Аналог и цифра в записи: где же звук милее, неквадратней и круглее?

Содержание

Особенности цифрового ТВ

DTV – вещание с использованием шифрования. В цепи поток имеет два возможных значения:

«0» – заземление, или нулевое напряжение;
«1» – питание, напряжение, причем неважно, какое.

Цифровой сигнал – это последовательность кодов, взятых из конечного набора значений. Волну невозможно перехватить, она устойчива к помехам.

Цифровое ТВ позволяет передавать высокое разрешение картинки с широким соотношением сторон экрана. Это делает более экономичным использование ограниченного пространства радиоспектра. Можно передавать до 10 телеканалов в одной полосе частот, добавлять различные дополнительные функции.

В цифровом телевидении, так же как и в аналоговом, существует 3 способа передачи данных:

  • Эфирное. Станции передают зашифрованный сигнал, а телевизоры принимают его и декодируют в аналоговый при помощи специального встроенного или внешнего оборудования: тюнеров, ресиверов и приставок;
  • Кабельное. Распространение сжатых данных по оптоволокну. Кабельные провайдеры могут разместить около 10 цифровых каналов SD и 2 HD на одном частотном канале;
  • Спутниковое. Процесс идентичен и для старого, и для нового ТВ, разница в конечном продукте: DTV поставляет контент высокого качества.

В разных странах используются разные стандарты цифрового вещания:

  • DVB (Часть Азии, Европа, в том числе РФ);
  • ATSC (США, Канада, Южная Корея);
  • DTMB (материковый Китай, Гонконг, Куба).

Стандарт DVB использует кодированную модуляцию уплотнения канала. Распространение эфирного сигнала происходит в формате DVB-T2. Система отличается множеством преимуществ, одно из них – увеличение скорости передачи данных c 24,13 до 35,4 Мбит/с.

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.

Что такое аналоговое телевидение

Начиная с 50-х годов прошлого столетия телевидение семимильными шагами распространялось по миру. До недавнего времени был доступен только один вид телевещания – аналоговый. Название получено от одноименного сигнала, с помощью которого передается картинка и звук.

В таком вещании яркость, цвет и звук представлены быстрыми изменениями амплитуды, частоты и фазы потока. Он изменяется в непрерывном диапазоне, что означает, что шум и помехи воспроизводятся телевизором. Это главный недостаток этого способа передачи данных.

Оно бывает трех типов:

  • Эфирное. Передача радиоволн от станции на антенну телеприемника. На примере воды: из емкости (источник вещания) льют воду в чашку. При помехах – ветре – стройная струя разбрызгивается и в чашу попадает не вся жидкость. Так пользователь получает картинку с помехами, плохим звучанием или вообще без него.
  • Спутниковое. Сигнал, поставляемый зрителю посредством спутника связи, вращающегося вокруг Земли. Как известно, спутники постоянно перемещаются по орбите. Если емкость с жидкостью (спутник) на время исчезает из поля зрения, то потоку неоткуда литься. Поэтому в зоне видимости приемника всегда находится несколько космических ретрансляторов.
  • Кабельное. Распространение через проложенный кабель от головной станции к потребителю. Заменим кабель (для примера) на трубку. Поток не теряется, доставляется в том виде и количестве, в котором его и желают доставить. Но кабель стоит дорого, тянуть его в масштабах всей России экономически нецелесообразно.

Другими словами, при аналоговом ТВ изображение и звук доходят до зрителя не в первозданном, а в подобном, слегка искаженном виде.

Сравнение цифрового и аналогового сигналов

Сигнал радиостанции телецентра или мобильной связи может передаваться в цифровой и аналоговой форме. Например звук и изображение, это аналоговые сигналы. Микрофон и камера воспринимают окружающую действительность и преобразуют в электромагнитные колебания. Частота колебаний на выходе зависит от частоты звука и света, а амплитуда передачи от громкости и яркости.

