Telewizja cyfrowa stała się już powszechna na większości obszaru kraju. Nowsze telewizory odbierają wysokiej jakości sygnał cyfrowy samodzielnie, starsze telewizory robią to za pomocą specjalnego dekodera. Jaka jest różnica między starym sygnałem analogowym a nowym sygnałem cyfrowym? Dla wielu osób jest to niejasne i wymaga wyjaśnienia.
Spis treści
Rodzaje sygnałów
Sygnał to zmiana wielkości fizycznej w czasie i przestrzeni. Są to zasadniczo kody służące do komunikacji w środowiskach informacji i zarządzania. Graficznie każdy sygnał można przedstawić w postaci funkcji. Linia na wykresie może być użyta do określenia typu i charakterystyki sygnału. Analogowy będzie wyglądał jak ciągła krzywa, cyfrowy jak łamana prostokątna linia przeskakująca od zera do jedynki. Wszystko, co widzimy naszymi oczami i słyszymy naszymi uszami, przychodzi w postaci sygnału analogowego.
Sygnał analogowy
Wzrok, słuch, smak, zapach i dotyk docierają do nas jako sygnały analogowe. Mózg steruje narządami i odbiera od nich informacje w formie analogowej. W przyrodzie wszystkie informacje są przekazywane wyłącznie w ten sposób.
W elektronice sygnał analogowy jest oparty na przesyłaniu energii elektrycznej. Określone napięcia odpowiadają częstotliwości i amplitudzie dźwięku, barwie i jasności światła obrazu itp. To znaczy, że kolor, dźwięk lub informacja są analogiczne do napięcia elektrycznego.
Na przykład .Przyłóżmy pewne napięcie do kolorów: niebieskiego - 2 V, czerwonego - 3 V i zielonego - 4 V. Zmieniamy napięcie, a na ekranie pojawia się obraz w odpowiednim kolorze.
Nie ma znaczenia, czy sygnał jest przesyłany przewodem czy drogą radiową. Nadajnik wysyła w sposób ciągły, a odbiornik przetwarza analogową formę informacji. Odbiornik przetwarza napięcie na odpowiedni dźwięk lub kolor, odbierając ciągły sygnał elektryczny lub radiowy za pośrednictwem fal radiowych. Obraz jest wyświetlany na ekranie lub dźwięk jest emitowany przez głośnik.
Sygnał dyskretny
Istota sygnału tkwi w jego nazwie. Dyskretny z łac. discretusco oznacza nieciągły (podzielony). Można powiedzieć, że dyskretny powtarza amplitudę analogowego, ale gładka krzywa staje się krzywą schodkową. Zmienia się w czasie, pozostając ciągłym w wielkości, lub w poziomie, nie jest nieciągły w czasie.
Tak więc przez pewien okres czasu (na przykład milisekundę lub sekundę) sygnał dyskretny będzie miał pewną ustaloną wartość. Po upływie tego czasu nastąpi gwałtowna zmiana w górę lub w dół i pozostanie taka przez kolejną milisekundę lub sekundę. Pozostanie tak przez nieprzerwany okres czasu. Dlatego dyskretny jest przekształconym analogiem. To znaczy, że jest w połowie drogi do cyfryzacji.
Sygnał cyfrowy
Po dyskretyzacji kolejnym krokiem w konwersji sygnału analogowego jest sygnał cyfrowy. Główną cechą jest to, że albo jest, albo jej nie ma. Wszystkie informacje są przekształcane w sygnały z ograniczeniem czasowym i magnitudowym. Sygnały w technologii cyfrowej transmisji danych są kodowane przez zero i jeden w różnych wariantach. Podstawą jest bit, który przyjmuje jedną z tych wartości. Bit pochodzi od angielskiego słowa binary digit lub binary digit.
Jeden bit ma jednak ograniczoną zdolność do przenoszenia informacji, dlatego łączy się je w bloki. Im więcej bitów w jednym bloku, tym więcej informacji jest w nim zapisanych. Technologia cyfrowa wykorzystuje bity połączone w bloki o wielokrotności 8. Blok 8-bitowy jest nazywany bajtem. Jeden bajt to niewielka wartość, ale już teraz można w nim przechowywać zaszyfrowane informacje o wszystkich literach alfabetu. Jednak dodanie tylko jednego bitu podwaja liczbę kombinacji zera i jedynki. Podczas gdy 8 bitów umożliwia 256 kodowań, 16 bitów umożliwia 65536 kodowań. A kilobajt lub 1024 bajty to wcale nie jest mała liczba.
OSTRZEŻENIE! Nie ma wątpliwości, że 1 KB to 1024 bajty. Jest to sposób przyjęty w środowisku komputerów binarnych. Na świecie jednak powszechnie stosuje się dziesiętny system liczbowy, w którym kilogram to 1000. Z tego powodu istnieje również dziesiętna liczba KB, która równa się 1000 bajtów.
Wiele informacji jest przechowywanych w dużej liczbie połączonych ze sobą bajtów, im więcej kombinacji 1 i 0, tym więcej jest zakodowanych. Tak więc w 5 - 10 MB (5000 - 10000 KB) mamy dobrej jakości dane o utworach muzycznych. Jeśli pójdziesz dalej, w 1000 MB masz już zakodowane dane filmowe.
Ponieważ jednak wszystkie informacje wokół nas są analogowe, trzeba włożyć trochę wysiłku i użyć jakiegoś urządzenia, aby uczynić je cyfrowymi. W tym celu wynaleziono procesor DSP (digital signal processor) lub DSP (digital signal processor). Każde urządzenie cyfrowe ma taki procesor. Pierwsze pojawiły się już w latach 70. Techniki i algorytmy zmieniają się i doskonalą, ale zasada działania pozostaje ta sama - przekształcanie danych analogowych w cyfrowe.
Przetwarzanie i przesyłanie sygnału cyfrowego zależy od właściwości procesora - przepływności i szybkości. Im wyższa przepływność, tym lepszy sygnał. Szybkość podawana jest w milionach instrukcji na sekundę (MIPS), a dobry procesor ma kilkadziesiąt MIPS. Szybkość określa, ile jedynek i zer urządzenie może "upchnąć" w jednej sekundzie i jakościowo przekazać ciągłą krzywą sygnału analogowego. Od tego zależy realizm obrazu telewizyjnego TV i dźwięk z głośników.
Różnica między sygnałem dyskretnym a sygnałem cyfrowym
Każdy chyba słyszał o alfabecie Morse'a. Został wynaleziony przez artystę Samuela Morse'a, inni innowatorzy udoskonalili go i wszyscy go używali. Jest to sposób przesyłania tekstu, w którym litery są kodowane za pomocą kropek i kresek. W uproszczeniu kodowanie to nazywa się alfabetem morse'a. Od dawna jest on stosowany w telegrafii i do przekazywania informacji przez radio. Można je również sygnalizować za pomocą reflektora lub latarki.
Kod alfabetu morse'a zależy tylko od samego znaku. Nie zależy ona od czasu trwania ani objętości (siły). Bez względu na siłę uderzenia w klawisz (mruganie latarki) widoczne są tylko dwa warianty - kropka i kreska. Możliwe jest jedynie zwiększenie prędkości transmisji. Nie jest brana pod uwagę ani objętość, ani czas trwania. Najważniejsze jest to, że sygnał jest odbierany.
To samo dotyczy sygnału cyfrowego. Ważne jest, aby dane były kodowane za pomocą cyfr 0 i 1. Odbiorca musi jedynie odczytać kombinację zer i jedynek. Nie ma znaczenia, jak głośny lub jak długi jest każdy sygnał. Ważne jest, aby uzyskać zera i jedynki. To jest właśnie istota technologii cyfrowej.
Sygnał dyskretny uzyskuje się przez zakodowanie natężenia (jasności) i czasu trwania każdej kropki i kreski, czyli 0 i 1. W tym przypadku jest więcej opcji kodowania, ale także więcej zamieszania. Głośność i czas trwania mogą być niezauważalne. Na tym polega różnica między sygnałami cyfrowymi a dyskretnymi. Cyfrowe są generowane i postrzegane jednoznacznie, dyskretne z różnicami.
Porównanie sygnałów cyfrowych i analogowych
Sygnał stacji telewizyjnej lub telefonii komórkowej może być nadawany w postaci cyfrowej i analogowej. Na przykład dźwięk i obraz są sygnałami analogowymi. Mikrofon i kamera odbierają otaczającą rzeczywistość i przetwarzają ją na fale elektromagnetyczne. Częstotliwość emitowanych drgań zależy od częstotliwości dźwięku i światła, a amplituda transmisji - od głośności i jasności.
Obraz i dźwięk przekształcone w drgania elektromagnetyczne są propagowane w przestrzeni przez antenę nadawczą. Odbiornik odwraca ten proces i przekształca fale elektromagnetyczne w dźwięk i obraz.
Rozchodzenie się drgań elektromagnetycznych w powietrzu jest utrudnione przez chmury, burze, ukształtowanie terenu, przemysłowe zakłócenia elektryczne, wiatr słoneczny i inne zakłócenia. Częstotliwość i amplituda często ulegają zniekształceniu, a sygnał przesyłany z nadajnika do odbiornika jest zmienny.
Głos i obraz sygnału analogowego są odtwarzane ze zniekształceniami spowodowanymi zakłóceniami, a tło odtwarza syczenie, rechotanie i zniekształcenia kolorów. Im gorszy jest odbiór, tym bardziej wyraźne stają się te efekty zewnętrzne. Jeśli jednak sygnał zostanie odebrany, można go przynajmniej zobaczyć i usłyszeć.
W transmisji cyfrowej obraz i dźwięk są digitalizowane przed nadaniem i docierają do odbiornika bez zniekształceń. Wpływ czynników zewnętrznych jest minimalny. Dźwięk i kolory są dobrej jakości lub nie ma ich wcale. Gwarantuje się, że sygnał dotrze do odbiornika na określoną odległość. Do transmisji na duże odległości potrzebna jest jednak pewna liczba repeaterów. Dlatego, aby transmitować sygnał komórkowy, anteny umieszcza się jak najbliżej siebie.
Dobrym przykładem różnicy między tymi dwoma typami sygnałów jest porównanie starego telefonu przewodowego i nowoczesnej sieci komórkowej.
Telefonia przewodowa nie zawsze działa dobrze nawet w tej samej miejscowości. Rozmowa na drugim końcu kraju jest sprawdzianem dla strun głosowych i słuchu. Trzeba krzyczeć i słuchać odpowiedzi. Szumy i zakłócenia są filtrowane przez nasze uszy, a brakujące i zniekształcone słowa są przez nas interpretowane. Dźwięk, choć słaby, jest obecny.
Dźwięk można usłyszeć w sieci komórkowej, nawet z drugiej półkuli. Sygnał cyfrowy jest nadawany i odbierany bez zniekształceń. Ale nie jest też pozbawiony wad. Jeśli występują zakłócenia, nie słychać żadnego dźwięku. Wypadają litery, słowa i całe frazy. Na szczęście zdarza się to rzadko.
Mniej więcej tak samo jest w przypadku telewizji analogowej i cyfrowej. Sygnał analogowy jest podatny na zakłócenia, ma ograniczoną jakość i wyczerpał już swój potencjał rozwoju. Technologia cyfrowa jest wolna od zniekształceń, zapewnia doskonałą jakość dźwięku i obrazu oraz jest stale udoskonalana.
Zalety i wady różnych typów sygnałów
Transmisja sygnałów analogowych została znacznie ulepszona od czasu jej wynalezienia. Od dawna jest wykorzystywany do przesyłania informacji, dźwięku i obrazów. Mimo wielu udoskonaleń zachowuje on wszystkie swoje wady - szumy i zniekształcenia w przekazywaniu informacji. Jednak głównym argumentem przemawiającym za przejściem na inny system wymiany danych był pułap jakości przesyłanego sygnału. Analogowe nie są w stanie pomieścić takiej ilości danych, jak współczesne.
Udoskonalone metody zapisu i przechowywania danych, zwłaszcza w przypadku materiałów wideo, sprawiły, że urządzenia analogowe odeszły w przeszłość. Jedyną zaletą analogowego przetwarzania danych jest obecnie powszechna dostępność i niski koszt urządzeń. Pod wszystkimi innymi względami sygnał analogowy jest gorszy od cyfrowego.
Przykłady cyfrowej i analogowej transmisji sygnałów
Technologia cyfrowa stopniowo wypiera technologię analogową i jest już powszechnie stosowana we wszystkich dziedzinach życia. Często nawet tego nie zauważamy, a przecież technologie cyfrowe są wszędzie.
Komputeryzacja
Pierwsze komputery analogowe powstały w latach 30. XX wieku. Były to raczej prymitywne urządzenia do wysoce wyspecjalizowanych zadań. Komputery analogowe pojawiły się w latach 40. ubiegłego wieku, a zaczęto je powszechnie stosować w latach 60.
Były one nieustannie udoskonalane, ale wraz ze wzrostem ilości przetwarzanych informacji stopniowo ustępowały miejsca urządzeniom cyfrowym. Komputery analogowe dobrze nadają się do automatycznego sterowania procesami produkcyjnymi ze względu na natychmiastową reakcję na zmiany w napływających danych. Szybkość działania jest jednak niewielka, a ilość danych ograniczona. Dlatego sygnały analogowe są stosowane tylko w niektórych sieciach lokalnych. Są one stosowane głównie do monitorowania i sterowania procesami produkcyjnymi. Informacje wejściowe to temperatura, wilgotność, ciśnienie, prędkość wiatru i podobne dane.
W niektórych przypadkach komputery analogowe są używane do rozwiązywania problemów, w których dokładność wymiany danych obliczeniowych nie jest tak ważna jak w przypadku komputerów cyfrowych.
Na początku XXI wieku sygnał analogowy ustąpił miejsca technologii cyfrowej. W informatyce mieszane sygnały cyfrowe i analogowe są wykorzystywane do przetwarzania danych tylko w niektórych układach scalonych.
Nagrywanie dźwięku i telefonia
Płyty winylowe i taśma magnetyczna to dwa główne rodzaje analogowego sygnału do odtwarzania dźwięku. Oba są nadal produkowane i cieszą się zainteresowaniem niektórych koneserów. Wielu muzyków uważa, że tylko nagrywając album na taśmę, można uzyskać bogate, autentyczne brzmienie. Melomani lubią słuchać płyt z charakterystycznym szumem i trzaskami. Od 1972 r. dostępne są magnetofony zapisujące cyfrowo na taśmie magnetycznej, ale nie stały się one powszechne ze względu na wysokie koszty i duże rozmiary. Są one używane tylko w profesjonalnych zastosowaniach nagraniowych.
Innym przykładem zastosowania sygnałów analogowych i cyfrowych w rejestracji dźwięku są miksery i syntezatory dźwięku. Przeważnie stosuje się urządzenia cyfrowe, a korzystanie z urządzeń analogowych wynika z przyzwyczajenia i uprzedzeń. Uważa się, że zapis cyfrowy nie osiągnął jeszcze tego wszechogarniającego efektu transmisji muzyki. I jest to nieodłączny element sygnału analogowego.
Z kolei młodsi ludzie nie wyobrażają sobie muzyki bez plików MP3 zapisanych w telefonach, pamięciach USB i komputerach. Ponadto serwisy internetowe zapewniają dostęp do swoich repozytoriów zawierających miliony nagrań cyfrowych.
Telefonia poszła jeszcze dalej. Cyfrowa telefonia komórkowa wyparła już prawie całkowicie telefonię przewodową. To ostatnie pozostawia się agencjom rządowym, instytucjom ochrony zdrowia i podobnym organizacjom. Większość z nich nie wyobraża sobie już życia bez komórki i jak można być przywiązanym do drutu. Łączność komórkowa - szkielet transmisji danych, w którym sygnał cyfrowy niezawodnie łączy abonentów na całym świecie.
Pomiary elektryczne
Cyfrowe przetwarzanie i przesyłanie danych jest już mocno zakorzenione w pomiarach elektrycznych. Oscyloskopy elektroniczne, woltomierze i amperomierze, urządzenia wielomiarowe. Wszystkie przyrządy, w których informacje są wyświetlane elektronicznie, wykorzystują do transmisji pomiarów sygnał cyfrowy. W domu najczęściej spotyka się je w postaci stabilizatorów i regulatorów napięcia. Oba urządzenia mierzą napięcie sieciowe, przetwarzają je i przesyłają sygnał cyfrowy do wyświetlacza.
Coraz częściej do przesyłania elektrycznych danych pomiarowych na duże odległości wykorzystuje się również technologię cyfrową. Urządzenia cyfrowe są instalowane w podstacjach i dyspozytorniach w celu monitorowania pracy sieci elektrycznych. Urządzenia analogowe są popularne tylko w rozdzielnicach, bezpośrednio przy punktach pomiarowych.
Innym powszechnym zastosowaniem sygnałów cyfrowych są liczniki energii elektrycznej. Gospodarstwa domowe często zapominają sprawdzenie wskazań licznika i wprowadzić je do osobistej szafki lub dostarczyć do zakładu energetycznego. Cyfrowy system pomiarowy może zaoszczędzić wiele kłopotów. Odczyty trafiają bezpośrednio do systemu pomiarowego. W związku z tym nie ma potrzeby stałej komunikacji między abonentem a dostawcą; czasami można udać się do swojego biura i sprawdzić dane.
Telewizja analogowa i cyfrowa
Ludzkość od wielu lat żyje z telewizją analogową. Jest on prosty i łatwy do zrozumienia. Najpierw był na antenie, potem w kablówce z nieco lepszą jakością. Prosta antenatelewizor i przeciętnej jakości obraz. Jednak technologia zapisu i przechowywania obrazu wideo znacznie wyprzedziła sygnał analogowy. Nie jest już w stanie w pełni transmitować nowoczesnego filmu czy programu telewizyjnego. Tylko telewizja cyfrowa może zapewnić jakość, stabilność i dobry sygnał.
Telewizja cyfrowa ma wiele zalet. Pierwszym i najważniejszym z nich jest kompresja sygnału. Dzięki temu zwiększyła się liczba kanałów, które można oglądać. Poprawiła się również jakość transmisji obrazu i dźwięku, co jest niezbędne w przypadku nowoczesnych telewizorów z dużymi ekranami. Ponadto istnieje możliwość wyświetlania informacji o audycji, nadchodzących programach itp.
Z tymi zaletami wiąże się pewien problem. Do odbioru sygnału cyfrowego potrzebny jest specjalny tuner.
Specyfikacje dla telewizji naziemnej
Do odbioru naziemnego sygnału cyfrowego potrzebny jest tuner T2, znany również jako odbiornik, dekoder lub dekoder DVB-T2. Większość nowoczesnych telewizorów LED jest oryginalnie wyposażona w takie urządzenia. Dlatego nie ma się czego obawiać. W przypadku wyłączenia telewizji analogowej wystarczy zmienić konfigurację kanałów.
Nie stanowi to problemu dla posiadaczy starszych telewizorów bez wbudowanego tunera T2. Tutaj sprawa jest prosta. Należy dokupić osobny dekoder DVB-T2, który odbierze sygnał T2, przetworzy go i wyśle gotowy obraz na ekran. Dekoder można łatwo Podłączenie dekodera do dowolnego telewizora.
Sygnał cyfrowy jest wykorzystywany we wszystkich dużych dziedzinach życia. Telewizja nie jest tu wyjątkiem. Nie bójcie się nowości. Większość telewizorów jest już wyposażona w potrzebne funkcje, ale w przypadku starszych odbiorników można kupić niedrogi dekoder. Tym bardziej, że jest łatwy do skonfigurowania. Jakość obrazu i dźwięku jest lepsza.
Powiązane artykuły:
