Iga päev puutuvad inimesed kokku elektrooniliste seadmete kasutamisega. Kaasaegne elu on ilma nendeta võimatu. Lõppude lõpuks räägime televiisorist, raadiost, arvutist, telefonist, multikeetjast ja nii edasi. Varem, vaid paar aastat tagasi, ei mõelnud keegi sellele, millist signaali igas töötavas seadmes kasutati. Nüüd on sõnad "analoog", "digitaalne", "diskreetne" olnud juba pikka aega. Mõned loetletud signaalitüübid on kvaliteetsed ja usaldusväärsed.

Digitaalne edastus tuli kasutusele palju hiljem kui analoog. See on tingitud asjaolust, et sellist signaali on palju lihtsam hooldada ja tol ajal polnud tehnoloogiat nii täiustatud.

Iga inimene puutub pidevalt kokku mõistega "diskreetsus". Kui tõlgite selle sõna ladina keelest, tähendab see "katkestust". Süvenedes kaugele teadusesse, võime öelda, et diskreetne signaal on teabe edastamise meetod, mis tähendab kandekandja aja muutumist. Viimane võtab igasuguse väärtuse kõigist võimalikest. Nüüd taandub diskreetsus tagaplaanile, pärast seda, kui tehti otsus toota süsteeme kiibil. Need on terviklikud ja kõik komponendid on üksteisega tihedalt seotud. Diskreetsuses on kõik täpselt vastupidine – iga detail valmib ja ühendatakse teistega spetsiaalsete sideliinide kaudu.

Signaal

Signaal on spetsiaalne kood, mis edastatakse kosmosesse ühe või mitme süsteemi kaudu. See formulatsioon on üldine.

Info- ja sidevaldkonnas on signaal spetsiaalne andmekandja, mida kasutatakse sõnumite edastamiseks. Seda saab luua, kuid mitte aktsepteerida, viimane tingimus pole vajalik. Kui signaal on sõnum, peetakse selle “püüdmist” vajalikuks.

Kirjeldatud koodi määrab matemaatiline funktsioon. See iseloomustab kõiki võimalikke parameetrite muutusi. Raadiotehnika teoorias peetakse seda mudelit põhiliseks. Selles nimetati müra signaali analoogiks. See kujutab endast aja funktsiooni, mis suhtleb vabalt edastatava koodiga ja moonutab seda.

Artiklis kirjeldatakse signaalide tüüpe: diskreetne, analoog ja digitaalne. Lühidalt on ära toodud ka põhiteooria kirjeldatud teema kohta.

Signaalide tüübid

Saadaval on mitu signaali. Vaatame, millised tüübid on olemas.

1. Vastavalt andmekandja füüsilisele kandjale jaotatakse elektrilised, optilised, akustilised ja elektromagnetilised signaalid. On mitmeid teisi liike, kuid neid tuntakse vähe.
2. Seadistusmeetodi järgi jaotatakse signaalid tavalisteks ja ebaregulaarseteks. Esimesed on deterministlikud andmeedastusmeetodid, mida määrab analüütiline funktsioon. Juhuslikud on sõnastatud tõenäosusteooria abil ja need võtavad ka mis tahes väärtused erinevatel ajavahemikel.
3. Sõltuvalt funktsioonidest, mis kirjeldavad kõiki signaali parameetreid, võivad andmeedastusmeetodid olla analoogsed, diskreetsed, digitaalsed (meetod, mis on tasemel kvantiseeritud). Neid kasutatakse paljude elektriseadmete toiteks.

Nüüd teab lugeja kõiki signaaliedastuse liike. Kellelgi pole raske neist aru saada, peamine on veidi mõelda ja kooli füüsikakursust meeles pidada.

Miks signaali töödeldakse?

Signaali töödeldakse selles krüpteeritud teabe edastamiseks ja vastuvõtmiseks. Kui see on ekstraheeritud, saab seda kasutada mitmel viisil. Mõnel juhul vormindatakse see ümber.

Kõigi signaalide töötlemiseks on veel üks põhjus. See koosneb sageduste kergest kokkusurumisest (et mitte kahjustada teavet). Pärast seda vormindatakse ja edastatakse aeglasel kiirusel.

Analoog- ja digitaalsignaalid kasutavad spetsiaalseid tehnikaid. Eelkõige filtreerimine, konvolutsioon, korrelatsioon. Need on vajalikud signaali taastamiseks, kui see on kahjustatud või sellel on müra.

Loomine ja kujunemine

Sageli on signaalide genereerimiseks vaja analoog-digitaalmuundurit (ADC) Kõige sagedamini kasutatakse neid mõlemaid ainult olukordades, kus kasutatakse DSP-tehnoloogiaid. Muudel juhtudel piisab ainult DAC-i kasutamisest.

Füüsiliste analoogkoodide loomisel digitaalsete meetodite edasise kasutamisega tuginevad nad saadud teabele, mis edastatakse spetsiaalsetelt seadmetelt.

Dünaamiline ulatus

See arvutatakse kõrgema ja madalama helitugevuse erinevuse järgi, mida väljendatakse detsibellides. See sõltub täielikult tööst ja esituse omadustest. Räägime nii muusikapaladest kui ka tavalistest inimestevahelistest dialoogidest. Kui võtame näiteks diktori, kes uudiseid loeb, siis tema dünaamiline ulatus kõigub 25-30 dB ringis. Ja mis tahes teost lugedes võib see tõusta 50 dB-ni.

Analoogsignaal

Analoogsignaal on ajaliselt pidev andmeedastusmeetod. Selle puuduseks on müra olemasolu, mis mõnikord viib teabe täieliku kadumiseni. Väga sageli tuleb ette olukordi, kus on võimatu kindlaks teha, kus on koodis olulised andmed ja kus on tavalised moonutused.

Just seetõttu on digitaalne signaalitöötlus saavutanud suure populaarsuse ja asendab järk-järgult analoogi.

Digitaalne signaal

Digisignaal on eriline, seda kirjeldavad diskreetsed funktsioonid. Selle amplituud võib võtta teatud väärtuse juba määratud väärtustest. Kui analoogsignaal on võimeline saabuma suure müraga, filtreerib digitaalsignaal suurema osa vastuvõetud mürast välja.

Lisaks edastab seda tüüpi andmeedastus teavet ilma tarbetu semantilise koormuseta. Ühe füüsilise kanali kaudu saab saata mitu koodi korraga.

Digisignaali tüüpe pole, kuna see paistab silma eraldiseisva ja sõltumatu andmeedastusmeetodina. See esindab binaarset voogu. Tänapäeval peetakse seda signaali kõige populaarsemaks. Selle põhjuseks on kasutusmugavus.

Digisignaali rakendamine

Mille poolest erineb digitaalne elektrisignaal teistest? Asjaolu, et ta on võimeline repiiteris täielikult regenereerima. Kui sideseadmesse jõuab väikseima häirega signaal, muudab see kohe oma vormi digitaalseks. See võimaldab näiteks teletornil uuesti signaali genereerida, kuid ilma müraefektita.

Kui kood saabub suurte moonutustega, siis seda kahjuks taastada ei saa. Kui võtame võrdluseks analoogside, siis sarnases olukorras saab repiiter osa andmetest eraldada, kulutades palju energiat.

Kui arutledes erinevas vormingus mobiilsidevõrgus, on digiliinil tugevate moonutuste korral peaaegu võimatu rääkida, kuna sõnu või terveid fraase pole kuulda. Sel juhul on analoogsuhtlus tõhusam, kuna saate dialoogi jätkata.

Just selliste probleemide tõttu moodustavad repiiterid väga sageli digitaalse signaali, et sideliini vahet vähendada.

Diskreetne signaal

Tänapäeval kasutab iga inimene oma arvutis mobiiltelefoni või mingit “valijat”. Seadmete või tarkvara üheks ülesandeks on signaali, antud juhul kõnevoo, edastamine. Pideva laine edastamiseks on vaja kanalit, millel on kõrgeim läbilaskevõime. Seetõttu otsustati kasutada diskreetset signaali. See ei loo lainet ise, vaid selle digitaalset välimust. Miks? Sest ülekanne tuleb tehnoloogiast (näiteks telefon või arvuti). Millised on seda tüüpi teabeedastuse eelised? Selle abil väheneb edastatavate andmete kogumaht ning ka paki saatmist on lihtsam korraldada.

Arvutitehnoloogia töös on pikka aega kasutatud proovide võtmise mõistet. Tänu sellele signaalile ei edastata mitte pidevat teavet, mis on täielikult kodeeritud spetsiaalsete sümbolite ja tähtedega, vaid spetsiaalsetesse plokkidesse kogutud andmeid. Need on eraldiseisvad ja terviklikud osakesed. See kodeerimismeetod on pikka aega tagaplaanile jäänud, kuid pole täielikult kadunud. Seda saab kasutada väikeste teabekildude hõlpsaks edastamiseks.

Digi- ja analoogsignaalide võrdlus

Seadmeid ostes vaevalt keegi mõtleb sellele, mis tüüpi signaale selles või teises seadmes kasutatakse, ja veelgi enam oma keskkonnale ja olemusele. Kuid mõnikord peate ikkagi mõistetest aru saama.

Ammu on olnud selge, et analoogtehnoloogiad on kaotamas nõudlust, kuna nende kasutamine on ebaratsionaalne. Vastutasuks tuleb digitaalne suhtlus. Peame aru saama, millest me räägime ja millest inimkond keeldub.

Lühidalt öeldes on analoogsignaal teabe edastamise meetod, mis hõlmab andmete kirjeldamist aja pidevates funktsioonides. Tegelikult võib võnkumiste amplituud olla võrdne mis tahes väärtusega teatud piirides.

Digitaalset signaalitöötlust kirjeldavad diskreetse aja funktsioonid. Teisisõnu, selle meetodi võnkumiste amplituud on võrdne rangelt määratud väärtustega.

Liikudes teooriast praktikasse, tuleb öelda, et analoogsignaali iseloomustavad häired. Digitaal selliseid probleeme pole, sest see “silub” need edukalt ära. Tänu uutele tehnoloogiatele on see andmeedastusmeetod võimeline taastama kogu algse teabe iseseisvalt ilma teadlase sekkumiseta.

Rääkides televisioonist, võime juba julgelt väita: analoogedastus on ammu oma aja ära elanud. Enamik tarbijaid lülitub digitaalsignaalile. Viimase miinuseks on see, et kui analoogedastust saab vastu võtta iga seade, siis moodsam meetod nõuab vaid erivarustust. Kuigi nõudlus vananenud meetodi järele on juba ammu langenud, ei suuda seda tüüpi signaalid ikka veel igapäevaelust täielikult kaduda.

Nende sõnadega alustas Johannes oma evangeeliumi, kirjeldades aegu väljaspool meie ajastu piire. Alustame seda artiklit mitte vähem paatosega ja kuulutame tõsiselt, et ringhäälinguäris "alguses oli signaal".

