zmenu výstupného signálu).

Ak vstupný signál X (T-T 0) generuje jednoznačný výstupný signál Y (T-T 0) s akoukoľvek snímkou \u200b\u200bT 0, potom sa systém nazýva invariantný včas. Jeho vlastnosti je možné preskúmať v ľubovoľných ľubovoľných okamihoch času. Ak chcete opísať lineárny systém, zadá sa špeciálny vstupný signál - jediný impulz (Funkcia pulzu).

Jediný impulz (jeden počet) u 0(n.) (Obr. 1.2):

Obr. 1.2. Jediný impulz

Na základe superpozičných vlastností a homogenity môže byť akýkoľvek vstupný signál reprezentovaný ako súčet impulzov dodávaných v rôznych časových bodoch a vynásobené zodpovedajúcimi koeficientmi. Výstupným signálom systému v tomto prípade je súčtom odpovedí na tieto impulzy. Odpoveď na jeden impulz (pulz s jednou amplitúdenou) charakteristický systém impulzovh (n). Znalosť impulzovej charakteristiky vám umožní analyzovať prechod cez diskrétny systém akéhokoľvek signálu. Skutočne, ľubovoľný signál (X (n)) môže byť reprezentovaný ako lineárna kombinácia jednotlivých vzoriek.

Analógový signál - dátový signál, v ktorom je každý z reprezentujúcich parametrov opísaný časovým funkciou a nepretržitým počtom možných hodnôt.

Existujú dva signály priestory - priestor L (kontinuálne signály) a priestor L (L Malý) je priestor sekvencií. Priestor L (L SMALL) K dispozícii je Fourier Coefficient priestor (počítané vytáčanie čísel, ktoré určujú nepretržitú funkciu v konečnom intervale oblasti definície), priestor L je priestor kontinuálnej v oblasti definície oblasti (analógové) signály. Za určitých podmienok je priestor L je jedinečne zobrazený do priestoru L (napríklad prvé dve vzorkovacie teoremy Kotelnikov).

direct: Elektrické napätie

kruh: Poloha rotora, kolesá, ozubené kolesá, Analógové hodiny šípky alebo nosná fáza

rez: Piestová poloha, riadiaca páka, tekutý teplomer alebo elektrický signál obmedzený amplitúdou Rôzne multidimenzionálne priestory: Farba, Quadrature-modulovaný signál.

Vlastnosti analógových signálov sú do značnej miery opak vlastností kvantovaných alebo digitálnych signálov.

Aplikácia:

2.2 Digitálny signál

Digitálny signál je dátový signál, v ktorom je každý z reprezentujúcich parametrov opísaný diskrétnym časovým funkciou a konečnou sadou možných hodnôt.

Signály sú diskrétne elektrické alebo ľahké impulzy. S touto metódou sa na prenos jedného signálu používa celá kapacita komunikačného kanála. Digitálny signál používa celú šírku pásma kábla. Šírka pásma je rozdiel medzi maximálnou a minimálnou frekvenciou, ktorá môže byť prenášaná cez kábel. Každé zariadenie v takýchto sieťach posiela údaje v oboch smeroch a niektoré môžu súčasne dostávať a prenášať. Úzkopásmové systémy (baseband) prenášajú údaje ako digitálny signál jednej frekvencie.

Muž v Catcher nemyslí o povahe signálov, ale niekedy je potrebný rozdiel medzi analógovým a digitálnym vysielaním alebo formátmi. V predvolenom nastavení sa predpokladá, že analógová technológia ide do minulosti a čoskoro bude úplne nahradené digitálnym. Stojí za to vedieť, čo odmietame jesť nové trendy.

Analógový signál - dátový signál opísaný kontinuálnymi časovými funkciami, to znamená, že amplitúda oscilácií môže mať akékoľvek hodnoty v maximálnej výške.

Digitálny signál - dátový signál opísaný diskrétnymi časovými funkciami, to znamená, že amplitúda oscilácie berie hodnoty len striktne definované.

