Аналоговый сигнал. Аналоговый и цифровой сигнал. Типы сигналов и как это действует
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.
Очень часто мы слышим такие определения, как «цифровой» или «дискретный» сигнал, в чем его отличие от «аналогового»?
Суть различия в том, что аналоговый сигнал непрерывный во времени (голубая линия), в то время как цифровой сигнал состоит из ограниченного набора координат (красные точки). Если все сводить к координатам, то любой отрезок аналогового сигнала состоит из бесконечного количества координат.
У цифрового сигнала координаты по горизонтальной оси расположены через равные промежутки времени, в соответствии с частотой дискретизации. В распространенном формате Audio-CD это 44100 точек в секунду. По вертикали точность высоты координаты соответствует разрядности цифрового сигнала, для 8 бит это 256 уровней, для 16 бит = 65536 и для 24 бит = 16777216 уровней. Чем выше разрядность (количество уровней), тем ближе координаты по вертикали к исходной волне.
Аналоговыми источниками являются: винил и аудиокассеты. Цифровыми источниками являются: CD-Audio, DVD-Audio, SA-CD (DSD) и файлы в WAVE и DSD форматах (включая производные APE, Flac, Mp3, Ogg и т.п.).
Преимущества и недостатки аналогового сигнала
Преимуществом аналогового сигнала является то, что именно в аналоговом виде мы воспринимаем звук своими ушами. И хотя наша слуховая система переводит воспринимаемый звуковой поток в цифровой вид и передает в таком виде в мозг, наука и техника пока не дошла до возможности именно в таком виде подключать плееры и другие источники звука напрямик. Подобные исследования сейчас активно ведутся для людей с ограниченными возможностями, а мы наслаждаемся исключительно аналоговым звуком.Недостатком аналогового сигнала являются возможности по хранению, передаче и тиражированию сигнала. При записи на магнитную ленту или винил, качество сигнала будет зависеть от свойств ленты или винила. Со временем лента размагничивается и качество записанного сигнала ухудшается. Каждое считывание постепенно разрушает носитель, а перезапись вносит дополнительные искажения, где дополнительные отклонения добавляет следующий носитель (лента или винил), устройства считывания, записи и передачи сигнала.
Делать копию аналогового сигнала, это все равно, что для копирования фотографии ее еще раз сфотографировать.
Преимущества и недостатки цифрового сигнала
К преимуществам цифрового сигнала относится точность при копировании и передачи звукового потока, где оригинал ничем не отличается от копии.Основным недостатком можно считать то, что сигнал в цифровом виде является промежуточной стадией и точность конечного аналогового сигнала будет зависеть от того, насколько подробно и точно будет описана координатами звуковая волна. Вполне логично, что чем больше будет точек и чем точнее будут координаты, тем более точной будет волна. Но до сих пор нет единого мнения, какое количество координат и точность данных является достаточным для того, что бы сказать, что цифровое представление сигнала достаточно для точного восстановления аналогового сигнала, неотличимого от оригинала нашими ушами.
Если оперировать объемами данных, то вместимость обычной аналоговой аудиокассеты составляет всего около 700-1,1 Мб, в то время как обычный компакт диск вмещает 700 Мб. Это дает представление о необходимости носителей большой емкости. И это рождает отдельную войну компромиссов с разными требованиями по количеству описывающих точек и по точности координат.
На сегодняшний день считается вполне достаточным представление звуковой волны с частотой дискретизации 44,1 кГц и разрядности 16 бит. При частоте дискретизации 44,1 кГц можно восстановить сигнал с частотой до 22 кГц. Как показывают психоакустические исследования, дальнейшее повышение частоты дискретизации мало заметно, а вот повышение разрядности дает субъективное улучшение.
Как ЦАП строят волну
ЦАП – это цифро-аналоговый преобразователь, элемент, переводящий цифровой звук в аналоговый. Мы рассмотрим поверхностно основные принципы. Если по комментариям будет виден интерес более подробно рассмотреть ряд моментов, то будет выпущен отдельный материал.Мультибитные ЦАП
Очень часто волну представляют в виде ступенек, что обусловлено архитектурой первого поколения мультибитных ЦАП R-2R, работающих аналогично переключателю из реле.
На вход ЦАП поступает значение очередной координаты по вертикали и в каждый свой такт он переключает уровень тока (напряжения) на соответствующий уровень до следующего изменения.
Хотя считается, что ухо человека слышит не выше 20 кГц, и по теории Найквиста можно восстановить сигнал до 22 кГц, остается вопрос качества этого сигнала после восстановления. В области высоких частот форма полученной «ступенчатой» волны обычно далека от оригинальной. Самый простой выход из ситуации – это увеличивать частоту дискретизации при записи, но это приводит к существенному и нежелательному росту объема файла.
Альтернативный вариант – искусственно увеличить частоту дискретизации при воспроизведении в ЦАП, добавляя промежуточные значения. Т.е. мы представляем путь непрерывной волны (серая пунктирная линия), плавно соединяющий исходные координаты (красные точки) и добавляем промежуточные точки на этой линии (темно фиолетовые).