Televisioonis, nagu kogu elektroonikas, on signaal aluseks. Rääkides sellest, peame silmas elektromagnetilisi võnkumisi, mis levivad õhus saateantenni abil ja põhjustavad vastuvõtuantennis voolukõikumisi. Saatelainet saab esitada nii pidevas kui ka impulssvormingus, mis mõjutab oluliselt lõpptulemust – teleri vastuvõtu kvaliteeti.

Mis on analoogtelevisioon? See on kõigile tuttav televisioon, mida nägid meie vanemate vanemad. Seda edastatakse krüpteerimata, selle aluseks on analoogsignaal ja seda võtab vastu tavaline meile lapsepõlvest tuttav analoogteleviisor. Praegu tehakse paljudes riikides analoogsignaali ja seega ka maapealse televisiooni digiteerimist. Mõnes Euroopa riigis on see protsess juba lõpule viidud ja maapealne analoogtelevisioon on välja lülitatud. Sellel on põhjused, mida see artikkel soovitab mõista.

Erinevused digitaal- ja analoogsignaali vahel

Enamiku inimeste jaoks võib erinevus analoog- ja digitaalsignaali vahel olla üsna väike. Ja ometi on nende erinevus märkimisväärne ega seisne ainult telesaadete kvaliteedis.

Analoogsignaal on vastuvõetud andmed, mida me näeme, kuuleme ja tajume meid ümbritseva maailmana. See signaalide genereerimise, töötlemise, edastamise ja salvestamise meetod on traditsiooniline ja siiani väga laialt levinud. Andmed teisendatakse elektromagnetlaineteks, mis peegeldavad nähtuste sagedust ja intensiivsust vastavalt täieliku vastavuse põhimõttele.

Digisignaal on koordinaatide kogum, mis kirjeldab elektromagnetlainet, mis pole ilma dekodeerimiseta kättesaamatu otseseks tajumiseks, kuna on elektromagnetiliste impulsside jada. Rääkides signaalide diskreetsusest ja pidevusest, tähendavad need vastavalt "väärtuste võtmist lõplikust hulgast" ja "väärtuste võtmist lõpmatust hulgast".

Diskreetsuse näide on koolihinded, mis võtavad väärtused komplektist 1,2,3,4,5. Tegelikult luuakse digitaalne videosignaal sageli analoogsignaali digiteerimise teel.

Teooriast eemaldudes võime tegelikkuses esile tuua järgmised peamised erinevused analoog- ja digitaalsignaalide vahel:

1. analoogtelevisioon on haavatav häirete suhtes, mis toovad sellesse müra, samal ajal kui digitaalne impulss on häirete poolt täielikult blokeeritud ja puudub või saabub algsel kujul.
2. Analoogsignaali saab vastu võtta ja lugeda iga seade, mille tööpõhimõte põhineb saatja leviedastusel. Digilaine on mõeldud konkreetsele "adressaadile" ja on seetõttu pealtkuulamisele vastupidav, kuna turvaliselt kodeeritud.

Pildikvaliteet

Analoogtelevisiooni pakutava telepildi kvaliteedi määrab suuresti telestandard. Analoogülekannet edastav kaader sisaldab 625 rida kuvasuhtega 4x3. Seega kuvab vana kineskoop pilti televisiooniliinidest, digitaalne pilt aga koosneb pikslitest.

Halva vastuvõtu ja häirete korral "lund" ja susiseb teler, mis ei paku vaatajale pilti ega heli. Püüdes seda olukorda parandada, viidi see korraga ellu.

Muud võimalused

Hoolimata elektroonikatehnoloogia kiirest arengust ja digitaalsignaali eelistest analoogi ees, on endiselt valdkondi, kus analoogtehnoloogia on asendamatu, näiteks professionaalne helitöötlus. Kuid kuigi originaalsalvestis ei pruugi olla halvem kui digitaalne, on see pärast redigeerimist ja kopeerimist paratamatult mürarikas.

Siin on põhitoimingute komplekt, mida saab teha analoogvooga:

• tugevdamine ja nõrgenemine;
• modulatsioon, mille eesmärk on vähendada selle vastuvõtlikkust häiretele, ja demodulatsioon;
• filtreerimine ja sagedustöötlus;
• korrutamine, liitmine ja logaritm;
• selle füüsikaliste suuruste parameetrite töötlemine ja muutmine.

Analoog- ja digitaaltelevisiooni omadused

Vilistide hinnangud maapealse televisiooni kokkuvarisemise ja tuleviku ringhäälingutehnoloogiatele ülemineku kohta on mõneti ebaõiglane, kasvõi seetõttu, et televaatajad asendavad mõisteid: maapealne ja analoogtelevisioon. Maapealse televisiooni all mõistetakse ju tavaliselt iga maapealse raadiokanali kaudu edastatavat televisiooni.

Nii "analoog" kui ka "digitaalne" on maapealse televisiooni tüübid. Vaatamata sellele, et analoogtelevisioon erineb digitelevisioonist, on nende levitamise üldpõhimõte identne – teletorn edastab kanaleid ja tagab kvaliteetse signaali vaid piiratud raadiuses. Samal ajal on digitaalne leviraadius lühem kui kodeerimata voo leviala, mis tähendab, et repiiterid tuleb paigaldada üksteisele lähemale.

Kuid arvamus, et "digitaalne" ületab lõpuks "analoogi", on tõsi. Paljude riikide televaatajad on juba saanud analoogsignaali digitaalseks konverteerimise „tunnistajateks“ ja naudivad täiel rinnal HD-kvaliteediga telesaateid.