V praxi to naznačuje, že analógový signál je sprevádzaný veľkým počtom rušenia, zatiaľ čo ich digitálne úspešne filtruje. Ten je schopný obnoviť zdrojové údaje. Okrem toho, kontinuálny analógový signál často nesie veľa zbytočných informácií, čo vedie k jeho redundancii - namiesto jedného analógu je možné preniesť niekoľko digitálnych signálov.

Ak hovoríme o televízii, konkrétne, táto sféra s jeho prechodom na "číslice" starosti väčšinu spotrebiteľov, potom môže byť analógový signál považovaný za úplne načrtnutý. Avšak, doteraz analógové signály, ktoré sú určené pre túto techniku \u200b\u200ba digitálne vyžaduje špeciálne. TRUE, s distribúciou "číslic" analógových televízorov, viac a dopyt po nich je na ne siapne redukovaný.

Ďalšou dôležitou charakteristickou charakteristikou je bezpečnosť. V tomto ohľade analóg vykazuje úplnú bezbrannosť pred vplyvom alebo inváziou zvonku. Digitálne je šifrované priradením kódu z rádiových impulzov, takže akýkoľvek zásah je vylúčený. Pre dlhé vzdialenosti sú ťažké vysielať digitálne signály, preto sa použije schéma modulácie-demodulačného systému.

Závery stránky

Analógový signál je kontinuálny, digitálny - diskrétny.
Pri prenášaní analógového signálu nad rizikom pokynu kanála s rušením.
Analógový signál je nadmerný.
Digitálne signálne filtre interference a obnovuje zdrojové údaje.
Digitálny signál sa prenáša v šifrovanej forme.
Namiesto jedného analógu je možné odoslať niekoľko digitálnych signálov.

Jednoduchý spotrebiteľ je viac, aby vedel, aké povaha signálov. Ale niekedy musíte poznať rozdiel medzi analógovými a digitálnymi formátmi, takže s otvorenými očami, aby sa priblížili k výberu jednej alebo inej možnosti, pretože dnes je pre vypočutie, že čas analógovej technológie prešla, digitálne prišiel nahradiť . Mali by ste pochopiť rozdiel, ktorý pozná, čo odchádzate, a čo očakávať.

Analógový signál - Toto je kontinuálny signál, ktorý má nekonečný počet údajov, ktoré sú blízko hodnoty maxima, ktorých parametre sú opísané dočasnou závislou premennou.

Digitálny signál - Toto je samostatný signál, ktorý je opísaný samostatnou funkciou času, v tomto poradí, v každom okamihu času, hodnota amplitúdy signálu má prísne definovanú hodnotu.

Prax ukázala, že s analógovými signálmi je možné rušenie eliminované digitálnym signálom. Okrem toho môže digitálne obnoviť pôvodné údaje. S kontinuálnym analógovým signálom je veľa informácií, často zbytočné. Namiesto jedného analógu môžete prejsť niekoľko digitálnych.

Spotrebiteľ sa k dnešnému dňu zaujíma o otázku televízie, pretože je v tomto kontexte, že fráza "prejde na digitálny signál" je vyslovovaný a vyslovovaný. V tomto prípade sa analóg môže považovať za zvyšok minulosti, ale je to práve jeho existujúca technika a je potrebná osobitná pre príjem digitálneho. Samozrejme, v súvislosti s vznikom a expanziou používania "čísel", stratiť svoju bývalú popularitu.

Výhody a nevýhody signálov

Dôležitou úlohou pri hodnotení parametrov signálu má bezpečnosť. Iná povaha vplyvu, vonkajšie invázie robia analógový signál bezbarveniskový. S digitálnym, toto je vylúčené, pretože je kódované z rádiových impulzov. Pre dlhé vzdialenosti je prenos digitálnych signálov komplikovaný, musíte použiť modulácie-demodulačné schémy.

Za výsledkom môžeme povedať rozdiely analógového a digitálneho signálu Pozostáva:

V kontinuite analógu a diskrétnosti digitálneho;
Viac rušenie pri prevode analógu;
Pri nadbytočnosti analógového signálu;
V schopnosti digitálneho rušenia filtra a obnoviť počiatočné informácie;
Pri prenose digitálneho signálu v kódovanej forme. Jeden analógový signál je nahradený niekoľkými digitálnymi.

