Diferența dintre semnalele analogice și digitale

Diferența principală - semnale analogice și digitale

analog și digital sunt două forme care sunt utilizate pentru a transfera semnale. principala diferență între semnale analogice și digitale este asta, în semnale analogice, semnalul poate lua orice valoare într-un anumit interval întrucât, în semnalele digitale, semnalul poate reprezenta doar unul dintr-un set discret de valori.

Ce sunt semnalele analogice

Semnalele analogice sunt semnale care pot prelua orice valoare pe o scală continuă. Poate că există gamă pentru valorile pe care semnalul le poate lua, dar în acest interval, semnalul ar putea reprezenta orice valoare. Un semnal analog variază continuu și fără probleme cu timpul, deoarece cantitatea pe care o înregistrează își schimbă valoarea.

Ca exemplu pentru un semnal analogic, ia în considerare o înregistrare de vinil. Atunci când muzica este redată într-un studio, microfoanele preiau variații ale presiunii aerului datorate sunetului și transformă aceste modificări ale presiunii aerului într-o schimbare a tensiunii într-un circuit electric. Tensiunea variază de asemenea în mod continuu ori de câte ori sunetul variază. Circuitul electric este conectat la un ac, care se deplasează în funcție de tensiune. Când acul se mișcă, creează caneluri într-un lac. Ulterior, aceste caneluri sunt transferate pe un disc de vinil. Variațiile canalelor sunt continue, iar aceste variații corespund variațiilor continue ale sunetului original. Când muzica este redată pe un disc de vinil, un ac din player se mișcă de-a lungul canalelor și convertește mișcările sale la un semnal electric continuu. Semnalul poate fi transmis unui difuzor, iar difuzorul poate face ca membrana să se deplaseze înainte și înapoi în funcție de semnalul pe care îl primește.

O mărire a unei înregistrări de vinil care prezintă caneluri variabile în mod continuu, care sunt capabile să producă un semnal continuu.

Deoarece semnalele analogice variază în mod continuu cu timpul, se spune că au un semnal rezoluție infinită. Adică, un semnal analogic poate transmite o schimbare care are loc într-o perioadă de timp infinit de mică. Totuși, poate fi încă introdus zgomot, ceea ce va deteriora calitatea semnalului în timp.

Ce sunt semnalele digitale

Într-un semnal digital, semnalul poate prelua doar un set de valori discrete. Semnalul în sine este, de asemenea, discontinuu, schimbându-și valoarea la intervale de timp. Calculatoarele personale sunt exemple bune de dispozitive care utilizează semnale digitale. Deoarece calculatoarele comunică folosind "biți" de la 1 și 0 și deoarece există un număr finit de biți care pot fi procesate într-un anumit moment, un computer nu poate gestiona un semnal continuu. În schimb, un semnal trebuie să fie "defalcat" într-o formă digitală. Aceasta implică mai întâi eșantionare semnalul analogic în momente diferite de timp. Apoi, semnalul este cuantizat: adică, pentru fiecare interval de timp, semnalul are o valoare aproximativă, discretă pentru a reprezenta semnalul original. Intervalele de timp implicate sunt adesea foarte mici, astfel încât să nu putem observa diferența (o melodie sau un videoclip audiat pe un computer arată continuu!)

Cu cât este mai mare setul de valori distincte pe care semnalul digital le-ar putea lua, cu atât semnalul va fi mai apropiat de forma originală, analogică. Termenul rezoluţie indică câte valori pe care un semnal ar putea fi defalcate. De exemplu, o conversie pe un bit poate lua doar două valori: 0 sau 1. Cu o conversie pe 2 biți, semnalul ar putea avea 4 valori diferite (00, 01, 10, 11). Numărul de valori pe care un semnal digital le-ar putea lua variază, pe măsură ce cele două sunt ridicate la numărul de biți utilizați. Cu cât este mai mare numărul de biți utilizați, cu atât rezoluția este mai bună.

Conversia semnalului analogic continuu (roșu) la un semnal digital discret (albastru). În stânga, conversia a fost făcută folosind 2 biți, creând astfel 4 nivele diferite pe care le-ar putea lua semnalul digital. În partea dreaptă sunt utilizați 3 biți. Prin urmare, semnalul poate fi reprezentat de 8 nivele diferite. Acest semnal are o rezoluție mai mare și este "mai aproape" de semnalul analogic original.

Imaginea de mai jos prezintă o imagine mărită a unei suprafețe a unui compact disc (CD). Pe un CD, datele sunt înregistrate ca o serie de gropi și umflături. Fiecare groapă sau bum corespunde unui 0 sau unui 1, astfel încât semnalul produs ca CD este citit este unul digital. Comparați aceste variante pe CD cu cele mai continue variații găsite pe un disc de vinil (de mai sus).

Gropi și bumps pe o suprafață CD (mărite cu ajutorul unui microscop de forță atomică)

De-a lungul timpului, un semnal digital poate dobândi și zgomot. Cu toate acestea, este mai ușor să separați zgomotul folosind un proces cunoscut sub numele de regenerare.

Diferența dintre semnalele analogice și digitale

Natura semnalului

Un semnal analog poate lua orice valoare într-un anumit interval.

A semnal digital poate lua doar unul dintr-un set discret de valori.

Rezoluţie

Semnale analogice au o rezoluție infinită.

Semnale digitale au o rezoluție finită, care depinde de numărul de biți folosiți pentru a transmite date.

Eliminarea zgomotului

Este dificil să eliminați zgomotul în semnale analogice. Zgomotul se poate acumula în timp.

În semnale digitale, este mult mai ușor să elimini zgomotul.

Image Courtesy

"O imagine macro a canelurilor înregistrate, cu o variație vizibilă" de Shane Gavin (Activitate proprie) [CC BY 2.0], prin intermediul Wikimedia Commons

"Rezoluția pe 2 biți cu patru niveluri de cuantizare ..." de către Hyacinth (Activitate proprie) [CC BY-SA 3.0], prin intermediul Wikimedia Commons (Modified)

"Rezoluția pe 3 biți cu opt niveluri de cuantizare ..." de către Hyacinth (Muncă proprie) [CC BY-SA 3.0], prin intermediul Wikimedia Commons (Modified)

"Micrograf al unui CD-ROM realizat cu un microscop de forță atomică (modul de deformare)" de freiermensch [CC BY-SA 3.0], prin intermediul Wikimedia Commons