Ringhäälingu televisiooni omadused

Olemasolev maapealne televisioonisüsteem kasutab televisioonitoodete edastamiseks analoogsignaale. Nad levivad tugevalt võnkuvate lainete kaudu, jõudes maapealsete antennideni. Saate leviala suurendamiseks paigaldatakse repiiterid. Nende ülesanne on signaali koondamine ja võimendamine, edastades selle kaugvastuvõtjatele. Signaalid edastatakse fikseeritud sagedusega, seega vastab iga kanal oma sagedusele ja määratakse telerile numbrilises järjekorras.

Digitaalse televisiooni levitamise eelised ja puudused

Digitaalse koodi abil edastatav teave praktiliselt ei sisalda vigu ega moonutusi. Seadet, mis digiteerib algse signaali, nimetatakse analoog-digitaalmuunduriks (ADC).

Impulsside kodeerimiseks kasutatakse ühtede ja nullide süsteemi. BCD-koodi lugemiseks ja teisendamiseks on vastuvõtjasse sisse ehitatud seade, mida nimetatakse digitaal-analoogmuunduriks (DAC). ADC ega DAC jaoks pole poolväärtusi, näiteks 1,4 või 0,8.

See andmete krüptimise ja edastamise meetod on andnud meile uue TV-vormingu, millel on palju eeliseid:

• impulsi tugevuse või pikkuse muutmine ei mõjuta selle äratundmist dekoodri poolt;
• ühtne ringhäälingu leviala;
• erinevalt analoogringhäälingust suurendavad teisendatud ülekande takistustelt peegeldused ja parandavad vastuvõttu;
• levisagedusi kasutatakse tõhusamalt;
• Saab vastu võtta analoogtelevisioonist.

Erinevus digitaaltelevisioon analoogist

Lihtsaim viis analoog- ja digitaalringhäälingu erinevust märgata on esitada mõlema tehnoloogia lõplikud omadused tabeli kujul.

Digi-TV	Analoogtelevisioon
Digitaalse pildi eraldusvõime on 1280x720, mis annab kokku 921600 pikslit. 1080i skannimisvormingu puhul on pildi eraldusvõime 1920x1080, mis annab muljetavaldava tulemuse: üle 2 miljoni 70 tuhande piksli.	Analoog "pildi" maksimaalne eraldusvõime on ligikaudu 720x480, mis annab kokku üle 340 000 piksli.
Heli
Heli, nagu ka video, edastatakse ilma moonutusteta. Paljude programmidega kaasneb ruumilise heli stereosignaal.	Heli kvaliteet on erinev.
Vastuvõtja
Digivastuvõtuks kohandatud teleri maksumus on mitu korda kõrgem kui tavalise teleri hind.	Analoogtelevisioon on mõõdukalt kallis.
telekanalid
Digikanalite vaatamine annab vaatajale laia valiku: telekanalite suur hulk ja temaatiline fookus.	Programmide arv kuni 100.
muud
Saadete vastuvõtt ühes teleris. Lisateenused, nagu "eraülekanne", "virtuaalkino", "programmide salvestamine" jne.	Võimalus ühendada rohkem vastuvõtjaid ja samaaegselt vaadata mitut programmi.
Alumine joon
Uus televiisor toob endaga kaasa suurepärase pildi- ja helikvaliteedi, võimaluse luua multimeedia kodujaam mängimiseks, töötamiseks ja õppimiseks. Kohandatud televiisorite kõrge hind ja telerite kodeerimistehnoloogia aeglane kasutuselevõtt Venemaa turul on aga seni jätnud selle olemasoleva televisiooni taha.	Vana hea teler jääb pildi- ja helikvaliteedilt digitaalsele alla. Märkimisväärseks plussiks on aga vastuvõtjate hind ja võimalus levitada signaali suuremale hulgale teleritele (võimalus vaadata mitut saadet korraga).

TV antenni tundlikkus

Universaalset retsepti ideaalse antenni valimiseks ei ole, kuid on kohustuslikud nõuded, mis peavad olema täidetud, et see saaks vastu võtta analoog- ja digitaalsignaale. Kui kaugus leviobjektist suureneb, suurenevad need nõuded. Eelkõige vastuvõtja tundlikkusele - selle võimele võtta vastu nõrga intensiivsusega telesignaale. Sageli on need uduse pildi põhjuseks. Seda probleemi saab lahendada abiga, mis suurendab oluliselt antenni tundlikkust ja eemaldab küsimuse: kuidas seda digitaaltelevisiooniga ühendada? Sama teler ja sama antenn, teleri lähedusse ilmub ainult õhu kaudu leviv digituuner.

Mis on antenni kiirgusmuster

Lisaks antenni tundlikkusele on parameeter, mis määrab, mil määral see suudab energiat fokusseerida. Seda nimetatakse suunavõimenduseks või suunavuseks ja see on antud suunas kiirgustiheduse ja keskmise kiirgustiheduse suhe.
Selle tunnuse graafiline tõlgendus on antenni kiirgusmuster. Keskmiselt on see kolmemõõtmeline kujund, kuid töö hõlbustamiseks on see väljendatud kahes üksteisega risti asetsevas tasapinnas. Kui teil on selline lame diagramm käepärast ja võrrelda seda piirkonna kaardiga, saate planeerida antenni vastuvõtuala analoogvideosignaali jaoks. Samuti saate sellelt graafikult välja tuua mitmeid kasulikke teleri antenni praktilisi omadusi, nagu külg- ja vastupidise kiirguse intensiivsus ning kaitsekoefitsient.

Kumb signaal on parem

Tuleb tunnistada, et vaatamata paljudele täiustustele, mis on tehtud teabe analoogesituse valdkonnas, on sellel ringhäälingumeetodil oma puudused säilinud. Nende hulka kuuluvad moonutused edastamise ajal ja müra taasesituse ajal.

Samuti on analoogsignaali digitaalseks muutmise vajadus tingitud olemasoleva salvestusmeetodi sobimatusest info salvestamiseks pooljuhtmällu.

Kahjuks pole olemasoleval teleril praktiliselt mingeid ilmseid eeliseid digi ees, välistades võimaluse signaali vastu võtta tavalise teleantenniga ja jagada seda telerite vahel.

Igasugune analoog- või digitaalne signaal on elektromagnetiline võnkumine, mis levib teatud sagedusel, olenevalt sellest, millist signaali edastatakse, seda signaali vastuvõttev seade tõlgib selle tekstiks, graafiliseks või heliinformatsiooniks, mis on kasutajale või seadmele mugav tajuda. ise. Näiteks võib tele- või raadiosignaal, torn või raadiojaam edastada nii analoog- kui ka hetkel digitaalset signaali. Vastuvõttev seade, võttes vastu selle signaali, teisendab selle pildiks või heliks, täiendades seda tekstiteabega (tänapäevased raadiovastuvõtjad).

Heli edastatakse analoogkujul ja muudetakse vastuvõtva seadme kaudu elektromagnetiliseks vibratsiooniks ning nagu juba mainitud, levivad vibratsioonid teatud sagedusel. Mida kõrgem on heli sagedus, seda suurem on vibratsioon, mis tähendab, et väljundheli on valjem. Üldiselt levib analoogsignaal pidevalt, digitaalsignaal aga katkendlikult (diskreetselt).

Kuna analoogsignaal levib pidevalt, siis võnkumised summeeritakse ja väljundisse ilmub kandesagedus, mis antud juhul on peamine ja sellele häälestatakse vastuvõtja. Vastuvõtjas endas on see sagedus eraldatud muudest vibratsioonidest, mis on juba muudetud heliks. Analoogsignaali kasutava edastamise ilmsete puuduste hulka kuuluvad suur hulk häireid, edastatava signaali madal turvalisus, aga ka suur hulk edastatavat teavet, millest osa on üleliigne.

Kui räägime digitaalsest signaalist, kus andmeid edastatakse diskreetselt, tasub esile tõsta selle ilmseid eeliseid:

• edastatava teabe kõrge kaitsetase selle krüptimise tõttu;
• digitaalse signaali vastuvõtmise lihtsus;
• kõrvalise "müra" puudumine;
• digitaalringhääling võib pakkuda tohutul hulgal kanaleid;
• edastuse kõrge kvaliteet - digitaalsignaal tagab vastuvõetud andmete filtreerimise;

Analoogsignaali teisendamiseks digitaalsignaaliks ja vastupidi kasutatakse spetsiaalseid seadmeid - analoog-digitaalmuundurit (ADC) ja digitaal-analoogmuundurit (DAC). ADC on paigaldatud saatjasse, DAC on paigaldatud vastuvõtjasse ja teisendab diskreetse signaali analoogiks.

Mis puudutab turvalisust, siis miks on digitaalsignaal turvalisem kui analoogsignaal? Digisignaal edastatakse krüpteeritud kujul ja signaali vastuvõtval seadmel peab olema kood signaali dekrüpteerimiseks. Samuti väärib märkimist, et ADC saab edastada ka vastuvõtja digitaalset aadressi, kui signaal on pealtkuulatud, on seda võimatu täielikult dekrüpteerida, kuna osa koodist puudub - seda lähenemisviisi kasutatakse mobiilsides laialdaselt.

Kokkuvõtteks võib öelda, et peamine erinevus analoog- ja digitaalsignaali vahel on edastatava signaali struktuur. Analoogsignaalid on muutuva amplituudi ja sagedusega pidev võnkumiste voog. Digitaalsignaal koosneb diskreetsetest võnkudest, mille väärtused sõltuvad edastavast meediumist.

Väga sageli kuuleme selliseid määratlusi nagu "digitaalne" või "diskreetne" signaal, mille poolest see erineb "analoogsignaalist"?

Erinevuse olemus seisneb selles, et analoogsignaal on ajas pidev (sinine joon), samas kui digitaalsignaal koosneb piiratud koordinaatide komplektist (punased punktid). Kui taandada kõik koordinaatideks, siis koosneb iga analoogsignaali segment lõpmatust arvust koordinaatidest.

Digitaalse signaali puhul paiknevad koordinaadid piki horisontaaltelge kindlate ajavahemike järel, vastavalt diskreetimissagedusele. Levinud audio-CD-vormingus on see 44100 punkti sekundis. Koordinaatide kõrguse vertikaalne täpsus vastab digitaalsignaali biti sügavusele 8 biti puhul on see 256, 16 biti puhul = 65536 ja 24 biti puhul = 16777216 taset. Mida suurem on biti sügavus (tasemete arv), seda lähemal on vertikaalsed koordinaadid alglainele.

Analoogallikad on: vinüül- ja helikassetid. Digitaalsed allikad on: CD-Audio, DVD-Audio, SA-CD (DSD) ja failid WAVE- ja DSD-vormingus (sh APE, Flac, Mp3, Ogg jne tuletised).

Analoogsignaali eelised ja puudused

Analoogsignaali eeliseks on see, et just analoogkujul tajume heli oma kõrvaga. Ja kuigi meie kuulmissüsteem teisendab tajutava helivoo digitaalsesse vormi ja edastab selle sellisel kujul ajju, pole teadus ja tehnika veel jõudnud selleni, et mängijad ja muud heliallikad sellisel kujul otse ühendaksid. Sarnaseid uuringuid tehakse praegu aktiivselt puuetega inimeste kohta ja me naudime eranditult analoogheli.

