Разница между аналоговым и цифровым сигналом. Разница между цифровом и аналоговым телевидением

Сигналами называют информационные коды, которые применяются людьми для того, чтобы передавать сообщения в информационной системе. Сигнал может подаваться, но его получение не обязательно. Тогда как сообщением можно считать только такой сигнал (или совокупность сигналов), который был принят и декодирован получателем (аналоговый и цифровой сигнал).

Одними из первых методов передачи информации без участия людей или других живых существ были сигнальные костры. При возникновении опасности последовательно разводились костры от одного поста к другому. Далее мы будем рассматривать способ передачи информации при помощи электромагнитных сигналов и подробно остановимся на рассмотрении темы аналоговый и цифровой сигнал .

Любой сигнал может быть представлен в виде функции, которая описывает изменения его характеристик. Такое представление удобно для изучения устройств и систем радиотехники. Помимо сигнала в радиотехнике есть еще шум, который является его альтернативой. Шум не несет полезной информации и искажает сигнал, взаимодействуя с ним.

Само понятие дает возможность отвлечься от конкретных физических величин при рассмотрении явлений, связанных с кодированием и декодированием информации. Математическая модель сигнала в исследованиях позволяет опираться на параметры функции времени.

Типы сигналов

Сигналы по физической среде носителя информации делятся на электрические, оптические, акустические и электромагнитные.

По методу задания сигнал может быть регулярным и нерегулярным. Регулярный сигнал представляется детерминированной функцией времени. Нерегулярный сигнал в радиотехнике представлен хаотической функцией времени и анализируется вероятностным подходом.

Сигналы в зависимости от функции, которая описывает их параметры могут быть аналоговыми и дискретными. Дискретный сигнал, который был подвергнут квантованию называется цифровым сигналом.

Обработка сигнала

Аналоговый и цифровой сигнал обрабатывается и направлен на то, чтобы передать и получить информацию, закодированную в сигнале. После извлечения информации ее можно применять в разных целях. В частных случаях информация подвергается форматированию.

Аналоговые сигналы подвергаются усилению, фильтрации, модуляции и демодуляции. Цифровые же помимо этого еще могут подвергаться сжатию, обнаружению и др.

Аналоговый сигнал

Наши органы чувств воспринимают всю поступающую в них информацию в аналоговом виде. К примеру, если мы видим проезжающий мимо автомобиль, мы видим его движение непрерывно. Если бы наш мозг мог получать информацию о его положении раз в 10 секунд, люди бы постоянно попадали под колеса. Но мы можем оценивать расстояние куда быстрее и это расстояние в каждый момент времени четко определено.

Абсолютно то же самое происходит и с другой информацией, мы можем оценивать громкость в любой момент, чувствовать какое давление наши пальцы оказывают на предметы и т.п. Иными словами, практически вся информация, которая может возникать в природе имеет аналоговый вид. Передавать подобную информацию проще всего аналоговыми сигналами, которые являются непрерывными и определены в любой момент времени.

Чтобы понять, как выглядит аналоговый электрический сигнал, можно представить себе график, на котором будет отображена амплитуда по вертикальной оси и время по горизонтальной оси. Если мы, к примеру, замеряем изменение температуры, то на графике появится непрерывная линия, отображающая ее значение в каждый момент времени. Чтобы передать такой сигнал с помощью электрического тока, нам надо сопоставить значение температуры со значением напряжения. Так, например, 35.342 градуса по Цельсию могут быть закодированы как напряжение 3.5342 В.

Аналоговые сигналы раньше использовались во всех видах связи. Чтобы избежать помех такой сигнал нужно усиливать. Чем выше уровень шума, то есть помех, тем сильнее надо усиливать сигнал, чтобы его можно было принять без искажения. Такой метод обработки сигнала затрачивает много энергии на выделение тепла. При этом усиленный сигнал может сам стать причиной помех для других каналов связи.

Сейчас аналоговые сигналы еще применяются в телевидении и радио, для преобразования входного сигнала в микрофонах. Но, в целом, этот тип сигнала повсеместно вытеснен или вытесняется цифровыми сигналами.