Изображение и звук, преобразованные в электромагнитные колебания распространяются в пространство передаточной антенной. В приемнике идёт обратный процесс — электромагнитных колебаний в звук и видео.

Распространению электромагнитных колебаний в эфире препятствуют облака, грозы, рельеф местности, промышленные электронаводки, солнечный ветер и прочие помехи. Частота и амплитуда нередко искажаются и сигнал от передатчика к приемнику приходит с изменениями.

Голос и изображение аналогового сигнала воспроизводятся с искажениями, вызванными помехами, а фоном воспроизводится шипение, хрипы и цветовое искажение. Чем хуже прием, тем отчетливее эти посторонние эффекты. Но если сигнал дошёл, его хоть как то видно и слышно.

При цифровой передаче изображение и звук перед трансляцией в эфир оцифровываются и до приёмника доходят без искажений. Влияние посторонних факторов минимально. Звук и цвет хорошего качества либо их нет вовсе. Сигнал гарантированно поступает на определенное расстояние. Но для дальней передачи необходим ряд ретрансляторов. Поэтому для передачи сотового сигнала антенны ставят как можно ближе друг к другу.

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).

Как понять, что вы смотрите – цифру или аналог

Старые телевизоры не способны самостоятельно принимать DTV. Для подключения «цифры» им требуется внешняя приставка. Современные устройства оснащаются специальным встроенным DVB-T2 тюнером.

Чтобы определить тип сигнала, нужно заглянуть в меню телевизора. Если в разделе «Источник» установлено ATV, идет просмотр аналогового видеоконтента.

Другие способы определения текущего типа вещания:

  • телеканалы, вещающие ATV, обозначены литерой А. Если ее нет, то канал показывает новое ТВ;
  • антенный штекер вытаскивают из гнезда и отводят на 0,5 см. Если изображение стало неразборчивым, но полностью не пропало, показывает аналоговое телевидение, если картинка полностью исчезла – DTV;

    Влияние ослабления сигнала на картинку

  • цифровое телевидение не показывает телеканалы «домашнего» региона (в МСК уже во всю вещает).

Как ставить антенну для цифрового ТВ

Правильно установленная антенна – залог высокого качества приема сигнала. Удостоверьтесь в том, что она направлена в сторону ретранслятора. Провести диагностику пользователи смогут с помощью интерактивных карт. Для качественного приема цифрового сигнала телевизором, нужно расположить антенну на подоконнике, а потом направить ее в сторону телевышки.

Существенно отличается специфика монтажа наружной антенны. Это более разнообразный и многогранный процесс. Прежде чем окончательно зафиксировать устройство, нужно провести проверку. Подсоедините антенну к телевизору, а затем оцените качество приема. Если помехи присутствуют, нужно изменить положение телеантенны.

В процессе тестирования обращайте внимание не только на качество сигнала, но и количество найденных каналов. Эфирное ТВ – это свыше 20 бесплатных каналов

Качество сигнала выше 50% – удовлетворительный результат

Крайне важно, чтобы прием был стабильным, то есть значения должны иметь минимальную амплитуду колебаний. Если телевизор не поддерживает цифровой сигнал, придется купить приставку

Неустойчивость сигнала и постоянные обрывы трансляции свидетельствуют о неправильном расположении антенны. В отдаленных от телевышек населенных пунктах используются антенны с усилителем. Для этого устройства потребуется отдельный источник питания. Желательно устанавливать наружные антенны на высокой точке, например, на крыше. Учитывайте, что деревья, постройки – это преграды, снижающие качество сигнала.

Когда антенна не нужна

Качество приема – приоритетный показатель при настройке цифрового и спутникового вещания. Далеко не во всех случаях необходимо покупать антенну. Во многом актуальность использования этого устройства зависит от расстояния до ретранслятора. Например, в зонах уверенного приема можно использовать обычные комнатные антенны без усилителя.