При увеличении частоты дискретизации обычно необходимо повышать и разрядность, чтобы координаты были ближе к аппроксимированной волне.
Благодаря промежуточным координатам удается уменьшить «ступеньки» и построить волну ближе к оригиналу.
Когда вы видите функцию повышения частоты с 44.1 до 192 кГц в плеере или внешнем ЦАП, то это функция добавления промежуточных координат, а не восстановления или создание звука в области выше 20 кГц.
Изначально это были отдельные SRC микросхемы до ЦАП, которые потом перекочевали непосредственно в сами микросхемы ЦАП. Сегодня можно встретить решения, где к современным ЦАП добавляется такая микросхема, это сделано для того, чтобы обеспечить альтернативу встроенным алгоритмам в ЦАП и порой получить еще более лучший звук (как например это сделано в Hidizs AP100).
Основной отказ в индустрии от мультибитных ЦАП произошел из-за невозможности дальнейшего технологического развития качественных показателей при текущих технологиях производства и более высокой стоимости против «импульсных» ЦАП-ов с сопоставимыми характеристиками. Тем не менее, в Hi-End продуктах предпочтение отдают зачастую старым мультибитным ЦАП-ам, нежели новым решениям с технически более хорошими характеристиками.
Импульсные ЦАП
В конце 70-тых широкое распространение получил альтернативный вариант ЦАП-ов, основанный на «импульсной» архитектуре – «дельта-сигма». Технология импульсных ЦАП-ов стала возможной появлению сверх-быстрых ключей и позволила использовать высокую несущую частоту.
Амплитуда сигнала является средним значением амплитуд импульсов (зеленым показаны импульсы равной амплитуды, а белым итоговая звуковая волна).
Например последовательность в восемь тактов пяти импульсов даст усредненную амплитуду (1+1+1+0+0+1+1+0)/8=0,625. Чем выше несущая частота, тем больше импульсов попадает под сглаживание и получается более точное значение амплитуды. Это позволило представить звуковой поток в однобитном виде с широким динамическим диапазоном.
Усреднение возможно делать обычным аналоговым фильтром и если такой набор импульсов подать напрямую на динамик, то на выходе мы получим звук, а ультра высокие частоты не будут воспроизведены из-за большой инертности излучателя. По этому принципу работают ШИМ усилители в классе D, где плотность энергии импульсов создается не их количеством, а длительностью каждого импульса (что проще в реализации, но невозможно описать простым двоичным кодом).
Мультибитный ЦАП можно представить как принтер, способный наносить цвет пантоновыми красками. Дельта-Сигма – это струйный принтер с ограниченным набором цветов, но благодаря возможности нанесению очень мелких точек (в сравнении с пантовым принтером), за счет разной плотности точек на единицу поверхности дает больше оттенков.
На изображении мы обычно не видим отдельных точек из-за низкой разрешающей способности глаза, а только средний тон. Аналогично и ухо не слышит импульсов по отдельности.
В конечном итоге при текущих технологиях в импульсных ЦАП можно получить волну, близкую к той, что теоретически должна получится при аппроксимации промежуточных координат.
Надо отметить, что после появления дельта-сигма ЦАП исчезла актуальность рисовать «цифровую волну» ступеньками, т.к. так ступеньками волну современные ЦАП не строят. Правильно дискретный сигнал строить точками соединенной плавной линией.
Являются ли идеальными импульсные ЦАП?
Но на практике не все безоблачно, и существует ряд проблем и ограничений.
Т.к. подавляющее количество записей сохранено в многоразрядном сигнале, то перевод в импульсный сигнал по принципу «бит в бит» требует излишне высокую несущую частоту, которую современные ЦАП не поддерживают.
Основной функцией современных импульсных ЦАП является перевод многоразрядного сигнала в однобитный с относительно невысокой несущей частотой с прореживанием данных. В основном именно эти алгоритмы и определяют конечное качество звучания импульсных ЦАП-ов.
Чтобы уменьшить проблему высокой несущей частоты, звуковой поток разбивается на несколько однобитных потоков, где каждый поток отвечает за свою группу разряда, что эквивалентно кратному увеличению несущей частоты от числа потоков. Такие ЦАП называются мультибитными дельта-сигма.
Сегодня импульсные ЦАП-ы получили второе дыхание в быстродействующих микросхемах общего назначения в продуктах компаний NAD и Chord за счет возможности гибко программировать алгоритмы преобразования.
Формат DSD
После широкого распространения дельта-сигма ЦАП-ов вполне логичным было и появления формата записи двоичного кода напрямую дельта-сигма кодировке. Этот формат получил название DSD (Direct Stream Digital).Широкого распространения формат не получил по нескольким причинам. Редактирование файлов в этом формате оказалось излишне ограниченным: нельзя микшировать потоки, регулировать громкость и применять эквализацию. А это значит, что без потери качества можно лишь архивировать аналоговые записи и производить двухмикрофонную запись живых выступлений без последующей обработки. Одним словом – денег толком не заработать.
