Чем отличается аналоговый сигнал от цифрового

Отличие аналогового сигнала от цифрового проще всего понять на примере телевизоров. Старые модели не способны принимать сигнал без использования специальной приставки. В отличие от них, цифровые работать без дополнительного оборудования. В статье расскажем подробнее, почему так происходит, в чем различие аналогового и цифрового сигналов, где применяется каждый вид.

Виды сигналов

Сигнал — это преобразование физической величины в пространстве и времени. Их общее предназначение — донести событие из точки А в точку Б. От вида сигнала зависит качество и скорость передачи информации. Инженеры и техники строят графики при разработке и использовании сигнала. На нем можно увидеть его вид и характеристики. При использовании аналогового сигнала линия будет волнообразной, а при цифровом — ступенчатой. 

Аналоговый сигнал

В природе люди, животные обмениваются информацией через органы чувств. Они издают звуки и понимают друг друга при помощи слуха. Также живые существа способны воспринимать запахи, формы предмета и цвета. Этому способствуют обоняние и зрение.

Электроника позволила передавать ощущения при помощи электрического сигнала. Например, голос диктора — это давление воздуха на барабанные перепонки. Качество цвета, звука зависят от частоты и амплитуды колебания электрических волн. Для преобразования сигналов используются два устройства: передающее и принимающее. Коммуникация происходит при помощи электропровода или в эфире (радиоволны). Приемник помогает увидеть картинку, услышать речь, музыку, шумы.

Дискретный сигнал

В переводе с английского дискретный означает прерывистый. В течение некоторого короткого промежутка времени заложенная информация находится в неизменном виде. Это занимает доли секунды. Дискретный сигнал — промежуточное звено между аналоговым и цифровым. Посередине процесса происходит оцифровка.

Цифровой сигнал

В основе цифровизации лежит принцип: единица означает «да», а ноль — «нет». В обиходе у технических специалистов, занимающихся цифровизацией, лежат понятия:

• Бит — единица преобразования информации

• Байт — блок, состоящий множества сочетаний нуля и единицы. При этом кратность равна восьми.

Сочетание двух символов использовалось при изобретении азбуки Морзе. Там также информация кодировалась при помощи точки и тире. Но такой подход позволял передавать только написанный текст, но не звук или изображение. Для преобразования аналогового сигнала в цифровой в устройствах установлены процессоры. От их технических характеристик зависит качество звука и изображения. 

Сравнение цифрового и аналогового сигналов

Чтобы понять, чем отличается аналоговый сигнал от цифрового, нужно изучить принципы работы каждого из них. Аналогия — это сходство предметов, явлений, равенство. На данном понятии построен принцип передачи аналогового сигнала. Проще говоря, входной сигнал должен быть идентичен выходящему. 

Представить, как происходят такие преобразования, сложно. Пользователь устройства видит результат: образ на экране, речь из уст героя передачи. Сигнал передается по электропроводам или при помощи радиоволн. Здесь не обходится без посторонних шумов и иных препятствий. Например, сильный ветер, гроза. Диапазон распространения сигнала ограничен. Аналоговые сигналы нашли применение в телевизионном и радиовещании, научных разработках, на студиях звукозаписи.

Более качественный сигнал можно получить при помощи цифровизации информации.

Цифровой сигнал преобразует волны в дискретное значение. Оцифровке подвергается каждая доля секунды колебания тока. 

Благодаря подобным манипуляциям, появляется возможность передавать сигнал на дальние расстояния. Особенность цифровизации — либо она есть, и информация передается в высоком качестве, либо вовсе отсутствует. Разница между цифровым и аналоговым сигналом: первый — непрерывно изменяющаяся величина, а второй — последовательность блоков из нулей и единиц.

Преимущества и недостатки сигналов разных видов

Аналоговые сигналы имеют ряд преимуществ:

• легко обрабатываются и интерпретируются;

• не требуют больших затрат на внедрение;

• дают точное представление информации из-за плотности сигнала.

Недостатки:

• негативное влияние помех на качество передачи информации;

• высокая цена на носители информации;

• сложность интеграции с цифровыми устройствами, как и синхронизации между собой.

Плюсы цифровизации:

• низкая стоимость оборудования;

• возможность передавать сигнал на дальние расстояния;

• легкое редактирование с применением множества инструментов;

• высокая скорость.

В настоящее время используются оба вида. Каждый находит применение в своей области.

Примеры передачи цифрового и аналогового сигналов

Несмотря на то что аналоговые устройства продолжают использоваться, цифра постепенно занимает их место и внедряется во все сферы. Яркий пример — компьютеры. Изначально они были аналоговыми и служили для определенного набора функций. Сейчас такие устройства применяются редко, в локальной сети для выполнения узкоспециализированных задач. В частности их используют для замера температуры, влажности воздуха в качестве измерительных приборов.

До сих пор у ценителей музыки сохранились пластинки и проигрыватели, также не вышли из употребления магнитные ленты с записью песен. Это представители аналоговых сигналов. Меломаны ценят специфический треск во время воспроизведения записи.

Еще один пример, когда цифровизация вытесняет аналог — телефония. Уходят в прошлое стационарные домашние телефоны. Ими пользуются в основном организации, а домашняя сеть сводится к нулю. На смену проводным устройствам пришла сотовая связь и новые технологии.

Например, IP-телефония — технология связи с передачей голосового трафика по сетям IP для построения гибких и распределенных корпоративных коммуникационных сетей учетом всех требований бизнеса. Во время телефонного разговора речь говорящего преобразуется в цифровые сигналы, упаковывается в IP‑пакеты и передается через IP‑сети, чаще всего через интернет. Когда IP‑пакеты достигают собеседника, происходит декодирование сигнала.

Выводы

Аналоговый и цифровой сигналы различаются по способу передачи информации. От этого зависит скорость и качество. Каждый из них имеет достоинства и недостатки. Цифровые устройства вытесняют аналоговые, хотя последние существуют по сей день.