Analoogsignaali puuduseks on võime signaali salvestada, edastada ja paljundada. Magnetlindile või vinüülile salvestamisel sõltub signaali kvaliteet lindi või vinüüli omadustest. Aja jooksul lint demagnetiseerub ja salvestatud signaali kvaliteet halveneb. Iga lugemine hävitab järk-järgult kandjat ja ümberkirjutamine toob kaasa täiendavaid moonutusi, kus täiendavaid kõrvalekaldeid lisavad järgmised kandjad (lint või vinüül), lugemis-, kirjutamis- ja signaaliedastusseadmed.

Analoogsignaali koopia tegemine on sama, mis foto kopeerimine, tehes sellest uuesti foto.

Digisignaali eelised ja puudused

Digisignaali eeliste hulka kuulub täpsus helivoo kopeerimisel ja edastamisel, kus originaal ei erine koopiast.

Peamine puudus on see, et digitaalne signaal on vaheaste ja lõpliku analoogsignaali täpsus sõltub sellest, kui üksikasjalikult ja täpselt helilainet koordinaatidega kirjeldatakse. On üsna loogiline, et mida rohkem punkte on ja mida täpsemad on koordinaadid, seda täpsem on laine. Kuid siiani pole üksmeelt selles, kui palju koordinaate ja andmete täpsus on piisav, et väita, et signaali digitaalsest esitusest piisab analoogsignaali täpseks taastamiseks, mida meie kõrvad ei erista originaalist.

Andmemahtude poolest on tavalise analoogheli kasseti maht vaid umbes 700-1,1 MB, tavalisele CD-le aga 700 MB. See annab aimu suure mahutavusega kandjate vajadusest. Ja sellest sünnib omaette kompromissisõda erinevate nõuetega kirjeldavate punktide arvule ja koordinaatide täpsusele.

Tänapäeval peetakse täiesti piisavaks helilaine esitamist, mille diskreetimissagedus on 44,1 kHz ja bitisügavus 16 bitti. Diskreetimissagedusel 44,1 kHz on võimalik rekonstrueerida signaali kuni 22 kHz. Nagu näitavad psühhoakustilised uuringud, ei ole diskreetimissageduse edasine tõus märgatav, kuid bitisügavuse suurenemine annab subjektiivse paranemise.

Kuidas DAC-id lainet loovad

DAC on digitaal-analoogmuundur, element, mis muudab digitaalse heli analoogiks. Vaatleme põhiprintsiipe pealiskaudselt. Kui kommentaaridest ilmneb huvi mitme punkti põhjalikuma läbivaatamise vastu, avaldatakse eraldi materjal.

Mitmebitised DAC-id

Väga sageli on lainet kujutatud sammudena, mis on tingitud esimese põlvkonna mitmebitiste R-2R DAC-ide arhitektuurist, mis töötavad sarnaselt releelülitiga.

DAC-sisend võtab vastu järgmise vertikaalkoordinaadi väärtuse ja lülitab igal kellatsüklil voolu (pinge) taseme vastavale tasemele kuni järgmise muudatuseni.

Kuigi arvatakse, et inimkõrv ei kuule kõrgemat sagedust kui 20 kHz ja Nyquisti teooria järgi on võimalik signaali taastada 22 kHz-ni, jääb selle signaali kvaliteet pärast taastamist küsitavaks. Kõrgsagedusalas on saadud "astmeline" lainekuju tavaliselt algsest kaugel. Lihtsaim väljapääs olukorrast on salvestamise ajal diskreetimissageduse suurendamine, kuid see toob kaasa faili suuruse olulise ja soovimatu suurenemise.

Alternatiiviks on DAC taasesituse diskreetimissageduse kunstlik suurendamine vaheväärtuste lisamisega. Need. kujutame ette pidevat laineteekonda (hall punktiirjoon), mis ühendab sujuvalt algsed koordinaadid (punased täpid) ja lisame sellele joonele vahepunktid (tumelilla).

Diskreetimissageduse suurendamisel on tavaliselt vaja bitisügavust suurendada, et koordinaadid oleksid ligikaudsele lainele lähemal.

Tänu vahekoordinaatidele on võimalik “samme” vähendada ja laine originaalile lähemale ehitada.

Kui näete mängijas või välises DAC-is võimendusfunktsiooni vahemikus 44,1 kuni 192 kHz, on see vahekoordinaatide lisamise funktsioon, mitte heli taastamine ega tekitamine sagedusel üle 20 kHz.

Algselt olid need enne DAC-i eraldiseisvad SRC-kiibid, mis seejärel migreerusid otse DAC-kiipidele. Tänapäeval võib leida lahendusi, kus selline kiip lisatakse kaasaegsetele DAC-idele, seda tehakse selleks, et pakkuda alternatiivi DAC-i sisseehitatud algoritmidele ja saada mõnikord veelgi paremat heli (nagu seda tehakse näiteks Hidizsis AP100).

Peamine keeldumine tööstuses mitmebitistest DAC-idest tulenes kvaliteedinäitajate edasise tehnoloogilise arendamise võimatuse tõttu praeguste tootmistehnoloogiatega ja kõrgemate kuludega võrreldes võrreldavate omadustega impulss-DAC-dega. Hi-End toodete puhul eelistatakse aga sageli pigem vanu mitmebitiseid DAC-e kui uusi tehniliselt paremate omadustega lahendusi.

DAC-ide vahetamine

70ndate lõpus levis laialt impulss-arhitektuuril põhinev DAC-ide alternatiivne versioon "delta-sigma". Impulss-DAC tehnoloogia võimaldas tekkida ülikiired lülitid ja võimaldas kasutada kõrgeid kandesagedusi.