В борьбе с пиратством диски формата SA-CD не поддерживались (и не поддерживаются до сих пор) компьютерами, что не позволяет делать их копии. Нет копий – нет широкой аудитории. Воспроизвести DSD аудиоконтент можно было только с отдельного SA-CD проигрывателя с фирменного диска. Если для PCM формата есть стандарт SPDIF для цифровой передачи данных от источника к отдельному ЦАП, то для DSD формата стандарта нет и первые пиратские копии SA-CD дисков были оцифровками с аналоговых выходов SA-CD проигрывателей (хоть ситуация и кажется глупой, но на деле некоторые записи выходили только на SA-CD, либо та же запись на Audio-CD специально была сделана некачественно для продвижения SA-CD).
Переломный момент произошел с выходом игровых приставок SONY, где SA-CD диск до воспроизведения автоматически копировался на жесткий диск приставки. Этим воспользовались поклонники формата DSD. Появление пиратских записей простимулировало рынок на выпуск отдельных ЦАП для воспроизведения DSD потока. Большинство внешних ЦАП с поддержкой DSD на сегодняшний день поддерживает передачу данных по USB используя формат DoP в виде отдельного кодирования цифрового сигнала через SPDIF.
Несущие частоты для DSD сравнительно небольшие, 2.8 и 5.6 МГц, но этот звуковой поток не требует никаких преобразований с прореживанием данных и вполне конкурентно-способен с форматами высокого разрешения, такими как DVD-Audio.
На вопрос что лучше, DSP или PCM однозначного ответа нет. Все упирается в качество реализации конкретного ЦАП и таланта звукорежиссера при записи конечного файла.
Общий вывод
Аналоговый звук – это то, что мы слышим и воспринимаем, как окружающий мир глазами. Цифровой звук, это набор координат, описывающих звуковую волну, и который мы напрямую услышать не можем без преобразования в аналоговый сигнал.Аналоговый сигнал, записанный напрямую на аудиокассету или винил нельзя без потери качества перезаписать, в то время как волну в цифровом представлении можно копировать бит в бит.
Цифровые форматы записи являются постоянным компромиссом между количеством точностью координат против объема файла и любой цифровой сигнал является лишь приближением к исходному аналоговому сигналу. Однако при этом разный уровень технологий записи и воспроизведения цифрового сигнала и хранения на носителях для аналогового сигнала дают больше преимуществ цифровому представлению сигнала, аналогично цифровой фотокамере против пленочного фотоаппарата.
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
Цифровое телевидение стремительно набирает популярность в нашей стране, однако многие люди по-прежнему не знают, чем же оно принципиально отличается от старого доброго аналогового ТВ.
Описание аналогового и цифрового телевидения
Нетрудно догадаться, что в основе аналогового и цифрового телевидения лежат соответственно аналоговый и цифровой сигналы. Аналоговый сигнал идет непрерывно, а значит, в случае какого-либо влияния извне он оказывается уязвимым, что приводит к худшему качеству изображения и звука. Несомненным преимуществом аналогового сигнала является возможность принимать его с помощью простой эфирной антенны. Можно также воспользоваться услугами провайдера кабельного телевидения. Можно сказать, что аналоговый сигнал сегодня уже является устаревшим, поскольку он значительно уступает цифровому сигналу по ряду важнейших параметров – качество, безопасность и др.
Современные телевизоры созданы главным образом для работы с цифровым сигналом, хоть у них еще и наличествует аналоговый разъем. Просто всё дело в том, что аналоговый сигнал не способен раскрыть всего потенциала современных плазменных и ЖК-телевизоров, лучшее качество картинки может дать лишь цифровой сигнал. Он, в отличие от аналогового, поступает компактными «порциями», которые разделены паузами, и поэтому воздействовать на такой сигнал очень непросто. Даже при передаче цифрового сигнала на очень далекое расстояние качество картинки и звука остается на самом высоком уровне. Помимо прочего, цифровой сигнал позволяет передать куда больше каналов, чем аналоговый, поэтому абоненты, подключающие цифровое телевидение , получают более сотни телеканалов самой разной тематики.
Сравнение аналогового и цифрового телевидения
Увы, аналоговое телевидение сегодня фактически не имеет явных преимуществ перед цифровым вещанием, кроме разве что возможности «ловить» сигнал с помощью обычной антенны. Впрочем, цифровое телевидение тоже может быть мобильным с помощью приемника цифрового сигнала. Учитывая, что вне зависимости от расстояния цифровой сигнал остается защищенным от взлома и помех и гарантирует высокий уровень качества, плюсы цифрового телевидения становятся совершенно очевидны.
TheDifference.ru определил, что разница между аналоговым и цифровым телевидением заключается в следующем:
Цифровое телевидение обеспечивает более высокий уровень качества и защиты сигнала. Аналоговый сигнал был и остается уязвимым для внешнего воздействия и не может обеспечить столь качественное изображение.