В отдаленных районах от телевышек нужно использовать усилители и внешние антенны дециметрового диапазона. Если качество сигнала все равно неудовлетворительное, нужно поднять устройство на мачту. Обойтись без антенны, даже на телевизоре с цифровым ресивером, все равно не получится.

Аналоговая и цифровая электроника

Поскольку информация в аналоговой и цифровой электронике кодируется по-разному , то, следовательно, и способ обработки сигнала различается. Все операции, которые могут быть выполнены с аналоговым сигналом, такие как усиление , фильтрация , ограничение и другие, также могут быть дублированы в цифровой области. Каждая цифровая схема также является аналоговой схемой в том смысле, что поведение любой цифровой схемы можно объяснить, используя правила аналоговых схем.

Использование микроэлектроники сделало цифровые устройства дешевыми и широко доступными.

Шум

Влияние шума на аналоговую схему зависит от уровня шума. Чем выше уровень шума, тем сильнее искажается аналоговый сигнал, постепенно теряющийся в использовании. Из-за этого говорят, что аналоговые сигналы «плавно выходят из строя». Аналоговые сигналы могут по-прежнему содержать понятную информацию с очень высоким уровнем шума. Цифровые схемы, с другой стороны, вообще не подвержены влиянию шума до тех пор, пока не будет достигнут определенный порог, после чего они катастрофически откажутся. Для цифровых телекоммуникаций можно увеличить порог шума с помощью схем и алгоритмов кодирования с обнаружением и исправлением ошибок . Тем не менее, все еще есть момент, когда происходит катастрофический отказ канала.

В цифровой электронике, поскольку информация квантуется , пока сигнал остается внутри диапазона значений, он представляет ту же информацию. В цифровых схемах сигнал регенерируется на каждом логическом элементе , уменьшая или удаляя шум. В аналоговых схемах потеря сигнала может быть восстановлена ​​с помощью усилителей . Тем не менее, шум является кумулятивным по всей системе , и сам усилитель добавит к шуму в зависимости от его шума .

Точность

На точность сигнала влияет ряд факторов, в основном шум, присутствующий в исходном сигнале, и шум, добавленный при обработке (см. Отношение сигнал / шум ). Фундаментальные физические ограничения, такие как дробовой шум в компонентах, ограничивают разрешение аналоговых сигналов. В цифровой электронике дополнительная точность достигается за счет использования дополнительных цифр для представления сигнала. Практический предел количества цифр определяется производительностью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), поскольку цифровые операции обычно могут выполняться без потери точности. АЦП принимает аналоговый сигнал и преобразует его в серию двоичных чисел . АЦП может использоваться в простых цифровых устройствах отображения, например, термометрах или люксметрах, но он также может использоваться в цифровой звукозаписи и при сборе данных. Однако цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) используется для преобразования цифрового сигнала в аналоговый. ЦАП принимает последовательность двоичных чисел и преобразует ее в аналоговый сигнал. Обычно в системе регулировки усиления операционного усилителя можно найти ЦАП, который, в свою очередь, может использоваться для управления цифровыми усилителями и фильтрами.

Сложность дизайна

Аналоговые схемы обычно сложнее проектировать, и для их концептуализации требуется больше навыков, чем для сопоставимых цифровых систем. Это одна из основных причин того, что цифровые системы стали более распространенными, чем аналоговые устройства. Аналоговая схема обычно разрабатывается вручную, и этот процесс гораздо менее автоматизирован, чем для цифровых систем. С начала 2000-х годов было разработано несколько платформ, которые позволяли определять аналоговый дизайн с помощью программного обеспечения, что позволяет быстрее создавать прототипы. Однако, если цифровое электронное устройство должно взаимодействовать с реальным миром, ему всегда потребуется аналоговый интерфейс. Например, каждый цифровой радиоприемник имеет аналоговый предусилитель в качестве первого каскада в цепи приема.