Цифровой сигнал

Цифровой сигнал представлен последовательностью цифровых значений. Чаще всего сейчас применяются двоичные цифровые сигналы, так как они используются в двоичной электронике и легче кодируются.

В отличие от предыдущего типа сигнала цифровой сигнал имеет два значения «1» и «0». Если мы вспомним наш пример с измерением температуры, то тут сигнал будет сформирован иначе. Если напряжение, которое подается аналоговым сигналом соответствует значению измеряемой температуры, то в цифровом сигнале для каждого значения температуры будет подаваться определенное количество импульсов напряжения. Сам импульс напряжения тут будет равен «1», а отсутствие напряжения – «0». Приемная аппаратура будет декодировать импульсы и восстановит исходные данные.

Представив, как будет выглядеть цифровой сигнал на графике, мы увидим, что переход от нулевого значения к максимальному производится резко. Именно эта особенность позволяет принимающей аппаратуре более четко «видеть» сигнал. Если возникают какие-либо помехи, приемнику проще декодировать сигнал, нежели чем при аналоговой передаче.

Однако цифровой сигнал с очень большим уровнем шума восстановить невозможно, тогда как из аналогового типа при большом искажении еще есть возможность «выудить» информацию. Это связано с эффектом обрыва. Суть эффекта в том, что цифровые сигналы могут передаваться на определенные расстояния, а затем просто обрываются. Этот эффект возникает повсеместно и решается простой регенерацией сигнала. Там, где сигнал обрывается, нужно вставить повторитель или уменьшить длину линии связи. Повторитель не усиливает сигнал, а распознает его изначальный вид и выдает его точную копию и может использоваться сколь угодно в цепи. Такие способы повторения сигнала активно применяются в сетевых технологиях.

Помимо всего прочего аналоговый и цифровой сигнал различается и возможность кодирования и шифрования информации. Это является одной из причин перехода мобильной связи на «цифру».

Аналоговый и цифровой сигнал и цифро-аналоговое преобразования

Следует еще немного рассказать о том, как аналоговая информация передается по цифровым каналам связи. Вновь прибегнем к примерам. Как уже говорилось звук – это аналоговый сигнал.

Что происходит в мобильных телефонах, которые передают информацию по цифровым каналам

Звук, попадая в микрофон подвергается аналого-цифровому преобразованию (АЦП). Этот процесс состоит из 3 ступеней. Берутся отдельные значения сигнала через одинаковые отрезки времени, этот процесс называется дискретизация. По теореме Котельникова о пропускной способности каналов, частота взятия этих значений должна быть вдвое выше, чем самая высокая частота сигнала. То есть, если в нашем канале стоит ограничение на частоту в 4 кГц, то частота дискретизации будет составлять 8 кГц. Далее все выбранные значения сигнала округляются или, иначе говоря, квантуются. Чем больше уровней при этом будет создано, тем выше будет точность восстановленного сигнала на приемнике. Затем все значения преобразуются в двоичный код, который передается на базовую станцию и затем доходит до другого абонента, являющегося приемником. В телефоне приемника происходит процедура цифро-аналогового преобразования (ЦАП). Это обратная процедура, цель которой на выходе получить сигнал как можно более идентичный исходному. Далее уже аналоговый сигнал выходит в виде звука из динамика телефона.

С развитием цифровых технологий постепенно наблюдается плавная миграция телезрителей с аналогового телевидения на цифровое.

Это происходит не только из-за масштабных рекламных кампаний, развернутых Интернет-провайдерами для популяризации и продаж IPTV, но и потому, что такое телевидение, безусловно, нравится пользователям.

Почему? Давайте разбираться.

Отличия цифрового ТВ от аналогового

Не буду тут лить «воду» про цифровые и аналоговые сигналы, кому это интересно? Да никому. Давайте лучше рассмотрим практическую разницу в использовании.

Оборудование

Итак, для просмотра аналогового телевидения необходима обычная эфирная антенна (в квартире, на крыше) или подключенное, в какой-нибудь компании, кабельное телевидение. Из-за специфики работы аналогового сигнала (все-таки пришлось написать про сигналы) изображение может всячески искажаться под воздействием внешних источников помех.

В свою очередь, для просмотра цифрового телевидения, наличием обычной антенной не обойтись. Около телевизора придется установить ресивер (декодер зашифрованного цифрового сигнала), который будет преобразовывать полученные данные в изображение, и выводить картинку на экран телевизора.

Хорошим примером является Интерактивное ТВ от Ростелеком, про которое я очень подробно писал в статье.

Цифровое спутниковое ТВ немного отличается от предыдущего примера. И если вы хотите смотреть именно спутниковое телевидение, то придется установить на стене своего частного или многоквартирного дома спутниковую антенну («тарелку»). На этот раз, в качестве примера можно привести компанию «Триколор ТВ».

Естественно, провайдер спутникового ТВ предоставит вам все необходимое оборудование и установит антенну. А вот уже количество каналов будет зависеть от выбранного пакета услуг.

Качество изображения

Без сомнения, цифровое телевидение лидирует в этом вопросе по всем параметрам. Вот некоторые очевидные плюсы «цифры»:

• Не теряет качество сигнала, если передается на очень отдаленные расстояния;
• На изображении не может быть бликов, «снега», искажения картинки и других распространенных, при просмотре аналогового телевидения, недостатков;
• Возможность подключения каналов в HD качестве. Можно было смело ставить этот пункт первым с списке, так как изображение высокой четкости — это мечта любого телезрителя, у которого большая диагональ экрана телевизора.

Другие возможности

Несомненно, помимо качества изображения, у IPTV есть много других преимуществ:

Что-то я с писаниной разошелся не на шутку, пора заканчивать.

Цифровое ТВ лучше и качественнее аналогового

Подведя черту под всем вышесказанным, можно сделать вывод — аналоговое телевидение практически изжило себя, так как уступает цифровому, практически, во всем, кроме стоимости («аналог» можно смотреть бесплатно).

Кто-то из читателей, возможно, подумал — «Куплю телевизор со встроенным TV-тюнером, настрою на прием спутникового ТВ и буду смотреть «цифру» бесплатно». Нет, дорогие мои, не все так просто. Во первых — бесплатных (незашифрованных) каналов там будет «раз, два и обчелся», во вторых — это еще надо суметь найти нужный спутник и настроить оборудование.

В общем, полного перехода России на цифровое ТВ не будет еще очень долго. Лет 10-20, а то и больше. Хотя, многие страны к этому стремятся, в том числе и наша великая Родина. А пока, остается один выход — покупать хорошее цифровое телевидение у Интернет-провайдеров и узкоспециализированных компаний.

На этом всё, спасибо за внимание.

Комментарии:

Любой сигнал, будь-то аналоговый или цифровой, представляет собой электромагнитные колебания, распространяющиеся с определенной частотой. В зависимости от того, какой сигнал распространяется устройство, принимающее данный сигнал определяет, какое изображение выводить на экран, соответственно, со звуковым сопровождением.

К примеру, телевизионная вышка или радиостанция может передавать и аналоговый и цифровой сигналы. Звук передается в аналоговой форме, и уже через приемное устройство преобразуется в электромагнитные колебания. Как уже говорилось, колебания распространяются с определенной частотой. Чем выше частота звука, тем выше колебания, в результате, получаем на выходе более громкое звучание голоса.

Общими словами, аналоговый сигнал распространяется непрерывно, а цифровой сигнал - дискретно (прерывисто), т.е. амплитуда колебаний принимает определенные значения в единицу времени.

Если продолжить пример звукового аналогового сигнала, то получим процесс, при котором электромагнитные волны распространяются с помощью передатчика (антенны). Т.к. распространение аналогового сигнала происходит постоянно, то колебания суммируются, и на выходе возникает несущая частота, которая является основной, т.е. на неё происходит настройка приемника.

В самом приемнике происходит отделение данной частоты от других колебаний, которые преобразуются в звук.

Недостатками передачи информации с помощью аналогового сигнала очевидны:

• Возникает большое количество помех;
• Передается больше лишней информации;
• Безопасность передачи сигнала

Если в радиовещании передача информации с помощью аналогового сигнала происходит менее заметно, то в телевидении, вопрос перехода на цифровую передачу крайне важен.

Основными преимуществами цифрового сигнала перед аналоговым являются:

• Более высокий уровень защиты. Безопасность передачи цифрового сигнала основана на том, что «цифра» передается в зашифрованном виде;
• Легкость приема сигнала. Цифровой сигнал можно принимать, находясь на любом расстоянии от местожительства;
• Цифровое вещание способно обеспечить огромное количество каналов. Именно эта возможность обеспечивает поклонников цифрового телевидения большим количеством телеканалов для просмотра фильмов и передач;
• Качество передачи находится на несколько порядков выше, чем при аналоговом вещании. Цифровой сигнал обеспечивает фильтрацию принимаемых данных, а также имеется возможность восстанавливать исходную информацию.

Соответственно, для преобразования аналогового сигнала в цифровой, и наоборот используются специальные устройства.

• Устройство, которое преобразует аналоговый сигнал в цифровой сигнал, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП);
• Устройство, преобразующее цифровой сигнал в аналоговый называется цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП).

Соответственно, АЦП установлен в передатчике, а ЦАП установлен в приемнике и преобразет дискретный сигнал в аналоговый, соответствующий голосу.

Почему цифровой сигнал является более защищенным?

Передача цифрового сигнала осуществляется в зашифрованном виде и цифро-аналоговое устройство должно иметь код для расшифровки. АЦП может передавать и цифровой адрес приемника. Если даже сигнал будет перехвачен, то полностью расшифровать его будет невозможно из-за отсутствия части кода. Данный свойство цифровой передачи широко используется в мобильной связи.

Таким образом, основное различие между аналоговым и цифровым сигналом заключается в различной структуре передаваемого сигнала. Аналоговые сигналы - непрерывный поток колебаний с изменяющимися амплитудой и частотой.

Цифровой сигнал - дискретные (прерывистые) колебания, значения которых зависят от передающей среды.

Иногда у потребителей возникает вопрос, как передается сигнал в телевидении.

В телевидении перед передачей сигнала в цифровом виде, аналоговый сигнал подлежит оцифровке. После этого, необходимо выбрать, в какой среде будет происходить передача: медный кабель, эфир, оптоволоконный кабель.

Например, многие пользователи уверены, что кабельное телевидение - это только цифровая передача данных. Это не так. Кабельное телевидение - это и аналоговый и цифровой вид передачи сигнала.

О природе сигналов обыватель не задумывается, а вот о разнице между аналоговым и цифровым вещанием или форматами — иногда приходится. По умолчанию считается, что аналоговые технологии уходят в прошлое, и вскоре будут полностью заменены на цифровые. Стоит знать, от чего мы отказываемся в угоду новым веяниям.

Аналоговый сигнал — сигнал данных, описываемый непрерывными функциями времени, то есть амплитуда колебаний его может принимать любые значения в пределах максимума.

Цифровой сигнал — сигнал данных, описываемый дискретными функциями времени, то есть амплитуда колебаний принимает значения только строго определенные.

На практике это позволяет говорить о том, что аналоговый сигнал сопровождается большим количеством помех, тогда как цифровой их успешно отфильтровывает. Последний же способен восстанавливать исходные данные. Кроме того, непрерывный аналоговый сигнал часто несет в себе много лишней информации, что приводит к его избыточности — несколько цифровых сигналов можно передать вместо одного аналогового.

Если говорить о телевидении, а именно эта сфера своим переходом на “цифру” волнует большинство потребителей, то можно считать аналоговый сигнал совершенно себя изжившим. Однако пока что аналоговые сигналы принимает любая предназначенная для этого техника, а цифровой требует специальной. Правда, с распространением “цифры” аналоговых телевизоров все меньше и спрос на них катастрофически уменьшается.

Еще одна важная характеристика сигнала — безопасность. В этом отношении аналоговый демонстрирует полную беззащитность перед влияниями или вторжениями извне. Цифровой же шифруется посредством присвоения ему кода из радиоимпульсов, так что любое вмешательство исключено. На большие расстояния цифровые сигналы передавать сложно, потому используется схема модуляции-демодуляции.

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.

В настоящее время большинство людей смотрят цифровое телевидение, сами того не осознавая. На смену эфирным антеннам и кинескопам пришло новое поколение ТВ с плазменным экраном и принципиально новым форматом сигнала. Когда вы сменили свой телевизор на плоский и поменяли антенну на приемник – вы перешли с аналогового вещания на цифровое. Эти два вида телевидения получили свое название напрямую от именования сигнала: цифровой сигнал и аналоговый сигнал. Отличие между ними достаточно большое, как и качество получаемого изображения. В данной статье вы сможете узнать, почему аналоговое телевидение изжило себя, как формат; как именно работают эти сигналы и в чем их принципиальное различие.

Цифровое и аналоговое телевидение – чем характеризуется аналоговый сигнал

Всем привычный тип сигнала, который передавался по антенне или самодельном приемнике “чебурашка”, носит название аналоговый. Суть данного метода передачи в его непрерывности и сравнительной медлительности. Безопасность такого вещания всегда находится под угрозой, чем и обусловлены не малочисленные сбои в работе телевидения, вклинивание посторонних сигналов. Многие из подрастающего поколения могут помнить, как один из федеральных каналов внезапно начинал транслировать нечто, совершенно незнакомое и не предназначенное для эфира, либо сигнал и вовсе пропадал при плохой погоде.

Основным плюсом аналогового ТВ являлась его доступность – вы протягиваете антенну и можете смотреть любые каналы, которые удалось “поймать”. Минусы уже очевидны: нестабильность сигнала, его шаткая безопасность.

Цифровое и аналоговое телевидение – характеристики цифрового вещания

На смену аналоговому сигналу пришло цифровое телевидение: быстрое, качественное и четкое. Такой сигнал способен преодолевать любые расстояния, донося до зрителя ничем не искаженную картинку. Вы не почувствуете дискомфорта в плохую погоду. Также отпала надобность протягивать длинные конструкции из антенн, чтобы лучше поймать сигнал. Теперь достаточно установить специальный приемник и вставить шнур в телевизор.

Современные телевизоры, тем не менее, имеют аналоговый вход на задней панели с разъемами, так как на территории нашей страны до сих пор остается аналоговое вещание. Вы имеете возможность выбирать, какое телевидение смотреть либо чередовать способы.

Цифровой сигнал, по сути своей, практически невозможно ненароком перехватить или вклиниться в вещание. Такой тип передачи отправляет сигнал небольшими, но очень частыми порциями.

Разница между цифровым и аналоговым телевидением

Сравнить такие сигналы достаточно просто, не вдаваясь в подробности их технических характеристик: аналоговое телевидение уступает цифровому в комфортабельности и безопасности, однако цифровой сигнал вы не получите бесплатно, без противозаконных манипуляций. Такое телевидение провайдерам легче контролировать.

Можно подвести основные итоги пользования двумя видами ТВ:

• Если говорить о бесперебойности вещания, то этим может похвастаться только цифровой сигнал. Его аналоговый собрат слишком привередлив к расстоянию, погоде и другим барьерам.
• В целях экономии лучше пользоваться аналоговым телевидением – его сигнал распространяется на территории городов, а зрители просто “ловят” его антеннами. Цифровое ТВ вы не получите, пока у вас не появится специальный приемник.
• Аналоговое телевидение не может дать абонентам такого широкого выбора различных каналов. Цифровой сигнал же быстрее и неприхотливее, поэтому его возможности не ограничены каким-либо количеством каналов.
• Говоря о мобильности, выигрывает цифровое ТВ. Возможно, вы пытались поймать хотя бы один канал стареньким маленьким телевизором с антенной, находясь в дороге или низменных отдаленных районах – это практически невозможно, пока вы не найдете возвышенное место и не построите огромные и длинные антенны из банок и проволок.

Можно сказать, что аналоговое телевидение по сей день остается самым доступным, но уже не самым прогрессивным и быстрым. Если вы цените качество изображения, его звук и надежность, то плюсы цифрового вещания перевешивают с большим отрывом.