Цифровое телевидение более мобильное – уже сегодня можно принимать цифровой сигнал, находясь в дороге или далеко от дома.
Аналоговое телевидение не способно предоставить такого большого числа каналов, как цифровое. Благодаря особенностям цифрового сигнала, при подключении цифрового ТВ абонент может получить доступ к нескольким сотням различных телеканалов.
Когда имеешь дело с теле- и радиовещанием, а также современными видами связи, очень часто приходится сталкиваться с такими терминами, как «аналоговый сигнал» и «цифровой сигнал» . Для специалистов в этих словах нет никакой тайны, но для людей несведущих разница между «цифрой» и «аналогом» может быть совсем неведомой. А между тем разница есть и весьма существенная.
Когда мы говорим о сигнале, то обычно подразумеваем электромагнитные колебания, наводящие ЭДС и вызывающие колебания тока в антенне приемника. По этим колебаниям приемное устройство - телевизор, радиоприемник, рация или сотовый телефон - составляет «представление» о том, какое изображение вывести на экран (при наличии видеосигнала) и какими звуками этот видеосигнал сопроводить.
В любом случае сигнал радиостанции или вышки мобильной связи может предстать как в цифровой, так и в аналоговой форме. Ведь, к примеру, сам по себе звук - это аналоговый сигнал. На радиостанции звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в уже упоминавшиеся электромагнитные колебания. Чем выше частота звука - тем выше частота колебаний на выходе, а чем громче говорит диктор - тем больше амплитуда.
Получившиеся электромагнитные колебания, или волны, распространяются в пространстве с помощью передаточной антенны. Чтобы эфир не забивался низкочастотными помехами, и чтобы у разных радиостанций была возможность работать параллельно, не мешая друг другу, колебания, получившиеся от воздействия звука, суммируют, то есть «накладывают» на другие колебания, имеющие постоянную частоту. Последнюю частоту принято называть «несущей», и именно на ее восприятие мы настраиваем свой радиоприемник, чтобы «поймать» аналоговый сигнал радиостанции.
В приемнике происходит обратный процесс: несущая частота отделяется, а электромагнитные колебания, полученные антенной, преобразуются в колебания звука, и из динамика слышится знакомый голос диктора.
В процессе передачи звукового сигнала от радиостанции к приемнику может произойти всякое. Могут возникнуть сторонние помехи, частота и амплитуда могут измениться, что, конечно же, отразится на звуках, издаваемых радиоприемником. Наконец, и сами передатчик и приемник во время преобразования сигнала вносят некоторую погрешность. Поэтому звук, воспроизводимый аналоговым радиоприемником, всегда имеет некоторые искажения. Голос может вполне воспроизводиться, несмотря на изменения, но фоном будет шипение или даже какие-то хрипы, вызванные помехами. Чем менее уверенным будет прием, тем громче и отчетливее будут эти посторонние шумовые эффекты.
Вдобавок эфирный аналоговый сигнал имеет очень слабую степень защиты от постороннего доступа. Для общественных радиостанций это, конечно, не имеет никакого значения. Но во время пользования первыми мобильными телефонами был один неприятный момент, связанный с тем, что почти любой посторонний радиоприемник мог быть легко настроен на нужную волну для подслушивания вашего телефонного разговора.
Такие недостатки есть у аналогового эфирного вещания. Из-за них, к примеру, телевидение в относительно скором времени обещает стать полностью цифровым.
Цифровая связь и вещания считаются более защищенными от помех и от внешних воздействий. Все дело в том, что при использовании «цифры» аналоговый сигнал с микрофона на передающей станции зашифровывается в цифровой код. Нет, конечно, в окружающее пространство не распространяется поток цифр и чисел. Просто звуку определенной частоты и громкости присваивается код из радиоимпульсов. Продолжительность и частота импульсов задана заранее - она одна и у передатчика, и у приемника. Наличие импульса соответствует единице, отсутствие - нулю. Поэтому такая связь и получила название «цифровая».
Устройство, преобразующее аналоговый сигнал в цифровой код, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП) . А устройство, установленное в приемнике, и преобразующее код в аналоговый сигнал, соответствующий голосу вашего знакомого в динамике сотового телефона стандарта GSM, называется «цифро-аналоговый преобразователь» (ЦАП).
Во время передачи цифрового сигнала ошибки и искажения практически исключены. Если импульс станет немного сильнее, продолжительнее, или наоборот, то он все равно будет распознан системой как единица. А нуль останется нулем, даже если на его месте возникнет какой-то случайный слабый сигнал. Для АЦП и ЦАП не существует других значений, как 0,2 или 0,9 - только нуль и единица. Поэтому помехи на цифровую связь и вещание почти не оказывают влияния.
Более того, «цифра» является и более защищенной от постороннего доступа. Ведь, чтобы ЦАП устройства смог расшифровать сигнал, необходимо, чтобы он «знал» код расшифровки. АЦП вместе с сигналом может передавать и цифровой адрес устройства, выбранного в качестве приемника. Таким образом, даже если радиосигнал и будет перехвачен, он не сможет быть распознан из-за отсутствия как минимум части кода. Это особенно актуально.
Итак, вот отличия цифрового и аналогового сигналов :
1) Аналоговый сигнал может быть искажен помехами, а цифровой сигнал может быть или забит помехами совсем, или приходить без искажений. Цифровой сигнал или точно есть, или полностью отсутствует (или нуль, или единица).
2) Аналоговый сигнал доступен для восприятия всеми устройствами, работающими по тому же принципу, что и передатчик. Цифровой сигнал надежно защищен кодом, его трудно перехватить, если вам он не предназначается.
В последнее время, в информационной сети, стало появляться все больше информации о переходе с аналогового вещания на цифровое, в связи с этим, появляется много вопросов по данной тематике, порождаются всевозможные слухи и предположения. В этой статье, я хочу пояснить, в чем различие "аналогового" и "цифрового" вещания, доступным и понятным для простого пользователя языком (по крайней мере, на сколько это возможно).
Для начала, давайте разберемся что это такое "аналоговый" сигнал.
Аналоговый сигнал
Разъяснять как всегда, я буду на простом примере. За пример, возьмем передачу голосовой информации от одного человека к другому.
Во время разговора, наши голосовые связки излучают определенную вибрацию различной тональности (частоты), и громкости (уровня звукового сигнала). Эта вибрация, пройдя некоторое расстояние, попадает в человеческое ухо, воздействуя там, на так называемую слуховую мембрану. Эта мембрана, начинает вибрировать с такой же частотой и силой вибрации какую излучали наши звуковые связки, с одним лишь отличием, что сила вибрации за счет преодоления расстояния, несколько ослабевает.
Так вот, передачу голосовой речи от одного человека к другому, можно смело назвать
аналоговой передачей сигнала, и вот почему.
Здесь дело в том, что наши голосовые связки, излучают такую же звуковую вибрацию, какую и воспринимает само человеческое ухо (что говорим, то и слышим), то есть, передаваемый и принимаемый звуковой сигнал, имеет схожую форму импульса, и такой же частотный спектр звуковых вибраций, или по другому сказать, "аналогичной" звуковой вибрации.
Здесь, думаю понятно.
Теперь, рассмотрим более сложный пример. И за этот пример, возьмем упрощенную схему телефонного аппарата, то есть того телефона, которым люди пользовались задолго до появления сотовой связи.
Во время разговора, речевые звуковые вибрации передаются на чувствительную мембрану телефонной трубки (микрофона). Затем, в микрофоне, звуковой сигнал преобразуется в электрические импульсы, и далее поступает по проводам ко второй телефонной трубке, в которой, с помощью электромагнитного преобразователя (динамика или наушника) электрический сигнал преобразуется обратно в звуковой сигнал.
В приведенном выше примере, используется, опять же, "аналоговое" преобразование сигнала. То есть, звуковая вибрация имеет такую же частоту, как и частота электрического импульса в линии связи, а так же, звуковой и электрический импульсы, имеют схожую форму (то есть, аналогичную).
В передаче телевизионного сигнала, сам аналоговый радиотелевизионный сигнал имеет достаточно сложную форму импульса, а так же, достаточно высокую частоту этого импульса, ведь в нем передается на большие расстояния, как звуковая информация, так и видео.
С "аналоговым сигналом", думаю, разобрались.
Со временем, количество телеканалов увеличилось, так же, на телефонных станциях увеличилось количество абонентов, появился Интернет. Вследствие этого, пропускная способность аналоговой передачи информации перестала удовлетворять современным требованиям. Это касается как наземных, проводных и радиовещательных линий приема-передачи сигнала, так и конечно же спутниковых линий связи.
Теперь, давайте разберемся, что такое "цифровой" сигнал.
За пример, "цифрового сигнала", возьмем принцип передачи информации с помощью достаточно известной "азбукой Морзе". Для тех, кто не знаком с таким видом передачи текстовой информации, далее я вкратце поясню основной принцип.
Раньше, когда передача сигнала по воздуху (с помощью радиосигнала), еще только развивалась, технические возможности приемо-передающей аппаратуры не позволяли передавать речевой сигнал на большие расстояния. Поэтому, вместо речевой информации использовали текстовую. Так как текст состоит из букв, то эти буквы передавались с помощью коротких и длинных импульсов тонального электрического сигнала.
Такая передача текстовой информации называлась - передача информации с помощью "Азбуки Морзе".
Тональный сигнал, по своим электрическим свойствам, имел большую пропускную способность, чем речевой, и вследствие этого радиус действия приемо-передающей аппаратуры увеличивался.
Единицами информации в такой передаче сигнала, условно назывались "точка" и "тире". Короткий тоновый сигнал означал точку, а длинный тоновый сигнал тире. Здесь, каждая буква алфавита состояла из определенного набора точек и тире. Так например, буква А обозначалась комбинацией ".- " (точка-тире), а буква Б "- ... " (тире-точка-точка-точка), ну и так далее.
То есть, передаваемый текст, кодировался с помощью точек и тире в виде коротких и длинных отрезках тонового сигнала. Если слова "АЗБУКА МОРЗЕ" выразить с помощью точек и тире, то это будет выглядеть так:
В основу цифрового сигнала, положен очень похожий принцип кодирования информации, только сами единицы информации там уже другие.
Любой цифровой сигнал состоит из так называемого "двоичного кода". Здесь, за единицы информации используются логический 0 (ноль), и логическая 1 (единица).
Если за пример, мы возьмем обычный карманный фонарик, то если включить его, то это как бы будет означать логическую единицу , а если выключим, то логический ноль .
В цифровых электронных микросхемах, за единицы логической 1 и 0, принимают определенный уровень электрического напряжения в вольтах. Так, к примеру, логическая единица будет означать 4,5 вольта, а за логический ноль 0,5 вольт. Естественно для каждого типа цифровых микросхем, значения величины напряжений логического нуля и единицы, разные.
Любая буква алфавита, как и на примере с описанной выше азбукой Морзе, в цифровом виде, будут состоять из определенного количества нулей и единиц , располагающиеся в определенной последовательности, которые в свою очередь, входят в пакеты логических импульсов. Так например, буква А будет одним пакетом импульсов, а буква Б другим пакетом, но в букве Б последовательность нулей и единичек будет уже другой чем в букве А (то есть, различной комбинации расположения нулей и единичек).
В цифровой код, можно закодировать практически любой вид передаваемого электрического сигнала (включая и аналоговый), и не важно, будет это картинка, видео сигнал, аудио сигнал, или текстовая информация, причем можно передавать эти виды сигнала, практически одновременно (в едином цифровом потоке).
Цифровой сигнал, по своим электрическим свойствам (так же как и в примере с тональным сигналом), имеет большую пропускную способность передачи информации, нежели аналоговый сигнал. Так же, цифровой сигнал, можно передавать на большее расстояние, чем аналоговый, причем без снижения качества передаваемого сигнала.
1. В цифровом формате, можно передавать гораздо больше информации, чем это возможно в аналоговой передаче сигнала.
Так, например, если в аналоговом спутниковом сигнале раньше передавался один телеканал, то в цифровом потоке 5, 10 и более. Тоже самое, касается и наземной передачи звука, изображения, текстовой информации и т. д.
Это особенно актуально в последнее время, с учетом огромного роста передаваемой информации (увеличение количества теле-, радио- каналов, увеличение количества телефонных абонентов, увеличение числа пользователей интернета и скорости интернет линий).
2. Как я уже упоминал, при передаче цифрового сигнала, качество самого сигнала остается практически неизменным. То есть, что мы передаем, то и получаем, без ухудшения качества параметров передаваемой в сигнале информации.
При передаче цифрового телевизионного сигнала, телезритель уже не увидит такого дефекта как "изображение снежит", как было в аналоговом сигнале при плохом приеме. В цифровой передаче телеканалов, качество картинки может быть только хорошим, или изображения совсем не будет если прием плохой (то есть, или да, или нет).
Что касается цифровой передачи телефонных разговоров, то здесь, с хорошим качеством может передаваться как шепот, так и крик, как нижние тона, так и высокие, и тут уже не важно на каком расстоянии находятся телефонные абоненты.
Это конечно же не все преимущества цифрового сигнала перед аналоговым, но думаю, и этого достаточно чтобы понять что за "цифрой" стоит будущее , и это будущее относится как к наземной, так и к спутниковой передаче информации.
Далее, хотелось бы немного поговорить наземном эфирном теле-, радиовещании (вещание радиосигнала по воздуху), а непосредственно, о цифровой передаче телевизионного радиосигнала, и что надо иметь для приема такого эфирного цифрового вещания.
Цифровое эфирное телевидение.
Не смотря на то, что многие телезрители уже давно перешли на кабельное или спутниковое телевидение, эфирное вещание все-таки и сейчас не теряет своей актуальности, причем даже в аналоговом формате.
Сейчас (на момент написания этой страницы), в Российской федерации, в основном используется аналоговое вещание, а само цифровое эфирное телевещание успешно действуют пока только в нескольких зонах. Но как бы то ни было цифровое телевидение - это будущее, а значит, настанет момент, когда оно придет и в ваш дом.
Основное преимущество эфирного
телевизионного вещания , будь то оно аналоговое, или цифровое, это конечно же мобильность
. Телепередачи эфирного телевидения , можно не только смотреть у Вас дома, или на даче, но и находясь в автобусе, в трамвае, или в личном автомобиле, принимая радиосигнал на телескопическую антенну. В кабельном телевидении , Вы уже привязаны к самому кабелю, а при приеме спутникового сигнала к вашей спутниковой антенне.
Что надо иметь для приема цифрового эфирного вещания
К сожалению, телевизионные приемники (телевизоры), рассчитанные для приема аналогового телевидения, уже не смогут принимать цифровой эфирный сигнал. Но в любом случае, это не означает, что надо идти в магазин и приобретать новый телевизор способный принимать цифровое ТВ.
Чтобы Вы могли совершать прием цифрового эфирного вещания, на телевизор поддерживающий только аналоговый эфирный сигнал, Вам достаточно приобрести так называемый приемник цифрового телевизионного вещания (или по другому назвать, цифровой эфирный ресивер).
Цифровой эфирный приемник (ресивер), подключается к телевизору через антенное гнездо или через низкочастотный аудио-видео кабель. В данном случае, эфирная антенна, подключается уже не к антенному гнезду телевизора, а к гнезду самого цифрового приемника. Общая схема такого подключения изображена на Рис. 1.
Общий принцип такого приема будет следующий:
Цифровой эфирный радиосигнал будет приниматься эфирной антенной, с антенны этот сигнал будет приходить на цифровой приемник, а уже с приемника аналоговый сигнал поступит на ваш телевизор. Здесь, телевизор будет уже использоваться в качестве монитора, а переключение между телеканалами будет происходить с дистанционного пульта цифрового эфирного приемника (ресивера).
Здесь думаю, следует упомянуть, и о приеме звуковых радиостанций.
Для приема цифрового сигнала с радиовещательных станций, радиоприемники старого образца (поддерживающие прием аналогового вещания), так же уже не подойдут, и потребуется специальный радиоприемник, поддерживающий прием именно цифрового радиосигнала.
Преимущества цифрового эфирного ТВ:
*Как уже упоминалось ранее, основным и самым главным преимуществом цифрового эфирного ТВ, это конечно же мобильность. Свои любимые передачи, Вы сможете смотреть не только у себя дома, но и находясь в дороге. Так же, возможно в будущем, цифровое эфирного ТВ можно буде просматривать и на мобильном телефоне.
*Цифровое эфирное ТВ, это возможность принимать изображение и звук, в очень хорошем качестве.
*По своим электрическим свойствам, или вернее сказать электромагнитным свойствам, цифровой сигнал, можно передавать на большее расстояние, чем аналоговый, причем без снижения качества передаваемого сигнала.
Здесь, следует так же учесть, что цифровой радиосигнал более устойчивый к окружающим нас электромагнитным помехам (помехи могут идти как от находящихся рядом электро-, радиоприборов, так и проходящих неподалеку линий электропередач).
*В цифровом формате, можно передать значительно больше телеканалов, при этом качество изображения и звука будет намного лучше, чем в при аналоговой передаче сигнала.
*Несомненным преимуществом цифрового эфирного вещания, это конечно же простота в настройке, тогда как, к примеру, для установки и настройки спутникового телевидения , требуются определенные знания и навыки.
Думаю, это конечно же не весь список преимуществ цифрового вещания перед аналоговым, но, как говорится, поживем увидим.
10.01.2019В нашей статье вы узнаете преимущества цифрового телевидения перед аналоговым, в чем их разница и отличия
Цифровое телевидение уже прочно вошло в нашу жизнь и скоро окончательно вытеснит «обычное» (аналоговое) — для понимания этого факта достаточно заглянуть в любой интернет магазин спутникового телевидения 3dsattv.ru и ознакомиться с предлагаемым ассортиментом можно перейдя по ссылке. Однако если остановить на улице «среднестатистического» прохожего, то он едва ли сможет чётко и внятно ответить на вопрос чем отличается аналоговое телевидение от цифрового и в чём заключаются основные преимущества последнего. Попытаемся же ответить на данный вопрос кратко, но понятно — и с примерами.
Основы
Телевидение — это технология передачи иллюзии движущегося изображения для человеческого глаза/мозга, основанная на простом физиологическом факте: при последовательной смене статических изображений начиная примерно от 16 штук в секунду человек перестаёт различать отдельные изображения (кадры) и вместо них ощущает видимость движения. Для передачи каждый кадр разлагается на строки, которые затем передаются последовательно, одна за другой. Поскольку минимальная нижняя граница восприятия этой иллюзии у разных людей также различается, в телевидении (как и в кино) нижняя граница частоты кадров поднята минимум до нескольких десятков секунду (25 или даже 50, если вести речь о полукадрах — изображениях, состоящих только из чётных либо только нечётных строк). Необходимость трансформировать *аналоговое* изображения в полукадры была вызвана технической необходимостью, поскольку во время создания телевидения электроника была очень несовершенна.
Практические примеры
Ниже показаны стоп-кадры из одного и того же сюжета, для сигналов, прошедших через кабельную сеть одного и того же оператора: разница между цифровым и аналоговым телевидением с одной и той же разрешающей способностью (общим числом строк и количеством элементов в строке) очевидна.
Визуально отличие цифрового телевидения выражается в отсутствии «теней» (результат переотражения транслируемого сигнала от неоднородностей кабеля) и «размывающих» изображение шумов/помех, а также существенно большей кажущейся чёткости изображения.
Принципы цифрового ТВ
Суть его заключается в аналогово-цифровом преобразовании, которое осуществляется при съёмке изображения на фоточувствительную CCD-матрицу — либо при оцифровке видеопотока аналогового изображения от источника специальными быстродействующими аналогово-цифровыми преобразователями. Полученные данные определённым образом кодируются и затем к цифровому потоку добавляется избыточная/проверочная информация, позволяющая контролировать его целостность, а также полностью восстанавливать его при повреждениях, не превышающих критическую величину. На двух следующих стоп-кадрах понятно, *чем отличается аналоговое телевидение* от цифрового в плане реакции на сильную (разрушающую изображение) помеху.
Хорошо видно, что здесь самое существенное отличие цифрового телевидения от аналогового в блочной структуре: повреждённый цифровой видеопоток приводит к распаду изображения «на квадратики», а в аналоговом «выпадают» серии повреждённых строк и происходит срыв синхронизации. С сугубо пользовательской точки зрения значительная разница между цифровым и «обычным» телевидением заключена в том, что по мере изобретения новых алгоритмов сжатия и обработки видеоинформации качество изображения растёт, причём зачастую его приём можно осуществлять на том же самом оборудовании, если произвести апгрейд (обновление) декодирующей видеопоток программы (так называемой «прошивки», «микрокода» или «фирмвари»). Ниже для сравнения представлен стоп-кадр т.н. телевидения высокой чёткости (HD TV) из той же самой сети/провайдера, сходный по сюжету — это самая наглядная демонстрация *преимущества цифрового телевидения перед аналоговым* (какие ещё новые функциональные возможности бытового телевизионного оборудования предлагает пользователям технический прогресс можно выяснить самостоятельно.
Также важно отметить, что постепенный отказ от систем аналогового телевидения идёт не только в мире, но и в России: по уже обнародованным официальным данным, господдержка систем ретрансляции аналогового телевизионного сигнала будет полностью прекращена в 2018-ом году.
Резюме
Для желающих по пунктам сравнивать *аналоговое и цифровое телевидение разница* может быть кратко сформулирована следующим образом:
- трансляция цифрового сигнала менее энергетически затратна — провайдеру не требуется передатчик большой мощности;
- цифровой сигнал занимает меньший частотный диапазон — соответственно, при той же загруженности радиоэфира можно без создания помех транслировать потребителям гораздо большее число телевизионных каналов;
- в отличие от аналогового, цифровой сигнал значительно меньше подвержен любым типам помех и может быть восстановлен без потери качества при ретрансляции — провайдерам гораздо проще с ним работать;
- по мере развития технологии, пользователи имеют возможность получать всё более качественный контент в большем разрешении — «простое» цифровое ТВ, ТВЧ (HD), телевидение ультравысокой чёткости (UHD) и так далее;
- к цифровому сигналу легко применимы как алгоритмы избыточного (помехоустойчивого) кодирования/декодирования, так и шифрования — следовательно, провайдер цифрового ТВ получает возможность гибко предоставлять видеоконтент на платной основе;
- с чисто пользовательской точки зрения цифровое ТВ логично приводит к созданию «телевидения по запросу» (TV-on-demand) — пользователь смотрит только то, что хочет и может сохранять контент без потери его качества, использовать внешний видеоархив и так далее;
- появляется мультиязычная поддержка (выбор между различными сопровождающими видео аудиопотоками на разных языках), а также мультиязычные субтитры, расширяются возможности по передаче дополнительной информации о видеоконтенте (включая трансляцию расширенной программу передач вместе с видеопотоком);
Однорычажный или двухвентильный смеситель - что лучше выбрать?
Смеситель является незаменимой сантехникой на кухне и в ванной комнате. Из всего многообразия моделей, представленных в продаже, покупателям предстоит подобрать вариант, который будет наиболее удобным в использовании. Чаще всего необходимо делать выбор между однорычажными моделями и двухвентильными. Зная особенности каждого варианта, можно принять верное решение. Обращаясь в магазин Форватер, на покупку сантехники не потребуется много […]
Квадроциклы как вид транспорта - история появления и распространения
Квадроциклы как вид транспорта появились относительно недавно – намного позже, чем мотоциклы или автомобили. Что же стало причиной популярности квадроциклов? Квадроциклы как вид транспорта появились относительно недавно – намного позже, чем мотоциклы или автомобили. Изобрели их хитроумные японцы – в 70-х годах на американский рынок был выброшен трехколесный аппарат US90, предназначавшийся для фермеров. Фермеры восприняли […]
Скупка металлолома
Основным и приоритетным направлением деятельности компании «Металлруторг» является покупка металлолома. Для любого поставщика выгодно работать не с мелкими перекупщиками, а с постоянным партнёром, который предлагает выгодные цены и лояльные условия. Многие предприятия задаются вопросом, как извлечь дополнительную прибыль, а ненужный металлолом сдать? В этом деле главное - это найти надёжную компанию, которая официально зарегистрирована и […]