Динамический диапазон

Динамический диапазон

Важной характеристикой любой системы динамических измерений считается ее динамический диапазон. Четкого определения данного параметра для сигнала пока не существует, поэтому принято считать, что это соотношение наибольшего и наименьшего его значений, измеренных системой в определенный промежуток времени

Для каждого потока важно, чтобы его динамический диапазон максимально соответствовал аналогичной характеристике системы либо устройства, предназначенного для преобразования, передачи и хранения его величин. От правильного подбора зависит, насколько точно будет передана и преобразована информация любого потока

Аналоговая запись — Analog recording

Аналоговые записи

(греческая,ана является « в соответствии с» илоготипами «отношений», «слово») является методом , используемым для записи аналоговых сигналов , которые, среди многих возможностей, позволяютаналоговое аудио и аналоговое видео для последующего воспроизведения.

Аналоговый аудио запись началась с механическими системами , такими как фоноавтограф и фонограф . Позже, электронные методы , такие как провода запись и магнитофон были разработаны.

Аналоговые методы записи хранения сигналов в качестве непрерывного сигнала в

илина средствах массовой информации. Сигнал может быть сохранен в виде физической текстуры на граммофонной записи , или флуктуации в напряженности поля в виде магнитной записи . Это отличается от цифровой записи , где цифровые сигналы являются квантуется , и представлены в виде дискретных чисел .

фонограф

Эдисон и его фонограф машины

Фонограф был первый станок используется для захвата и воспроизведения аналогового звука, и был изобретен известным изобретателем Томасом Эдисоном в 1877 году Эдисон включены различные элементы в его Phonograph , которые станут главными продуктами , которые могут быть найдены в записывающих устройств и по сей день.

запись

Для звукового сигнала для записи на Phonograph , он должен пройти через три различных этапа. Во- первых, звук поступает компонент конусообразную устройства, называемого диафрагма микрофона.

Как оно работает: просто о сложном

Главное различие аналогового и цифрового сигнала в принципе действия.

Форма волны цифрового и аналогового сигнала

Это свойство цифровых сигналов в некоторых случаях может быть недостатком: как утверждают меломаны, человеческое ухо способно уловить эти микроскопические биения громкости и тона, и потому лучше всего слушать музыку именно с помощью аналоговых носителей и проигрывателей (например, на грампластинках).

Однако у «цифры» есть величайшее преимущество: любые искажения, сопоставимые по размеру с той самой «ступенькой», ретранслятор убирает до исходного значения. Поэтому цифровой сигнал либо воспроизводится четко, либо не показывается вообще («эффект крутой скалы»).

На практике это выглядит следующим образом:

  1. Берется исходный сигнал, который нужно передать пользователю (запись программы, фильма и т. п.).
  2. Сигнал с помощью специальных устройств преобразуется в дискретную цифровую форму. Вместо гладкого, непрерывно изменяющегося сигнала получается набор коротких импульсов.
  3. Полученные импульсы по определенному алгоритму соединяют с теми, которые несут информацию о других передаваемых в этот момент фильмах или программах по остальным каналам. В итоге формируются «транспортные потоки», из которых затем собирается мультиплекс – набор из нескольких (в России – 10) каналов, которые будут транслироваться в эфир примерно на одной частоте. Это позволяет во много раз сократить диапазон вещания и избежать накладывания друг на друга нескольких каналов.
  4. Через сеть вышек-ретрансляторов мультиплекс передается в эфир в виде электромагнитных волн.
  5. Под действием волны в приемной антенне формируются импульсы тока, аналогичные тем, что были переданы.
  6. Цифровой тюнер (встроенный или приставка) по определенному алгоритму декодирует сигнал, выбирая из мультиплекса один конкретный канал, который будет передан на экран и динамики.

Аналогичным образом работают также спутниковое и кабельное телевидение. Разница лишь в стандарте вещания и способе, которым передается и принимается сигнал.

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.

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).

Типы сигналов

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.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Default ThumbnailМаркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине