Чем отличается цифровое от аналогового. Создание и формирование. Цифровое и аналоговое телевидение – характеристики цифрового вещания

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.

Аналоговое телевидение - это ключевой этап науки, прогресса и техники. Предшествующие открытия позволили человечеству быть в курсе всех важных событий. Изобретение телевидения дало возможность создать беспрерывный поток сообщений. Сегодня новостные и развлекательные программы телевидения занимают 30% человеческой жизни. Наука не стоит на месте, поэтому прогресс позволяет усовершенствовать не только качество передаваемой связи, но и телевизоры.

История создания телевизоров

Благодаря ученому Смиту свершилось открытие фотоэффекта в селене, что стало первым шагом к созданию привычного для нас телевизора. Позже, к концу 19-го столетия, светило технических наук Нипков открыл всему миру сканирующий диск, что впоследствии привело к механическому телевидению. До открытия телевизора было сделано немало попыток создать нечто подобное. Ученые разных стран трудились над созданием этого смарт-прибора.

20-й век сопровождался попытками передать изображения на расстоянии. Первая декада столетия ознаменовалась открытием приемника для трансляции изображений.

Сегодня человечество использует электронное телерадиовещание.

Новости без перерыва

Американец Улисс Санабриа стал первым, кто смог вести передачу не только звуковую, но и с изображением. Произошел этот весомый шаг в Чикаго, на телевизионной станции WCFL.

Впервые на постоянной основе телепередачи были введены в Германии. Естественно, это было вещание в черно-белом цвете. Олимпийские игры в Германии транслировались в прямом эфире.

Особенности аналогового и цифрового телевидения

Составляющая телевидения - сигнал. Аналоговый поступает в непрерывном режиме. Из-за внешних факторов (погодные условия) сигнал может быть хуже, что сказывается на качестве изображения. Аналоговое телевидение имеет значительное преимущество: сигнал принимается благодаря использованию обычной антенны без дополнительного оборудования. Также при желании есть возможность подключить кабельное телевидение через провайдера.

Недостаток аналогового сигнала - это наличие большого количества ненужной информации. С появлением цифры спрос на аналоговое телевидение упал практически на 100%.

На сегодняшний день сигнал аналогового типа считается устаревшим. На смену ему пришел цифровой.

Большинство современных телевизоров разработаны под использование цифрового телевидения, но наличие аналогового разъема пока еще является обязательным критерием отбора техники. Многие специалисты утверждают, что сигнал аналогового типа не имеет возможности использовать современные плазмы с ЖК-экранами на всю мощь. Цифровой сигнал поступает частично с перерывами, что обеспечивает передачу изображения и звука очень высокого качества.

Большим плюсом считается возможность цифровых технологий передавать большое количество транслируемых каналов на любой вкус, когда каналов аналогового телевидения будет в десятки, а то и сотни раз меньше.Цифровые сигналы могут восстанавливать исходящие данные, передаются они в зашифрованном коде.

Различия аналогового и цифрового телевидения

К большому сожалению, аналоговое телевидение практически не имеет преимущественных качеств по сравнению с цифровым вещанием. Единственным плюсом, привлекающим многих телезрителей, осталось использование стандартной телевизионной антенны. Отключение аналогового телевидения для многих повлечет за собой массу неудобств.

С другой стороны, цифровое телевидение может настраиваться благодаря приемнику цифровых сигналов. Также следует принять во внимание, что «цифра» всегда дает гарантию качества, а защита от помех и любителей взлома не оставляет шансов на то, чтобы аналоговое телевидение оставалось на пике популярности. Хотя многие продолжают использовать именно этот тип сигнала для просмотра телевизионных каналов.

Сравнительная характеристика

Цифровой сигнал дает возможность получить высокое качество передаваемого изображения.
Мобильность цифровых технологий позволяет принимать сигналы, будучи в поездках или в любом месте вне вашего дома.
Аналоговый сигнал не позволяет иметь доступ к широкому спектру каналов.

Цифровое телевидение: преимущества и недостатки

Главное из преимуществ - то, что цифра дает уникальную возможность получить супервысокое качество изображения и звука. Современные телевизионные системы оснащены новыми стандартами, которые предусматривают высокую четкость картинки.

Положительным качеством считается повышенная функциональность техники. Интерактивные телевизионные системы дают потенциальные возможности воздействовать на транслируемую телепередачу. В программе есть функции, позволяющие начать трансляцию с начала, включить видеозапись, перенести видео в архив или даже включать субтитры.

Нужно отметить и некоторые недостатки.

Цифровое телевидение ограничивается определенной территорией покрытия. Только внутри этой зоны прием и передача сигналов работает безупречно. В случае недостаточного уровня сигнала будет происходить зависание кадров, или картинка будет рассыпана на квадратные системы изображения. Здесь нет среднего качества, сигнал поступает на "отлично" или не проходит вовсе.

Телевидение в России

В начале осени Телерадиовещательная сеть России обещает предоставить программу, согласно которой будут отключены каналы аналогового телевидения. В программе указан факт, что в случае использования этого вида сигнала в регионе не более чем на 5% его разрешается отключить.

На сегодняшний день аналоговое телевидение в России сохранилось лишь в восьми регионах.

Большую заинтересованность в отключении сигнала аналогового типа имеют многие телеканалы, вошедшие в мультиплекс № 2, ведь они обязаны оплачивать распространение и аналогового, и цифрового телевидения.

По большому счету, благополучный переход с одного типа сигнала на другой зависит только от методики исполнения. Главной задачей остается определить сигнал, доступный абсолютно для всех семей, чтобы после перехода на цифровые технологии без телевещания не остались жители отдаленных регионов.

Особенности эфирного телевидения

Аналоговое эфирное телевидение остается одним из самых популярных способов передачи телевизионного продукта. Чтобы передавать программы телерадиовещания, применяются колебания с высокой частотой. В отличие от импульсов низкой частоты, электрические колебания высокого качества могут распространяться в виде радиоволн по всему окружающему пространству. Такие сигналы эфирного телевидения принимаются благодаря антеннам, что позволяет получить сигнал на телевизоры и смотреть программы. Этот способ передачи и получения сигналов телевизионной направленности называется эфирным или же наземным. Частота, используемая для передачи сигналов, настроена строго по установленным стандартам.

На сегодняшний день и аналоговое, и цифровое телевидение пользуется большой популярностью у телезрителей и радиослушателей. Кто знает, может, через несколько лет эти системы передачи станут такими же устаревшими, как и все предыдущие. По крайней мере, аналоговое телевидение уже отходит на второй план.

В России уже вовсю идёт подготовка к переходу от аналогового к цифровому телевидению. Главное их отличие – это технология и формат передачи. Система, которая используется в аналоговом телевидении, уже несколько устарела, ведь была придумана уже почти шестьдесят лет назад. В «цифре» передаётся не сигнал, а последовательность значений. Да и передача осуществляется по другим принципам, поэтому получается намного быстрее и качественнее. Это как международные авиаперевозки авиатранспортом сравнить с автомобильными перевозками. Конечно же, при помощи самолёта можно перевезти больше и с меньшими потерями, ведь не будет тряски от дорог и т.п.

Плюсы цифрового телевидения

Почему все хотят побыстрее перейти на цифровое телевидение? Изначально надо подметить, что долгие годы не было одного общего стандарта телевидения. Из-за этого было невозможно увидеть цветную картинку, если стандарты отличались. Это и приносило больше всего неудобств пользователям. Существует три стандарта аналогового телевидения – NTSC, SECAM и PAL.

Кроме того, у «цифры» значительно лучшее качество, чем у аналогового. Это происходит из-за того, что системы работают по разным принципам. Аналоговое телевидение основывалось на делении частоты сигнала перед тем, как его подать. А вот цифровое телевидение подаёт прямой перекодированный поток, что позволяет не терять качество даже на больших расстояниях.

Все знают, что у телевизионных каналов есть некоторое ограничение на частоты – их количество строго ограничено. И снова «цифра» впереди: на том участке частоты, где вмещается всего один аналоговый канал, можно поместить четыре цифровых телеканала, – ровно также

Каждый день люди сталкиваются с использованием электронных приборов. Без них невозможна современная жизнь. Ведь речь идет о телевизоре, радио, компьютере, телефоне, мультиварке и прочем. Раньше, еще несколько лет назад, никто не задумывался о том, какой сигнал используется в каждом работоспособном приборе. Сейчас же слова «аналоговый», «цифровой», «дискретный» уже давно на слуху. Некоторые виды сигналов из перечисленных являются качественными и надежными.

Цифровая передача стала использоваться намного позже, чем аналоговая. Это связано с тем, что такой сигнал намного проще обслуживать, да и техника на тот момент не была настолько усовершенствована.

С понятием «дискретность» сталкивается каждый человек постоянно. Если переводить это слово с латинского языка, то означать оно будет «прерывистость». Углубляясь далеко в науку, можно сказать, что дискретный сигнал представляет собой метод передачи информации, который подразумевает изменение во времени среды-переносчика. Последняя принимает любое значение из всех возможных. Сейчас дискретность уходит на второй план, после того, как было принято решение производить системы на чипе. Они являются целостными, а все компоненты тесно взаимодействуют друг с другом. В дискретности же все с точностью наоборот - каждая деталь завершена и связана с другими за счет специальных линий связи.

Сигнал

Сигнал представляет собой специальный код, который передается в пространство одной или несколькими системами. Эта формулировка является общей.

В сфере информации и связи сигналом назван специальный носитель каких-либо данных, который используется для передачи сообщений. Он может быть создан, но не принят, последнее условие не обязательно. Если же сигнал является сообщением, то его «ловля» считается необходимой.

Описываемый код задается математической функцией. Она характеризует все возможные изменения параметров. В радиотехнической теории эта модель считается базовой. В ней же аналогом сигнала был назван шум. Он представляет собой функцию времени, которая свободно взаимодействует с переданным кодом и искажает его.

В статье охарактеризованы виды сигналов: дискретный, аналоговый и цифровой. Также коротко дана основная теория по описываемой теме.

Виды сигналов

Существует несколько имеющихся сигналов. Рассмотрим, какие бывают виды.

По физической среде носителя данных разделяют электрический сигнал, оптический, акустический и электромагнитный. Имеется еще несколько видов, однако они малоизвестны.
По способу задания сигналы делятся на регулярные и нерегулярные. Первые представляют собой детерминированные методы передачи данных, которые задаются аналитической функцией. Случайные же формулируются за счет теории вероятности, а также они принимают любые значения в различные промежутки времени.
В зависимости от функций, которые описывают все параметры сигнала, методы передачи данных могут быть аналоговыми, дискретными, цифровыми (способ, который является квантованным по уровню). Они используются для обеспечения работы многих электрических приборов.

Теперь читателю известны все виды передачи сигналов. Разобраться в них не составит труда любому человеку, главное - немного подумать и вспомнить школьный курс физики.

Для чего обрабатывается сигнал?

Сигнал обрабатывается с целью передачи и получения информации, которая в нем зашифрована. Как только она будет извлечена, ее можно использовать различными способами. В отдельных ситуациях ее переформатируют.

Существует и другая причина обработки всех сигналов. Она заключается в небольшом сжатии частот (чтобы не повредить информацию). После этого ее форматируют и передают на медленных скоростях.

В аналоговом и цифровом сигналах используются особенные методы. В частности, фильтрация, свертка, корреляция. Они необходимы для восстановления сигнала, если он поврежден или имеет шум.

Создание и формирование

Зачастую для формирования сигналов необходим аналого-цифровой (АЦП) и Чаще всего они оба используются лишь в ситуации с применением DSP-технологий. В остальных случаях подойдет только использование ЦАП.

При создании физических аналоговых кодов с дальнейшим применением цифровых методов полагаются на полученную информацию, которая передается со специальных приборов.

Динамический диапазон

Вычисляется разностью большего и меньшего уровня громкости, которые выражены в децибелах. Он полностью зависит от произведения и особенностей исполнения. Речь идет как о музыкальных треках, так и об обычных диалогах между людьми. Если брать, например, диктора, который читает новости, то его динамический диапазон колеблется в районе 25-30 дБ. А во время чтения какого-либо произведения он может вырастать до 50 дБ.

Аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал является непрерывным во времени способом передачи данных. Недостатком его можно назвать присутствие шума, который иногда приводит к полной потере информации. Очень часто возникают такие ситуации, что невозможно определить, где в коде важные данные, а где обычные искажения.

Именно из-за этого цифровая обработка сигналов приобрела большую популярность и постепенно вытесняет аналоговую.

Цифровой сигнал

Цифровой сигнал является особым он описывается за счет дискретных функций. Его амплитуда может принять определенное значение из уже заданных. Если аналоговый сигнал способен поступать с огромным количеством шумов, то цифровой отфильтровывает большую часть полученных помех.

Помимо этого, такой вид передачи данных переносит информацию без лишней смысловой нагрузки. Через один физический канал может быть отправлено сразу несколько кодов.

Виды цифрового сигнала не существуют, так как он выделяется как отдельный и самостоятельный метод передачи данных. Он представляет собой двоичный поток. В наше время такой сигнал считается самым популярным. Это связано с простотой использования.

Применение цифрового сигнала

Чем же отличается цифровой электрический сигнал от других? Тем, что он способен совершать в ретрансляторе полную регенерацию. Когда в оборудование связи поступает сигнал, имеющий малейшие помехи, он сразу же меняет свою форму на цифровую. Это позволяет, например, телевышке снова сформировать сигнал, но уже без шумового эффекта.

В том случае, если код поступает уже с большими искажениями, то, к сожалению, восстановлению он не подлежит. Если брать в сравнении аналоговую связь, то в аналогичной ситуации ретранслятор может извлечь часть данных, затрачивая много энергии.

Обсуждая сотовую связь разных форматов, при сильном искажении на цифровой линии разговаривать практически невозможно, так как не слышны слова или целые фразы. Аналоговая связь в таком случае более действенна, ведь можно продолжать вести диалог.

Именно из-за подобных неполадок цифровой сигнал ретрансляторы формируют очень часто для того, чтобы сократить разрыв линии связи.

Дискретный сигнал

Сейчас каждый человек пользуется мобильным телефоном или какой-то «звонилкой» на своем компьютере. Одна из задач приборов или программного обеспечения - это передача сигнала, в данном случае голосового потока. Для переноса непрерывной волны необходим канал, который имел бы пропускную способность высшего уровня. Именно поэтому было предпринято решение использовать дискретный сигнал. Он создает не саму волну, а ее цифровой вид. Почему же? Потому что передача идет от техники (например, телефона или компьютера). В чем плюсы такого вида переноса информации? С его помощью уменьшается общее количество передаваемых данных, а также легче организуется пакетная отправка.

Понятие «дискретизация» уже давно стабильно используется в работе вычислительной техники. Благодаря такому сигналу передается не непрерывная информация, которая полностью закодирована специальными символами и буквами, а данные, собранные в особенные блоки. Они являются отдельными и законченными частицами. Такой метод кодировки уже давно отодвинулся на второй план, однако не исчез полностью. С помощью него можно легко передавать небольшие куски информации.

Сравнение цифрового и аналогового сигналов

Покупая технику, вряд ли кто-то думает о том, какие виды сигналов использованы в том или другом приборе, а об их среде и природе уж тем более. Но иногда все же приходится разбираться с понятиями.

Уже давно стало ясно, что аналоговые технологии теряют спрос, ведь их использование нерационально. Взамен приходит цифровая связь. Нужно понимать, о чем идет речь и от чего отказывается человечество.

Если говорить коротко, то аналоговый сигнал - способ передачи информации, который подразумевает описание данных непрерывными функциями времени. По сути, говоря конкретно, амплитуда колебаний может быть равна любому значению, находящемуся в определенных границах.

Цифровая обработка сигналов описывается дискретными функциями времени. Иначе говоря, амплитуда колебаний этого метода равна строго заданным значениям.

Переходя от теории к практике, надо сказать о том, что аналоговому сигналу характерны помехи. С цифровым же таких проблем нет, потому что он успешно их «сглаживает». За счет новых технологий такой метод передачи данных способен своими силами без вмешательства ученого восстановить всю исходную информацию.

Говоря о телевидении, можно уже с уверенностью сказать: аналоговая передача давно изжила себя. Большинство потребителей переходят на цифровой сигнал. Минус последнего заключается в том, что если аналоговую передачу способен принимать любой прибор, то более современный способ - только специальная техника. Хоть и спрос на устаревший метод уже давно упал, все же такие виды сигналов до сих пор не способны полностью уйти из повседневной жизни.

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.