В чем отличия между кабельным и цифровым телевидением

Формирование сигналов

В большинстве приведенных ситуаций (связанных с использованием DSP-технологий), необходимы как
АЦП, так и ЦАП. Тем не менее, в ряде случаев требуется только ЦАП, когда аналоговые сигналы могут
быть непосредственно сгенерированы на основе DSP и ЦАП. Хорошим примером являются дисплеи с
разверткой видеоизображения, в которых сгенерированный в цифровой форме сигнал управляет
видеоизображением или блоком RAMDAC (преобразователем массива пиксельных значений из цифровой в
аналоговую форму).

Другой пример — это искусственно синтезируемые музыка и речь. В действительности, при
генерации физических аналоговых сигналов с использованием только цифровых методов полагаются на
информацию, предварительно полученную из источников подобных физических аналоговых сигналов. В
системах отображения данные на дисплее должны донести соответствующую информацию оператору. При
разработке звуковых систем задаются статистическими свойствами генерируемых звуков, которые
были предварительно определены с помощью широкого использования методов ЦОС (источник звука,
микрофон, предварительный усилитель, АЦП и т.д.).

История появления термина

Вычислительная техника

Если вчитаться, нигде не написано, откуда пришло в мир определение — аналоговый. На западе термин употреблялся с сороковых годов профессионалами вычислительной техники. Именно в период Второй мировой войны появились первые компьютерные системы, называемые цифровыми. И для различения пришлось придумать новые эпитеты.

В мир бытовой техники понятие аналоговый вошло лишь в начале 80-х, когда на свет вышли первые процессоры Intel, а мир игрался в игрушки на ZX-Spectrum, эмулятор для устройств сегодня возможно раздобыть в интернете. Геймплей требовал необыкновенного упорства, сноровки и отменной реакции. Наравне с детворой собирали ящики и били вражеских инопланетян и взрослые. Современные игры намного уступают первым пташкам, захватившим на некоторое время умы игроков.

Звукозапись и телефония

К началу 80-х на свет стала появляться поп-музыка в электронной обработке. Музыкальный телеграф представлен на суд публики в 1876 году, не обрёл признания. Популярная музыка нравится аудитории в широком понимании слова. Телеграф умел издавать единственную ноту, передавать на расстояние, где та воспроизводилась динамиком специальной конструкции. И хотя Битлз использовали при создании Сержанта Пеппера электронный орган, синтезатор вошёл в обиход в поздние 70-е годы. По-настоящему популярным и цифровым инструмент стал уже в середине 80-х: вспомним Modern Talking. Ранее использовались синтезаторы на аналоговых схемах, начиная с Novachord в 1939 году.

Итак, потребности в различении аналоговых и цифровых технологий у рядового гражданина не возникало, пока последние не вошли прочно в обиход. Слово аналоговый стало достоянием публики с начала 80-х. Что касается происхождения термина, традиционно считается, что указатель заимствован из телефонии, позже перекочевал в звукозапись. Аналоговые колебания непосредственно подаются на динамик, немедленно раздается голос. Сигнал похож на человеческую речь, становится электрическим аналогом.

Если подать на динамик цифровой сигнал, раздастся непередаваемая какофония из нот разной тональности. Эта «речь» знакома любому, кто грузил в память компьютера программы и игры с магнитной ленты. На человеческую не походит, потому что цифровая. Что касается дискретного сигнала, в простейших системах он подается прямо на динамик, служащий интегратором. Удача или неуспех предприятия всецело зависят от правильно подобранных параметров.

Одновременно термин фигурировал в звукозаписи, где непосредственно с микрофона музыка и голос шли на ленту. Магнитная запись стала аналогом реальных артистов. Виниловые пластинки подобны музыкантам и поныне считаются лучшим носителем для любых композиций. Хотя показывают ограниченный срок службы. CD нынче часто содержат цифровой звук, расшифровываемый декодером. Согласно Википедии, новая эра началась в 1975 году (en.wikipedia.org/wiki/History_of_sound_recording).

Электрические измерения

В аналоговом сигнале наблюдается пропорциональность между напряжением, либо током и откликом на воспроизводящем устройстве. Термин тогда сочтём произошедшим от греческого analogos. Что означает пропорциональный. Впрочем, сравнение аналогично указанному выше: сигнал подобен голосу, воспроизводимому колонками.

Вдобавок в технике применяется для обозначения аналоговых сигналов иной термин – непрерывные. Что соответствует данному выше определению.

Бесконечная информация

Легкомысленное рассуждение на уровне студента первого курса.
Возможно, его (и его вполне вероятные источники) следует привести, но без претензии на математическую строгость.

Из «непрерывности» пространства ни черта не следует.
Например, множества рациональных или алгебраических чисел являются вполне себе непрерывными в топологическом плане (с их классической топологией); их топология обладает всеми правильными свойствами. Не хватает только метрической полноты.
А мощность их счётна, что в информационном плане означает, что каждая точка пространства может быть описана конечным объёмом информации, хотя для разных точек своим и в целом сверху не ограниченным.
Проверка же свойства полноты требует предельного перехода, следовательно об экспериментальных данных в пользу метрической полноты пространств каких-либо физических величин лучше и не заикаться.
А именно полнота и является главным аргументом в поддержку применимости мощности континуума к анализу.

Что же касается обоснования количества информации из априорных соображений, то таковые в сторону бесконечности количества информации во Вселенной мне неизвестны, хотя вне всякого сомнения количество информации чудовищно велико и превосходит все мыслимые вычислительные возможности.

Вообще, тут затронут весьма серьёзный и уходящий в философию вопрос, который IMHO лучше вот так, мимоходом, не задевать.
Incnis Mrsi 17:12, 12 апреля 2008 (UTC)

а вообще, надо разделить статью по тематикам, а то всё в кучу смешали 🙁 мне кажется в философии вообще нет термина «Аналоговый сигнал», а в электронике (строго по-физике говоря) напряжение — дискретно, ибо заряд — дискретен, уровни энергий электронов в металле не смотря на скученность — тоже дискретны..//Berserkerus18:08, 12 апреля 2008 (UTC)

Ну загрузил… Мы, физики, люди простые. Однако: в классическом приближении не накладывается никаких ограничений на значения аналоговой величины в интервале значений, которые она может принимать. Поэтому для значения X внутри интервала допустимых значений и для любого ε>0 существует значение Y: X<Y<X+ε (еще края диапазона надо учесть, но это дела не меняет). След-но, между любыми двумя значениями существует третье, отличное от них. След-но, для точного описания значения нужно бесконечное множество десятичных знаков.

Ладно, что делать-то? Без математиков тут не обойтись. Надо показать пусть не бесконечное, но большое количество информации, в отличие от цифровых сигналов. Думаю, надо указать в определении не непрерывное множество, а множество действительных чисел.—Кae 18:37, 12 апреля 2008 (UTC)

Какая же тут философия? Ни одного слова. Заряд дискретен, но напряжение — нет (т.к. U=q/C, а C не дискретно). Если глубже лезть, то все дискретно в квантовом приближении. Но так далеко никто не лезет — нет необходимости. Сигнал понятие абстрактное, настолько, чтобы легко применять простую математику. — Эта реплика добавлена участником Кae (о · в)

По мне — так писать в статью о «бесконечности информации» вообще «нет необходимости»

зачем так акцентировать внимание на этом, вынося в название секции жирными буквами?//Berserkerus18:58, 12 апреля 2008 (UTC). По поводу «множества действительных чисел» писали выше я и Berserkerus

Уважаемый Kae, Вы дискуссию ведёте или монолог? Давайте напишем по-другому:

По поводу «множества действительных чисел» писали выше я и Berserkerus. Уважаемый Kae, Вы дискуссию ведёте или монолог? Давайте напишем по-другому:

Отсутствие чётко отличимых друг от друга дискретных состояний 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 точностью (измерений?), т.е. динамическим диапазоном (чего именно? АЦП? тут надо подумать над более общей формулировкой…).

Раздел про бесконечность вообще выбросим (поскольку с точки зрения современной теории информации, где всякие ε-сети рассматривают, написанное вообще является сомнительным применением понятий), и оставим один раздел /* Свойства */, в котором соображения про наличие кучи «мелкой» информации и шум будут объединены (да они логически и связаны, как причина и следствие). Incnis Mrsi 19:12, 12 апреля 2008 (UTC)

Частотная характеристика

Для цифровых систем верхний предел частотной характеристики определяется частотой дискретизации . Выбор частоты дискретизации в цифровой системе основан на теореме Найквиста – Шеннона . Это означает, что дискретизированный сигнал может воспроизводиться точно до тех пор, пока он дискретизируется на частоте, более чем в два раза превышающей ширину полосы сигнала, частоту Найквиста . Следовательно, частоты дискретизации 40 кГц теоретически будет достаточно для захвата всей информации, содержащейся в сигнале, имеющем частотные составляющие до 20 кГц. Теорема о дискретизации также требует, чтобы частотная составляющая выше частоты Найквиста была удалена из сигнала, подлежащего дискретизации. Это достигается с помощью фильтров сглаживания, которым требуется полоса перехода для достаточного уменьшения наложения спектров. Полоса пропускания, обеспечиваемая частотой дискретизации 44 100 Гц, используемой стандартом для аудио компакт-дисков , достаточно широка, чтобы покрыть весь диапазон человеческого слуха , который примерно простирается от 20 Гц до 20 кГц. Профессиональные цифровые рекордеры могут записывать более высокие частоты, в то время как некоторые потребительские и телекоммуникационные системы записывают более ограниченный частотный диапазон.

Высококачественные барабанные машины могут работать от 10 Гц до более 20 кГц. Некоторые производители аналоговых лент указывают частотные характеристики до 20 кГц, но эти измерения могли быть сделаны при более низких уровнях сигнала. Компактные кассеты могут иметь отклик до 15 кГц при полном уровне записи (0 дБ). На более низких уровнях (-10 дБ) кассеты обычно ограничены до 20 кГц из-за самоуничтожения магнитной ленты.

Частотная характеристика обычного проигрывателя LP может составлять 20 Гц — 20 кГц +/- 3 дБ. В отличие от аудио компакт-дисков, виниловые пластинки и кассеты не требуют фильтров сглаживания. Низкочастотная характеристика виниловых пластинок ограничена грохотом (описанным выше), а также физическими и электрическими характеристиками всего рычага звукоснимателя и преобразователя в сборе. Высокочастотная характеристика винила зависит от картриджа. Записи CD4 содержали частоты до 50 кГц. Частоты до 122 кГц были экспериментально обрезаны на пластинках.

Сглаживание

Цифровые системы требуют, чтобы весь высокочастотный сигнал, превышающий частоту Найквиста, был удален перед дискретизацией, что, если этого не сделать, приведет к тому, что эти ультразвуковые частоты «сворачиваются» в частоты, которые находятся в слышимом диапазоне, вызывая своего рода искажение. называется алиасингом . В цифровых системах сглаживание предотвращается с помощью фильтра сглаживания . Однако создание фильтра, который точно удаляет все частотное содержимое точно выше или ниже определенной частоты среза, нецелесообразно. Вместо этого обычно выбирается частота дискретизации выше требований Найквиста. Это решение называется передискретизацией и позволяет использовать менее агрессивный и недорогой фильтр сглаживания.

Ранние цифровые системы, возможно, страдали от ряда ухудшений сигнала, связанных с использованием аналоговых фильтров сглаживания, например, временной дисперсии, нелинейных искажений , пульсации , температурной зависимости фильтров и т. Д. Использование конструкции с передискретизацией и дельта-сигма-модуляции , аналоговая фильтры сглаживания можно эффективно заменить цифровым фильтром. У этого подхода есть несколько преимуществ. Цифровой фильтр можно сделать так, чтобы он имел почти идеальную передаточную функцию, с низкой внутриполосной пульсацией, без старения или теплового дрейфа.

Аналоговые системы не подпадают под ограничение Найквиста или наложения спектров и, следовательно, не требуют фильтров сглаживания или каких-либо связанных с ними конструктивных соображений.

Обработка сигналов

После начальной записи аудиосигнал обычно каким-либо образом изменяется, например, с использованием сжатия , эквализации , задержек и реверберации . В аналоговом виде это происходит в виде внешних аппаратных компонентов , а в случае с цифровым интерфейсом то же самое обычно достигается с помощью плагинов в цифровой звуковой рабочей станции (DAW).

шоу технические преимущества для обоих методов. Цифровые фильтры более точны и гибки. Аналоговые фильтры проще, могут быть более эффективными и не вызывают задержки.

Аналоговое оборудование

Фазовый сдвиг: синусоидальная волна красного цвета задерживается во времени, равном углу , показанному синусоидальной волной синего цвета.θ{\ Displaystyle \ scriptstyle \ theta \,}

При изменении сигнала с помощью фильтра выходной сигнал может отличаться по времени от сигнала на входе, который измеряется как его фазовая характеристика . Многие эквалайзеры демонстрируют такое поведение, когда величина фазового сдвига отличается по некоторой схеме и сосредоточена вокруг регулируемой полосы. Хотя этот эффект изменяет сигнал способом, отличным от строгого изменения частотной характеристики, эта окраска иногда может положительно влиять на восприятие звука аудиосигнала.

Цифровые фильтры

Поскольку задействованные переменные могут быть точно указаны в расчетах, цифровые фильтры могут объективно работать лучше, чем аналоговые компоненты. Другая обработка, такая как задержка и микширование, может быть выполнена точно.

Цифровые фильтры также более гибкие. Например, линейный фазовый эквалайзер не вносит частотно-зависимый фазовый сдвиг. Этот фильтр может быть реализован в цифровом виде с использованием фильтра с конечной импульсной характеристикой, но не имеет практической реализации с использованием аналоговых компонентов.

Практическое преимущество цифровой обработки — более удобный вызов настроек. Параметры подключаемого модуля могут храниться на компьютере, тогда как подробные сведения о параметрах аналогового устройства должны быть записаны или иным образом записаны, если устройство необходимо повторно использовать. Это может быть обременительно, когда целые миксы необходимо вызывать вручную с помощью аналоговой консоли и внешнего оборудования. При работе в цифровом формате все параметры можно просто сохранить в файле проекта DAW и мгновенно вызвать. Большинство современных профессиональных DAW также обрабатывают плагины в реальном времени, а это означает, что обработка может быть в значительной степени неразрушающей до окончательного сведения.

Аналоговое моделирование

Сейчас существует множество плагинов, которые включают аналоговое моделирование. Есть звукорежиссеры, которые их поддерживают и считают, что они в равной степени сравнивают звук с аналоговыми процессами, которые они имитируют. Аналоговое моделирование имеет некоторые преимущества по сравнению с аналоговыми аналогами, такие как возможность удаления шума из алгоритмов и модификаций, позволяющих сделать параметры более гибкими. С другой стороны, другие инженеры также считают, что моделирование все еще хуже, чем у подлинных подвесных компонентов, и по-прежнему предпочитают смешивать «нестандартно».

Аналоговый сигнал

Для начала вспомним, что сигнальные данные – это коды, использующиеся для обмена какими-либо сообщениями в информационных или управленческих сферах деятельности. В электронике аналоговый тип кода используется при передаче электричества: при этом определённым величинам амплитуды и частоты звука, яркости цвета и света соответствуют определённые значения напряжения. Из-за этих соответствий данный тип передачи данных и прозвали аналоговым.

В мире физики передачу данных при помощи сигнала можно отразить графически. В данном случае график будет представлять собой постоянно «скачущую» то вверх, то вниз кривую, не имеющую прямых углов. Похожие графики большинство из нас часто рисовало в школе на уроках физики и математики.

Примеры сигналов

Сигналы в природе могут быть преобразованы в электронные сигналы с помощью различных датчиков . Вот несколько примеров:

• Движение . Движение объекта можно рассматривать как сигнал, и его можно контролировать с помощью различных датчиков для получения электрических сигналов. Например, радар может подавать электромагнитный сигнал для отслеживания движения самолета. Сигнал движения является одномерным (время), а диапазон, как правило, трехмерным. Таким образом, позиция является 3-векторным сигналом; Положение и ориентация твердого тела — это 6-векторный сигнал. Сигналы ориентации можно генерировать с помощью гироскопа .
• Звук . Поскольку звук — это вибрация среды (например, воздуха), звуковой сигнал связываетзначение давления с каждым значением времени и тремя пространственными координатами. Звуковой сигнал преобразуется в электрический сигнал с помощью микрофона , генерируясигнал напряжения как аналог звукового сигнала, делая звуковой сигнал доступным для дальнейшей обработки. Звуковые сигналы могут быть записаны в дискретный набор моментов времени; например, компакт-диски (CD) содержат дискретные сигналы, представляющие звук, записанные со скоростью 44 100 выборок в секунду ; каждая выборка содержит данные для левого и правого каналов, которые можно рассматривать как двухвекторный сигнал (поскольку компакт-диски записываются в стерео ). Кодирование компакт-диска преобразуется в электрический сигнал путем информации с помощью лазера , преобразовывая звуковой сигнал в оптический сигнал.
• Изображения . Картинка или изображение состоит из яркости или цветового сигнала в зависимости от двухмерного местоположения. Внешний вид объекта представлен как излучаемая или отраженная электромагнитная волна, одна из форм электронного сигнала. Его можно преобразовать в сигналы напряжения или тока с помощью таких устройств, как устройство с зарядовой связью . 2D-изображение может иметь непрерывную пространственную область, как в традиционной фотографии или живописи; или изображение может быть дискретизировано в пространстве, как в цифровом изображении с растровой разверткой . Цветные изображения обычно представлены как комбинация изображений в трех основных цветах , так что сигнал имеет векторную оценку с размерностью три.
• Видео . Видеосигнал — это последовательность изображений. Точка в видео идентифицируется по ее двумерному положению и времени, в которое она возникает, поэтому видеосигнал имеет трехмерную область. Аналоговое видео имеет одно непрерывное измерение области (поперек линии развертки ) и два дискретных измерения (кадр и линию).
• Биологические мембранные потенциалы . Значение сигнала — это электрический потенциал («напряжение»). Домен установить сложнее. Некоторые клетки или органеллы имеют одинаковый мембранный потенциал; нейроны обычно имеют разные потенциалы в разных точках. Эти сигналы имеют очень низкую энергию, но их достаточно для работы нервной системы; их можно измерить в совокупности методами электрофизиологии .

Другими примерами сигналов являются выход термопары , которая передает информацию о температуре, и выход pH-метра, который передает информацию о кислотности.

Виды сигналов

Сигнал это изменение физической величины во времени и пространстве. По сути это коды для обмена данными в информационной и управленческой средах. Графически любой сигнал можно представить в виде функции. По линии на графике можно определить тип и характеристики сигнала. Аналоговый будет выглядеть как непрерывная кривая, цифровой как ломаная прямоугольная линия, скачущая от ноля до единицы. Все, что мы видим глазами и слышим ушами поступает в виде аналогового сигнала.

Аналоговый сигнал

Зрение, слух, вкус, запах и тактильные ощущения поступают нам в виде аналогового сигнала. Мозг командует органами и получает от них информацию в аналоговом виде. В природе вся информация передаётся только так.

В электронике аналоговый сигнал основан на передаче электричества. Определённым величинам напряжения соответствуют частота и амплитуда звука, цвет и яркость света изображения и так далее. То есть цвет, звук или информация являются аналогом электрического напряжения.

При этом неважно идёт сигнал по проводам или радио. Передатчик непрерывно отправляет, а приёмник обрабатывает аналоговый вид информации

Принимая непрерывный электрический сигнал по проводам или радиосигнал через эфир приёмник преобразует напряжение в соответствующий звук или цвет. Изображение появляется на экране или звук транслируется через динамик.

Дискретный сигнал

Вся суть кроется в названии. Дискретный от латинского discretus, что означает прерывистый (разделённый). Можно сказать, что дискретный повторяет амплитуду аналогового, но плавная кривая превращается в ступенчатую. Изменяясь либо во времени, оставаясь непрерывной по величине, или по уровню, не прерываясь по времени.

Так, в определенный период времени (например миллисекунду или секунду) дискретный сигнал будет какой-то установленной величины. По окончании этого времени он резко изменится в большую или меньшую сторону и останется таким ещё миллисекунду или секунду. И так беспрерывно. Поэтому дискретный это преобразованный аналоговый. То есть полпути до цифрового.

Цифровой сигнал

После дискретного следующим шагом преобразования аналогового стал цифровой сигнал. Главная особенность – либо он есть, или его нет. Вся информация преобразуется в сигналы ограниченные по времени и по величине. Сигналы цифровой технологии передачи данных кодируются нолем и единицей в разных вариантах. А основой является бит, принимающий одно из этих значений. Бит от английского binarydigit или двоичный разряд.

Но один бит имеет ограниченную возможность для передачи информации, поэтому их объединили в блоки. Чем больше битов в одном блоке, тем больше информации он несёт. В цифровых технологиях используют биты объединенные в блоки кратные 8. Восьмибитовый блок назвали байтом. Один байт небольшая величина, но уже может хранить зашифрованную информацию о всех буквах алфавита. Однако при добавлении всего одного бита число комбинаций ноля и единицы удваивается. И если 8 битов делает возможным 256 вариантов кодировки, то 16 уже 65536. А килобайт или 1024 байт и вовсе немаленькая величина.

В большом количестве объединённых байтов хранится много информации, чем больше комбинаций 1 и 0 тем больше закодировано. Поэтому в 5 – 10 МБ (5000 – 10000 кБ) имеем данные музыкального трека хорошего качества. Идём дальше, и в 1000 МБ закодирован уже фильм.

Но так как вся окружающая людей информация аналоговая, то для её приведения в цифровой вид нужны усилия и какое-либо устройство. Для этих целей был создан DSP (digital signal processor) или ЦПОС (цифровой процессор обработки сигналов). Такой процессор есть в каждом цифровом устройстве. Первые появились еще в 70-е годы прошлого века. Методы и алгоритмы меняются и совершенствуются, но принцип остаётся постоянным – преобразование аналоговых данных в цифровые.

Обработка и передача цифрового сигнала зависит от характеристик процессора — разрядности и скорости. Чем они выше, тем качественней получится сигнал. Скорость указывается в миллионах инструкций в секунду (MIPS), и у хороших процессоров достигает нескольких десятков MIPS. Скорость определяет сколько единиц и нолей сможет устройство «запихнуть» в одну секунду и качественно передать непрерывную кривую аналогового сигнала. От этого зависит реалистичность картинки в телевизоре и звука из динамиков.

Объединение с Сигнал (радиотехника)

Категорически против. Такие ссылки на понятие аналоговости, как во время суток, станут совершенно непонятными. Да и вообще с чего г-н Участник:Unomano взял что аналоговый это непременно радио или вообще ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ?! А как же механические аналоговые интеграторы? (пример: счётчик километража в старых автомобилях)

Я считаю предложение г-на Unomano совершенно некомпетентным и вредным. Incnis Mrsi 20:56, 10 декабря 2006 (UTC)

• Против, конечно.—Dstary 09:03, 14 декабря 2006 (UTC)
• Естественно, против. И удалю шаблон. —Кae 10:05, 21 декабря 2006 (UTC)
• Согласен. Аналоговый любой сигнал, например, оптическое изображение на фотоматериале фотопленке я считаю аналоговм, когда сигнал зафиксирован в любой момент времени текущего оригинального сигнала и при воспроизведении дает копию оригинала. Если пишут об аналоговом характере сигнала, то почему нет сравнения с оригиналом. Любая аналогия — это не оригинал, как бы вы к нему не стремились. Moisey 05:48, 6 апреля 2008 (UTC) Moisey 14:54, 4 апреля 2008 (UTC) Moisey 15:39, 4 апреля 2008 (UTC)

Преимущества и недостатки аналогового сигнала

Недостатком аналогового сигнала являются возможности по хранению, передаче и тиражированию сигнала. При записи на магнитную ленту или винил, качество сигнала будет зависеть от свойств ленты или винила. Со временем лента размагничивается и качество записанного сигнала ухудшается. Каждое считывание постепенно разрушает носитель, а перезапись вносит дополнительные искажения, где дополнительные отклонения добавляет следующий носитель (лента или винил), устройства считывания, записи и передачи сигнала.

Делать копию аналогового сигнала, это все равно, что для копирования фотографии ее еще раз сфотографировать.

Преимущества и недостатки сигналов разных видов

Со времени изобретения аналоговая передача сигнала была значительно усовершенствована. И прослужила долгое время передавая информацию, звук и изображение. Несмотря на множество улучшений сохранила все свои недостатки – шумы при воспроизведении и искажения при передаче информации. Но главным аргументом для перехода на другую систему обмена данными стал потолок качества передаваемого сигнала. Аналоговый не может вместить объём современных данных.

Совершенствование методов записи и хранения, прежде всего видео контента, оставили аналоговый сигнал в прошлом. Единственным преимуществом аналоговой обработки данных пока ещё является широкое распространение и дешевизна устройств. Во всём остальном аналоговый уступает цифровому сигналу.

Сравнение аналоговой и цифровой обработки сигналов

Сегодняшний инженер стоит перед выбором надлежащей комбинации аналоговых и цифровых методов
для решения задачи обработки сигналов. Невозможно обработать физические аналоговые сигналы,
используя только цифровые методы, так как все датчики (микрофоны, термопары, пьезоэлектрические
кристаллы, головки накопителя на магнитных дисках и т.д.) являются аналоговыми устройствами.

Некоторые виды сигналов требуют наличия цепей нормализации для дальнейшей обработки сигналов
как аналоговым так и цифровым методом. Цепи нормализации сигнала — это аналоговые процессоры,
выполняющие такие функции как усиление, накопление (в измерительных и предварительных (буферных)
усилителях), обнаружение сигнала на фоне шума (высокоточными усилителями синфазного сигнала,
эквалайзерами и линейными приемниками), динамическое сжатие диапазона (логарифмическими
усилителями, логарифмическими ЦАП и усилителями с программируемым коэффициентом усиления) и
фильтрация (пассивная или активная).

Несколько методов реализации процесса обработки сигналов показано на рисунке 1. В верхней области
рисунка изображен чисто аналоговый подход

В остальных областях изображена реализация DSP.
Обратите внимание, что, как только выбрана DSP технология, следующим решением должно быть
определение местоположения АЦП в тракте обработки сигнала

ОБРАБОТКА АНАЛОГОВЫХ И ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ

Рисунок 1. Способы обработки сигналов

Вообще, поскольку АЦП перемещен ближе к датчику, большая часть обработки аналогового сигнала
теперь производится АЦП. Увеличение возможностей АЦП может выражаться в увеличении частоты
дискретизации, расширении динамического диапазона, повышении разрешающей способности, отсечении
входного шума, использовании входной фильтрации и программируемых усилителей (PGA), наличии
источников опорного напряжения на кристалле и т.д. Все упомянутые дополнения повышают
функциональный уровень и упрощают систему.

При наличии современных технологий производства ЦАП и АЦП с высокими частотами дискретизации и
разрешающими способностями существенный прогресс достигнут в интеграции все большего числа
цепей непосредственно в АЦП /ЦАП.

В сфере измерений, например, существуют 24-битные АЦП со встроенными программируемыми
усилителями (PGA), которые позволяют оцифровывать полномасштабные мостовые сигналы 10 mV
непосредственно, без последующей нормализации (например серия AD773x).

На голосовых и звуковых частотах распространены комплексные устройства кодирования-декодирования&nbp;—
кодеки (Analog Front End, AFE), которые имеют встроенную в микросхему аналоговую схему,
удовлетворяющую минимуму требований к внешним компонентам нормализации (AD1819B и AD73322).

Существуют также видео-кодеки (AFE) для таких задач, как обработка изображения с помощью ПЗС (CCD), и
другие (например, серии AD9814, AD9816, и AD984X).

Устройство, производящее преобразование аналоговых сигналов в цифровые

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) создает дискретный код из стандартного аналогового сигнала, в его задачу входит трансформация определенной величины напряжения в двоичный код, доступный цифровой технике.

Показатель эффективности работы сигнала — его разрядность, которая показывает количество дискретных значений, доступных к выдаче за один цикл работы. В зависимости от кодировки отдельного прибора, это значение выдается в битах или тритах.

В зависимости от типа преобразования, выделяются АЦП прямого, последовательного и параллельного вида. Распространены конвейерные модификации, сочетающие в себе несколько ступеней. Показатель производительности устройства – частота дескретизации, то есть частота, с которой производятся цифровые значения на основе поступающего аналогового сигнала.

Чем цифровое телевидение отличается от аналогового

Но эта не единственная причина общегосударственного перехода на цифровой стандарт телевещания. Принципиальные отличая с аналоговым сигналом заключаются в следующих моментах:

• Возможность обеспечить высокое качество изображения с максимально возможной точностью, детализацией, яркостью и цветопередачей. Картинка в этом случае не уступает по своим характеристикам изображению, воспроизводимому с цифровых носителей и передаваемому при помощи кабеля. Раньше для эфирного телевещания такие возможности были не доступны.
• Цифровые пакеты данных более устойчивы к воздействующим на них при трансляции помехам. Благодаря этому существенно снижается уровень искажений передаваемой при помощи радиоволн видео- и аудиоинформации.
• Аналоговый сигнал определенного канала требует организации передачи на выделенной эфирной частоте, что значит, что для каждого из них требуется свой личный диапазон. По этой причине число доступных каналов ограничено, так как нет физической возможности обеспечить отдельную полосу пропускания для всех телекомпаний, занимающихся эфирным вещанием. В цифровом телевидении на одной частоте передается целый пакет (мультиплекс) из 10 каналов. То есть, на смену одному аналоговому можно запустить показ целого десятка цифровых ресурсов, и это при существенном повышении качества вещания.

Как видите, переход на цифру выгоден не только нам, обычным пользователям, получающим яркую картинку на экране телевизора, но и телекомпаниям, которые могут существенно расширить перечень предоставляемых каналов.

Особенности аналогового и цифрового телевидения

Обывательское суждение о крахе эфирного ТВ и переходе на технологии вещания будущего несколько несправедливо, уже потому, что телезрители подменяют понятия: эфирное и аналоговое ТВ. Ведь под эфирным принято понимать любое телевидение, транслируемое по наземному радиоканалу.

И «аналог» и «цифра» – это разновидности эфирного ТВ. Невзирая на то, что аналоговое телевидение отличается от цифрового, их общий принцип вещания идентичен – телевизионная вышка транслирует каналы и гарантирует качественный сигнал лишь в ограниченном радиусе. При этом цифровой радиус охвата короче, чем дальность незакодированного потока, а значит, ретрансляторы должны устанавливаться ближе друг к другу.

А вот мнение о том, что «цифра» обойдёт «аналог» в конечном счёте, правдиво. Телезрители многих стран уже стали «очевидцами» преобразования аналогового сигнала в цифровой и вовсю наслаждаются просмотром телепрограмм в HD качестве.

Особенности эфирного телевидения

ретрансляторы цифрового телевидения

Существующая эфирная телесистема использует для передачи телевизионного продукта аналоговые сигналы. Они распространяются посредством волн с высоким уровнем колебаний, достигая наземных антенн. Для того чтобы увеличить площадь вещательного покрытия устанавливают ретрансляторы. Их функция – сконцентрировать и усилить сигнал, передавая его удалённым приёмникам. Сигналы передаются с фиксированной частотой, поэтому каждый канал соответствует своей частоте и в телевизоре закреплён в порядке нумерации.

Преимущества и недостатки цифрового телевещания

Информация, передаваемая с помощью цифрового кода, практически не содержит ошибок и искажений. Устройство, которое оцифровывает исходный сигнал, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Для кодирования импульсов используют систему единиц и нулей. Чтобы считывать и преобразовывать двоично-десятичный код, в приёмник встроено устройство, именуемое цифро-аналоговым преобразователем» (ЦАП). Ни для АЦП, ни для ЦАП не существует половинных значений, к примеру, 1,4 или 0,8.

Этот способ зашифровки и передачи данных подарил нам новый формат ТВ, у которого есть много достоинств:

• изменение силы или длины импульса не влияет на его распознавание декодером;
• равномерное покрытие вещания;
• в отличие от аналогового вещания, отражения от препятствий преобразованного эфира складываются и улучшают приём;
• частоты вещания используются эффективнее;
• возможен приём цифрового ТВ на аналоговом телевизоре.