Signaali amplituud on impulsi amplituudide keskmine väärtus (võrdse amplituudiga impulsid on näidatud roheliselt ja saadud helilaine on näidatud valgega).

Näiteks kaheksast tsüklist koosnev viie impulsi jada annab keskmise amplituudi (1+1+1+0+0+1+1+0)/8=0,625. Mida kõrgem on kandesagedus, seda rohkem impulsse silutakse ja saadakse täpsem amplituudi väärtus. See võimaldas esitada helivoogu ühebitisel kujul laia dünaamilise ulatusega.

Keskmistamist saab teha tavalise analoogfiltriga ja kui selline impulsside komplekt otse kõlarile suunata, siis väljundis saame heli ja kiirgaja suure inertsi tõttu ülikõrgeid sagedusi ei reprodutseerita. Sellel põhimõttel töötavad PWM-võimendid klassis D, kus impulsside energiatihedust loob mitte nende arv, vaid iga impulsi kestus (mida on lihtsam realiseerida, kuid seda ei saa kirjeldada lihtsa binaarkoodiga).

Mitmebitist DAC-i võib pidada printeriks, mis on võimeline Pantone'i tintide abil värve kandma. Delta-Sigma on piiratud värvivalikuga tindiprinter, kuid tänu võimalusele rakendada väga väikseid täppe (võrreldes sarveprinteriga), toodab see rohkem toone, kuna punktide tihedus on pinnaühiku kohta erinev.

Pildil ei näe me tavaliselt silma madala eraldusvõime tõttu üksikuid punkte, vaid ainult keskmist tooni. Samuti ei kuule kõrv impulsse üksikult.

Lõppkokkuvõttes on impulss-DAC-de praeguste tehnoloogiate abil võimalik saada laine, mis on lähedane sellele, mida teoreetiliselt tuleks vahepealsete koordinaatide lähendamisel saada.

Tuleb märkida, et pärast delta-sigma DAC tulekut kadus sammude kaupa “digitaallaine” joonistamise asjakohasus, sest Nii ei ehita moodsad DAC-id lainet astmeliselt. Õige on konstrueerida diskreetne signaal, mille punktid on ühendatud sujuva joonega.

Kas DAC-ide vahetamine on ideaalne?

Kuid praktikas pole kõik roosiline ning sellel on mitmeid probleeme ja piiranguid.

Sest Kuna valdav arv kirjeid on salvestatud mitmebitises signaalis, nõuab bitt bitti põhimõttel impulsssignaaliks teisendamine tarbetult kõrget kandesagedust, mida tänapäevased DAC-id ei toeta.

Kaasaegsete impulss-DAC-de põhifunktsiooniks on mitmebitise signaali teisendamine suhteliselt madala kandesagedusega ühebitiseks signaaliks koos andmete detsimeerimisega. Põhimõtteliselt määravad need algoritmid impulss-DAC-de lõpliku helikvaliteedi.

Kõrge kandesageduse probleemi vähendamiseks jagatakse helivoog mitmeks ühebitiseks vooguks, kus iga voog vastutab oma bitirühma eest, mis võrdub voogude arvu kandesageduse kordsega. Selliseid DAC-sid nimetatakse mitmebitiseks delta-sigmaks.

Tänaseks on impulss-DAC-d saanud teise tuule kiirete üldotstarbeliste kiipide osas NAD-i ja Chordi toodetes tänu võimalusele paindlikult programmeerida teisendusalgoritme.

DSD formaadis

Pärast delta-sigma DAC-ide laialdast kasutamist oli üsna loogiline, et tekkis vorming kahendkoodi salvestamiseks otse delta-sigma kodeeringusse. Seda vormingut nimetatakse DSD-ks (Direct Stream Digital).

Seda vormingut ei kasutatud laialdaselt mitmel põhjusel. Failide redigeerimine selles vormingus osutus asjatult piiratuks: te ei saa vooge segada, helitugevust reguleerida ega võrdsustada. See tähendab, et ilma kvaliteeti kaotamata saate arhiveerida ainult analoogsalvestisi ja toota live-esinemiste kahe mikrofoniga salvestust ilma täiendava töötlemiseta. Ühesõnaga, te ei saa tegelikult raha teenida.

Piraatlusevastases võitluses ei toetanud (ja ei toeta siiani) arvutid SA-CD-vormingus plaate, mis muudab nendest koopiate tegemise võimatuks. Ei mingeid koopiaid – pole laia publikut. DSD helisisu oli võimalik esitada ainult eraldi SA-CD-mängijast patenteeritud plaadilt. Kui PCM-vormingu jaoks on olemas SPDIF-standard digitaalseks andmeedastuseks allikast eraldi DAC-i, siis DSD-vormingu jaoks standardit pole ja SA-CD-plaatide esimesed piraatkoopiad digiteeriti SA- analoogväljunditest. CD-mängijad (kuigi olukord tundub tobe, aga tegelikkuses anti osad salvestised välja ainult SA-CD-l või tehti sama salvestus Audio-CD-le teadlikult halva kvaliteediga SA-CD propageerimiseks).

Pöördepunkt toimus SONY mängukonsoolide väljalaskmisega, kus SA-CD plaat kopeeriti enne taasesitamist automaatselt konsooli kõvakettale. DSD-vormingu fännid kasutasid seda ära. Piraatsalvestiste ilmumine stimuleeris turgu DSD-voogude esitamiseks eraldi DAC-sid välja laskma. Enamik DSD-toega väliseid DAC-e toetab tänapäeval USB-andmeedastust, kasutades SPDIF-i kaudu digitaalsignaali eraldi kodeeringuna DoP-vormingut.