Veľmi často počujeme takéto definície ako "digitálny" alebo "diskrétny" signál, aký je rozdiel od "analógu"?

Podstatou rozdielu je, že analógový signál je kontinuálny v čase (modrá čiara), zatiaľ čo digitálny signál sa skladá z obmedzeného súboru súradníc (červených bodiek). Ak je všetko znížené na súradnice, akýkoľvek segment analógového signálu pozostáva z nekonečného počtu súradníc.

V digitálnom signáli sú súradnice pozdĺž horizontálnej osi v rovnakých intervaloch podľa vzorkovacej frekvencie. V rozšírenom formáte AUDIO-CD je 44100 bodov za sekundu. Vertikálna presnosť výšky súradnice zodpovedá digitálnemu signálu, pre 8 bitov je to 256 úrovní, pre 16 bitov \u003d 65536 a pre 24 bitov \u003d 16777216. Čím vyšší je bit (počet úrovní), tým bližšie súradnice vertikálne k zdrojovej vlnu.

Analógové zdroje sú: vinylové a zvukové pásky. Digitálne zdroje sú: CD-AUDIO, DVD-AUDIO, SA-CD (DDS) a súbory vo formátoch vlny a DSD (vrátane APE, FLAC, MP3, OGG Deriváty atď.).

Výhody a nevýhody analógového signálu

Výhodou analógového signálu je, že je v analógovej forme vnímame zvuk s ušami. A hoci náš sluchový systém prekladá vnímaný zvukový prúd do digitálneho pohľadu a vysiela v tejto forme do mozgu, veda a technológie ešte nedosiahli možnosť pripájania hráčov a iných zvukových zdrojov presne v tomto formulári. Podobné štúdie sa teraz aktívne vykonávajú pre ľudí so zdravotným postihnutím, a máme výnimočne analógový zvuk.

Nevýhodou analógového signálu sú možnosti skladovania, prenosu a replikácie signálu. Pri nahrávaní na magnetickej páske alebo vinylovej kvalite signálu bude závisieť od vlastností pásky alebo vinylu. Postupom času je páska demeniť a kvalita zaznamenaného signálu sa zhoršuje. Každé čítanie postupne zničí nosič a prepísanie robí ďalšie deformácie, kde dodatočné odchýlky pridáva nasledujúci nosič (pásky alebo vinyl), čítacie zariadenia, záznam a prenos signálu.

Vytvorte kópiu analógového signálu, je to ako kopírovanie fotografie, aby ste mohli znova fotografovať.

Výhody a nevýhody digitálneho signálu

Výhody digitálneho signálu zahŕňajú presnosť pri kopírovaní a prenosom zvukového prúdu, kde originál nie je odlišný od kópie.

Hlavnou nevýhodou možno povedať, že signál v digitálnej forme je medzivrstvový štádium a presnosť konečného analógového signálu bude závisieť od toho, ako podrobné a presne budú opísané súradnicami zvukovej vlny. Je celkom logické, že čím viac bodov bude a tým presnejšie budú súradnice, tým presnejšie bude vlna. Stále však neexistuje jednotný názor, aký počet súradníc a presnosti údajov postačuje na to, aby digitálne znázornenie signálu dostatočné na presné obnovenie analógového signálu, nerozoznateľné od originálu našimi ušami.

Ak pracujete s objemami údajov, potom je kapacita obvyklého analógovej audio kazety len asi 700-1,1 MB, zatiaľ čo obvyklý kompaktný disk obsahuje 700 MB. To dáva predstavu o potrebe veľkých kapacitných médií. A to vedie k oddelenej vojne kompromisov s rôznymi požiadavkami na počtu opisujúcich bodov a z hľadiska presnosti koordinácie.

Doteraz je dostatočná reprezentácia zvukovej vlny so vzorkovacou frekvenciou 44,1 kHz a trochu 16 bitov. S odberovou frekvenciou 44,1 kHz, môžete obnoviť signál s frekvenciou až 22 kHz. Ako vykazujú psychoakustické štúdie, ďalšie zvýšenie frekvencie odberu vzoriek je výrazne výrazne, ale zvýšenie bitov poskytuje subjektívne zlepšenie.

Ako DAC buduje vlnu

DAC je digitálny analógový konvertor, prvok, ktorý prekladá digitálny zvuk do analógu. Pozrieme sa na povrchové princípy. Ak budú pripomienky viditeľné, aby sa podrobnejšie zvážili množstvo momentov, potom sa uvoľní samostatný materiál.

MULTIBATE DAC

Veľmi často je vlna reprezentovaná vo forme krokov, čo je spôsobené architektúrou prvej generácie multibulárne R-2R DAC, ktorý pracuje podobne ako spínač zo relé.

Vstup DAC vstupuje na hodnotu ďalšej súradnice vertikálne a v každom z jeho hodín, ktoré prepne aktuálnu úroveň (napätie) na príslušnú úroveň až do ďalšej zmeny.

Aj keď sa predpokladá, že ľudské ucho počuje nie vyššie ako 20 kHz, a na teórii Nyquistu môžete obnoviť signál až 22 kHz, kvalita tohto signálu zostáva po obnovení. V oblasti vysokých frekvencií je forma získaná "stupňovitá" vlna zvyčajne ďaleko od originálu. Najjednoduchšou cestou zo situácie je zvýšiť frekvenciu odberu vzoriek pri nahrávaní, ale to vedie k významnému a nežiaducemu rastu súboru.

Alternatívna možnosť - umelo zvýšiť rýchlosť odberu vzoriek pri hraní v DAC, pridanie medziľahlých hodnôt. Tí. Prezentujeme cestu nepretržitej vlny (sivá bodkovaná čiara), hladko pripojenie zdrojových súradníc (červené bodky) a pridajte medziľahlé body na túto čiaru (tmavo fialová).

So zvýšením diskrétnej frekvencie je zvyčajne potrebné zvýšiť bit na súradnice, aby boli bližšie k aproximovanej vlny.

Vďaka medziproduktu súradníc je možné znížiť "kroky" a vybudovať vlnu bližšie k originálu.

Keď vidíte funkciu zvýšenia frekvencie zo 44.1 až 192 kHz v prehrávači alebo externom DAC, je to funkcia pridania medziproduktov súradníc, a nie regeneráciu alebo vytváranie zvuku v oblasti nad 20 kHz.

Spočiatku to boli oddelené SRC čipy na DAC, ktorý sa potom posunul priamo na samotné DAC čipy. Dnes môžete nájsť rozhodnutia, kde sa takýto čip pridáva do moderného DAC, to sa robí s cieľom poskytnúť alternatívu k vstavaným algoritmom v DAC a niekedy ešte lepšie zvuk (napríklad sa vykonáva v Hidizs AP100).

Hlavné odmietnutie priemyslu z multibulárneho DAC bolo spôsobené nemožnosťou ďalšieho technologického rozvoja vysoko kvalitných ukazovateľov podľa súčasných výrobných technológií a vyšších nákladov proti "impulzným" DAC s porovnateľnými charakteristikami. Avšak, v hi-endových produktoch, preferencie sú často dané starému MULTIBECE DAC AM, skôr než nové riešenia s technicky lepšími vlastnosťami.

Pulzovať dAc

Na konci 70. rokov, alternatívna verzia DAC, založená na "impulznej" architektúre, "Delta Sigma" prijala rozšírené. Technológia impulzného DACS sa stala možnými ako rýchlymi klávesmi a nechá sa použiť vysokú nosnú frekvenciu.

Amplitúda signálu je priemerná hodnota impulzových amplitídy (zelená ukazuje impulzy rovnakej amplitúdy a bieleho výsledku zvuková vlna).

Napríklad sekvencia osem cyklov piatich impulzov poskytne priemernú amplitúdu (1 + 1 + 1 + 0 + 0 + 1 + 1 + 0) / 8 \u003d 0,625. Čím vyššia je nosná frekvencia, tým viac impulzov spadajú pod vyhladenie a získa sa hodnota amplitúdy. To umožnilo prezentovať zvukový prúd v jednej bitovej forme so širokým dynamickým rozsahom.

Priemerovanie je možné uskutočniť konvenčný analógový filter a ak je takáto sada impulzov priamo priamo na reproduktore, potom pri výkone dostaneme zvuk a ultra vysoké frekvencie nebudú reprodukované kvôli veľkej inertnosti Eminta. Podľa tohto princípu fungujú zosilňovače PWM v triede D, kde sa vytvára hustota pulznej energie nie je podľa ich počtu, ale trvanie každého impulzu (ktorý je ľahšie implementovať, ale nie je možné opísať jednoduchý binárny Kód).

Multibát DAC môže byť reprezentovaný ako tlačiareň schopná aplikovať farebné farby. Delta-Sigma je atramentová tlačiareň s obmedzenou sadou farieb, ale vďaka možnosti použitia veľmi malých bodov (v porovnaní s Povel Printer), vďaka rôznej hustote bodov na povrchu jednotky poskytuje viac odtieňov.

V obraze zvyčajne nevidíme jednotlivé body kvôli nízkemu rozlíšeniu oka, ale len priemerný tón. Podobne, ucho nepočuje impulzy oddelene.

Nakoniec, za súčasných technológií v pulznom DAC, je možné získať vlnu blízku teoreticky, mala by byť možné v aproximácii medziproduktov súradníc.

Treba poznamenať, že po vzniku Delta Sigma, DAC zmizol relevantnosť, aby sa nakreslite kroky "digitálnej vlny", pretože Takže kroky Moderné DAC nestavia. Správne diskrétny signál na vytvorenie pripojenej hladkej čiary.

Sú ideálnym impulzom DAC?

Ale v praxi nie je všetko bezmratné a existuje množstvo problémov a obmedzení.

Pretože Ohromujúci počet záznamov je uložený v multikitlnom signáli, prechod na impulzný signál na princípe "bitov do bitov" vyžaduje nadmernú frekvenciu nosiča, ktorú moderné DAC nepodporujú.

Hlavnou funkciou moderného pulzu DAC je preklad viacmiestneho signálu do jedného typu s relatívne nízkou nosnou frekvenciou s riedeňovacími údajmi. Jedná sa o väčšinou tieto algoritmy a určujú konečnú kvalitu zvuku impulzov DAC.

Aby sa znížil problém s vysokou nosičovou frekvenciou, zvukový prúd je rozdelený na niekoľko jednorazových nití, kde je každý prúd zodpovedný za svoju skupinu vypúšťania, ktorá je ekvivalentná k viacnásobnému zvýšeniu nosičovej frekvencie z počtu prúdov. Takéto DAC sa nazývajú multibulárna delta Sigma.

Dnes, impulzné DACS dostal druhý dych vo vysokorýchlostných ženách na všeobecné účely v produktoch NAD a akordov, kvôli možnosti flexibilne programovať algoritmy konverzie.

Formát DSD

Po rozsiahlej distribúcii DELTA SIGMA je DAC-OS pomerne logický a vzhľad formátu nahrávania binárneho kódu je priamo delta-sigma kódovanie. Tento formát sa nazýva DSD (Direct Stream Digital).

Formát nedostal širokú distribúciu z niekoľkých dôvodov. Úprava súborov v tomto formáte sa ukázalo, že je zbytočne obmedzené: nemôžete premiešať prúdy, nastaviť hlasitosť a aplikovať vyrovnanie. A to znamená, že bez straty kvality môžete len archivovať analógové záznamy a vyrábať dva mikrofónové záznam živých výkonov bez následného spracovania. V slove - nezarobiť peniaze.

V boji proti pirátstvu nie sú disky Formát SA-CD nepodporované (a nie sú podporované doteraz) počítače, ktoré vám nedovoľujú vytvárať kópie. Žiadne kópie - žiadne široké publikum. Audio obsah sa dá prehrať len zo samostatného prehrávača SA-CD z značkového disku. Ak je formát PCM má štandard SPDIF pre prenos digitálneho dát zo zdroja do samostatného DAC, neexistuje štandard pre formát DSD štandardu a prvé pirátske kópie diskov SA-CD boli digitalizované z analógových výstupov SA-CD Hráči (aj situácia sa zdá hlúpy, ale v skutočnosti niektoré záznamy vystúpili len na SA-CD, alebo rovnaký záznam o Audio-CD bol špecificky vyrobený zle na propagáciu SA-CD).

Bod obratu sa vyskytol s výstupom prefixu hry Sony, kde bol disk SA-CD pred prehrávaním automaticky skopírovaný na pevný disk konzoly. To používali ventilátory formátu DSD. Vzhľad pirátskych záznamov stimuloval trh pre uvoľnenie jednotlivého DAC, aby hral DSD tok. Väčšina externého DSD DSUS dnes podporuje prenos dát USB pomocou formátu DOP ako samostatný digitálny signál kódovanie prostredníctvom SPDIF.

Ložiskové frekvencie pre DSD sú relatívne malé, 2,8 a 5,6 MHz, ale tento zvukový prúd nevyžaduje žiadne transformácie s riedením dát a celkom konkurencieschopné formáty s vysokým rozlíšením, ako je DVD-Audio.

Na otázku, čo je lepšie, DSP alebo PCM jednoznačnej odpovede nie je. Pri písaní konečného súboru všetko spočíva na kvalite implementácie konkrétneho DAC a talentu zvukového inžiniera.

Všeobecný záver

Analógový zvuk je to, čo počujeme a vnímame, ako svet po celom svete. Digitálny zvuk, toto je súbor súboru súradníc, ktoré opisujú zvukovú vlnu, a ktorú nemôžeme priamo počuť bez konverzie na analógový signál.

Analógový signál zaznamenaný priamo na audio kazetu alebo vinyl nemôže byť prepustená bez straty kvality, zatiaľ čo vlna v digitálnom pohľade je možné kopírovať do bitov.

Digitálne nahrávacie formáty sú konštantným kompromisom medzi počtom presnosti súradnice voči hlasitosti súboru a akýkoľvek digitálny signál sa blíži len k pôvodnému analógovému signálu. Avšak, odlišná úroveň záznamových technológií a prehrávanie digitálneho signálu a skladovania na nosičoch pre analógový signál poskytuje väčšie výhody pre reprezentáciu digitálneho signálu, podobne ako digitálny fotoaparát proti filmovej kamere.

Keď sa zaoberáte televízorom a vysielaním, ako aj moderné druhy komunikácie, sa veľmi často stretáva s takýmito podmienkami "Analógový signál" a "Digitálny signál". Pre špecialistov v týchto slovách neexistuje tajomstvo, ale pre ľudí, ktorí vstrekujú rozdiel medzi "číslicou" a "analógovým", môže byť celkom neznáma. Medzitým je rozdiel a veľmi významný.

Keď hovoríme o signáli, zvyčajne znamená elektromagnetické oscilácie, aplikovanie EMF a spôsobujú prúdenie prúdu v anténe prijímača. Podľa týchto výkyvov je prijímacím zariadením televízor, rádiový prijímač, rádiový alebo mobilný telefón - predstavuje "pohľad", ktorým sa zobrazí obrázok (ak je video signál) a ktorý znie tento video signál je sprevádzaný.

V každom prípade môže byť signál rozhlasovej stanice alebo mobilnej veže predložený v digitálnej a analógovej forme. Koniec koncov, napríklad samotný zvuk je analógový signál. Na rozhlasovej stanici sa zvuk vnímaný mikrofónom prevedie na už spomínané elektromagnetické oscilácie. Čím vyššia je frekvencia zvuku - čím vyššia je frekvencia oscilácie na výstupe a hlasník hovorí oznamovateľ - tým väčšia amplitúda.

Výsledné elektromagnetické oscilácie alebo vlny sú rozdelené do priestoru pomocou prenosovej antény. Takže éter nie je upchatý s nízkofrekvenčným rušením, a tak, že rôzne rozhlasové stanice majú možnosť pracovať paralelne, bez toho, aby sa vzájomne zasahovali, sa zhrnuli, to znamená, že "uznať" na iné oscilácie, ktoré majú konštantnú frekvenciu. Posledná frekvencia sa nazýva "Nosič", a to je pre jeho vnímanie, že sme vytvorili svoje rádio na "chytiť" analógový rozhlasový signál.

Prijímač prebieha v prijímači: Nosná frekvencia sa oddelí a elektromagnetické oscilácie získané anténou sa konvertujú na oscilácie zvuku a známy hlas hlasu je počuť z reproduktora.

V procese vysielania zvukového signálu z rozhlasovej stanice do prijímača sa môže vyskytnúť. Môžu sa vyskytnúť rušenie tretej strany, frekvencia a amplitúda sa môže zmeniť, čo bude mať samozrejme ovplyvniť zvuky publikované rádiom. Nakoniec sa vysielač a prijímač pri konverzii signálu určujú chybu. Z tohto dôvodu má zvuk reprodukovaný analógovým rádiom vždy určité deformácie. Hlas môže byť úplne reprodukovaný, napriek zmenám, ale pozadie bude syčanie alebo dokonca nejaké sipotézy. Čím menej je, že recepcia bude, hlasnejšie a jasnejšie budú tieto cudzie účinky hluku.

Okrem toho má éterický analógový signál veľmi slabý stupeň ochrany pred zahraničným prístupom. Pre verejné rozhlasové stanice to samozrejme nezáleží. Počas používania prvých mobilných telefónov však bol jeden nepríjemný moment spojený so skutočnosťou, že takmer akékoľvek cudlé rádio môže byť ľahko nakonfigurované na požadovanú vlnu, aby sa prehltla váš telefonický rozhovor.

Existujú také nevýhody medzi analógovým vysielaním. Kvôli ich napríklad televízii v relatívne krátkom čase sľubuje, že je úplne digitálny.

Digitálna komunikácia a vysielanie sa považujú za viac chránených pred rušením a vonkajšími vplyvmi. Ide o to, že pri použití "čísla" analógový signál z mikrofónu na vysielacej stanici je zašifrovaný do digitálneho kódu. Nie, samozrejme, tok čísel a čísel sa nevzťahuje na okolitý priestor. Len zvuk určitej frekvencie a hlasitosti je priradený kód z rádiových impulzov. Trvanie a frekvencia impulzov je vopred nastavená - je to jeden na vysielači a prijímač. Prítomnosť pulzu zodpovedá jednej, absencia je nula. Preto takéto pripojenie a dostal názov "digitálny".

Zariadenie, ktoré konvertuje analógový signál na digitálny kód aNALOG-to-DIGITAL CONVERTER (ADC). A zariadenie nainštalované v prijímači a kód tranzitácie do analógového signálu zodpovedajúce hlasu vášho priateľa v dynamike mobilného telefónu GSM sa nazýva "Digital-Analog Converter" (DAC).

Počas prenosu digitálneho signálu sú prakticky vylúčené chyby a skreslenie. Ak sa impulz stáva trochu silnejší, dlhší, alebo naopak, potom bude systém uznaný ako jednotka. A nula zostane nula, aj keď je na svojom mieste nejaký náhodný slabý signál. Pre ADC a DAC neexistujú žiadne iné hodnoty, ako 0,2 alebo 0,9 - iba nula a jednotka. Preto, rušenie digitálnej komunikácie a vysielania takmer neovplyvňuje.

Okrem toho je "číslica" a viac chránená pred zahraničným prístupom. Koniec koncov, DAC zariadenie môže dešifrovať signál, je potrebné, aby "vedel" dešifrovací kód. ADC spolu so signálom môže prenášať digitálnu adresu zariadenia vybranú ako prijímač. Tak, aj keď je rádiový signál zachytený, nebude schopný byť uznaný z dôvodu nedostatku aspoň časti kódexu. To je obzvlášť dôležité.

Takže, tu rozdiely digitálnych a analógových signálov:

1) Analógový signál môže byť skreslený interferenciou a digitálny signál môže byť alebo upchaté bez rušenia, alebo nie je bez skreslenia. Digitálny signál je alebo určite tam, alebo je úplne neprítomný (alebo nula alebo jednotka).

2) Analógový signál je k dispozícii na vnímanie všetkých zariadení, ktoré pracujú na rovnakom princípe ako vysielač. Digitálny signál je bezpečne chránený kódom, je ťažké zachytiť, ak nie je určený pre vás.

Miesto o počítačovom technikovi