DSD kandja sagedused on suhteliselt väikesed, 2,8 ja 5,6 MHz, kuid see helivoog ei vaja andmete vähendamise teisendamist ja on üsna konkurentsivõimeline kõrge eraldusvõimega vormingutega, nagu DVD-Audio.

Puudub selge vastus küsimusele, kumb on parem, DSP või PCM. Kõik sõltub konkreetse DAC-i rakendamise kvaliteedist ja helitehniku ​​andekusest lõpliku faili salvestamisel.

Üldine järeldus

Analoogheli on see, mida me oma silmadega ümbritseva maailmana kuuleme ja tajume. Digitaalne heli on koordinaatide kogum, mis kirjeldab helilainet ja mida me ei kuule otse ilma analoogsignaaliks teisendamata.

Otse helikassetile või vinüülile salvestatud analoogsignaali ei saa uuesti salvestada ilma kvaliteeti kaotamata, samas kui digitaalses esituses saab lainet bitti bitti kopeerida.

Digitaalsed salvestusvormingud on pidev kompromiss koordinaatide täpsuse ja faili suuruse vahel ning mis tahes digitaalne signaal on vaid esialgse analoogsignaali ligikaudne väärtus. Digisignaali salvestamise ja taasesitamise ning analoogsignaali andmekandjale salvestamise tehnoloogia erinevad tasemed annavad aga signaali digitaalsele esitusele rohkem eeliseid, sarnaselt digikaamerale võrreldes filmikaameraga.

Analoogsignaal on andmesignaal, milles igat esindavat parameetrit kirjeldatakse aja funktsiooni ja võimalike väärtuste pideva hulgaga.

Signaalide ruumi on kaks - ruum L (pidevad signaalid) ja ruum l (L väike) - jadade ruum. Ruum l (L väike) on Fourier' koefitsientide ruum (loendatav arvude kogum, mis defineerib pideva funktsiooni määratluspiirkonna lõplikul intervallil), ruum L on pidevate (analoogsete) signaalide ruum üle domeeni. määratlusest. Teatud tingimustel kaardistatakse ruum L üheselt ruumiks l (näiteks kaks esimest Kotelnikovi diskretiseerimisteoreemi).

Analoogsignaale kirjeldatakse aja pidevate funktsioonidega, mistõttu analoogsignaali nimetatakse mõnikord pidevaks signaaliks. Analoogsignaalid vastandatakse diskreetsetele (kvanteeritud, digitaalsed). Näited pidevate ruumide ja vastavate füüsikaliste suuruste kohta:

otsene: elektripinge

ring: rootori, ratta, käigu, analoogkella osutite või kandesignaali faasi asend

segment: kolvi, juhthoova, vedeliku termomeetri või amplituudiga piiratud elektrisignaali asend erinevad mitmemõõtmelised ruumid: värv, kvadratuurmoduleeritud signaal.

Analoogsignaalide omadused on suures osas vastupidised kvant- või digitaalsignaalide omadustele.

Selgelt eristatavate diskreetsete signaalitasemete puudumine muudab võimatuks teabe mõiste rakendamise sellisel kujul, nagu seda digitaaltehnoloogias selle kirjeldamiseks mõistetakse. Ühe näidu "teabe hulk" on piiratud ainult mõõtevahendi dünaamilise ulatusega.

Ei mingit koondamist. Väärtusruumi järjepidevusest järeldub, et igasugune signaali sisestatav müra on signaalist endast eristamatu ja seetõttu ei saa algset amplituudi taastada. Tegelikult on filtreerimine võimalik näiteks sagedusmeetodite abil, kui on teada selle signaali omaduste (eelkõige sagedusriba) kohta lisateavet.

Rakendus:

Analoogsignaale kasutatakse sageli pidevalt muutuvate füüsikaliste suuruste esitamiseks. Näiteks termopaarist võetud analoogelektriline signaal kannab teavet temperatuurimuutuste kohta, mikrofoni signaal kannab teavet helilaine rõhu kiirete muutuste kohta jne.

2.2 Digisignaal

Digitaalne signaal on andmesignaal, milles iga esindusparameetrit kirjeldatakse diskreetse ajafunktsiooni ja võimalike väärtuste lõpliku hulgaga.

Signaalid on diskreetsed elektri- või valgusimpulsid. Selle meetodi puhul kasutatakse ühe signaali edastamiseks kogu sidekanali võimsust. Digisignaal kasutab kogu kaabli ribalaiust. Ribalaius on kaabli kaudu edastatava maksimaalse ja minimaalse sageduse vahe. Iga sellistes võrkudes olev seade saadab andmeid mõlemas suunas ning mõned saavad samaaegselt vastu võtta ja edastada. Kitsasribasüsteemid (baasband) edastavad andmeid ühe sagedusega digitaalsignaali kujul.

Diskreetset digitaalsignaali on raskem pikkade vahemaade tagant edastada kui analoogsignaali, seega on see saatja poolel eelmoduleeritud ja infovastuvõtja poolel demoduleeritud. Digitaalse teabe kontrollimise ja taastamise algoritmide kasutamine digitaalsüsteemides võib oluliselt tõsta teabe edastamise usaldusväärsust.

kommenteerida. Tuleb meeles pidada, et tõeline digitaalsignaal on oma füüsilise olemuselt analoog. Müra ja ülekandeliini parameetrite muutuste tõttu on sellel amplituudi, faasi/sageduse (värina) ja polarisatsiooni kõikumised. Kuid see analoogsignaal (impulss ja diskreetne) on varustatud arvu omadustega. Selle tulemusena muutub selle töötlemiseks võimalik kasutada numbrilisi meetodeid (arvutitöötlus).