Analog og digital overføring. Forskjellen mellom analogt og digitalt kommunikasjonsutstyr eksempler

Legg igjen en kommentar 6,950

Signaler er informasjonskoder som folk bruker for å formidle budskap i et informasjonssystem. Signalet kan gis, men det er ikke nødvendig å motta det. Mens en melding bare kan betraktes som et signal (eller et sett med signaler) som ble mottatt og dekodet av mottakeren (analogt og digitalt signal).

En av de første metodene for å overføre informasjon uten deltagelse av mennesker eller andre levende vesener var signalbranner. Når fare oppsto, ble bål tent sekvensielt fra en stolpe til en annen. Deretter vil vi vurdere metoden for å overføre informasjon ved hjelp av elektromagnetiske signaler og vil dvele i detalj om emnet analogt og digitalt signal.

Ethvert signal kan representeres som en funksjon som beskriver endringer i dets egenskaper. Denne representasjonen er praktisk for å studere radiotekniske enheter og systemer. I tillegg til signalet i radioteknikk, er det også støy, som er alternativet. Støy har ikke nyttig informasjon og forvrenger signalet ved å samhandle med det.

Konseptet i seg selv gjør det mulig å abstrahere fra spesifikke fysiske størrelser når man vurderer fenomener knyttet til koding og dekoding av informasjon. Den matematiske modellen av signalet i forskning lar en stole på parameterne til tidsfunksjonen.

Signaltyper

Signaler basert på det fysiske miljøet til informasjonsbæreren er delt inn i elektriske, optiske, akustiske og elektromagnetiske.

I henhold til innstillingsmetoden kan signalet være regelmessig eller uregelmessig. Et regulært signal er representert som en deterministisk funksjon av tid. Et uregelmessig signal i radioteknikk er representert av en kaotisk funksjon av tid og analyseres med en sannsynlighet.

Signaler, avhengig av funksjonen som beskriver parameterne deres, kan være analoge eller diskrete. Et diskret signal som har blitt kvantisert kalles et digitalt signal.

Signal Prosessering

Analoge og digitale signaler behandles og dirigeres til å sende og motta informasjon som er kodet i signalet. Når informasjonen er hentet ut, kan den brukes til ulike formål. I spesielle tilfeller formateres informasjon.

Analoge signaler forsterkes, filtreres, moduleres og demoduleres. Digitale data kan også være gjenstand for komprimering, deteksjon osv.

Analogt signal

Sansene våre oppfatter all informasjon som kommer inn i dem i analog form. Hvis vi for eksempel ser en bil som går forbi, ser vi dens bevegelse kontinuerlig. Hvis hjernen vår kunne motta informasjon om sin posisjon én gang hvert 10. sekund, ville folk stadig blitt overkjørt. Men vi kan estimere avstanden mye raskere, og denne avstanden er klart definert i hvert øyeblikk.

Absolutt det samme skjer med annen informasjon, vi kan evaluere volumet når som helst, føle trykket fingrene våre utøver på gjenstander osv. Med andre ord er nesten all informasjon som kan oppstå i naturen analog. Den enkleste måten å overføre slik informasjon på er gjennom analoge signaler, som er kontinuerlige og definerte til enhver tid.

For å forstå hvordan et analogt elektrisk signal ser ut, kan du tenke deg en graf som viser amplitude på den vertikale aksen og tid på den horisontale aksen. Hvis vi for eksempel måler endringen i temperatur, vil en kontinuerlig linje vises på grafen som viser verdien til hvert øyeblikk. For å overføre et slikt signal ved hjelp av elektrisk strøm, må vi sammenligne temperaturverdien med spenningsverdien. Så for eksempel kan 35.342 grader Celsius kodes som en spenning på 3.5342 V.

Analoge signaler ble tidligere brukt i alle typer kommunikasjon. For å unngå interferens må et slikt signal forsterkes. Jo høyere støynivå, det vil si interferens, jo mer må signalet forsterkes slik at det kan mottas uten forvrengning. Denne metoden for signalbehandling bruker mye energi på å generere varme. I dette tilfellet kan det forsterkede signalet i seg selv forårsake interferens for andre kommunikasjonskanaler.

I dag brukes fortsatt analoge signaler i TV og radio, for å konvertere inngangssignalet til mikrofoner. Men generelt sett blir denne typen signaler erstattet eller erstattet av digitale signaler overalt.

Digitalt signal

Et digitalt signal er representert av en sekvens av digitale verdier. De mest brukte signalene i dag er binære digitale signaler, da de brukes i binær elektronikk og er lettere å kode.

I motsetning til den forrige signaltypen, har et digitalt signal to verdier "1" og "0". Hvis vi husker eksempelet vårt med temperaturmåling, vil signalet genereres annerledes. Hvis spenningen som tilføres av det analoge signalet tilsvarer verdien av den målte temperaturen, vil et visst antall spenningspulser tilføres i det digitale signalet for hver temperaturverdi. Selve spenningspulsen vil være lik "1", og fravær av spenning vil være "0". Mottaksutstyret vil dekode pulsene og gjenopprette de opprinnelige dataene.

Etter å ha sett for oss hvordan et digitalt signal vil se ut på en graf, vil vi se at overgangen fra null til maksimum er brå. Det er denne funksjonen som gjør at mottakerutstyret kan "se" signalet tydeligere. Hvis det oppstår interferens, er det lettere for mottakeren å dekode signalet enn ved analog overføring.

Det er imidlertid umulig å gjenopprette et digitalt signal med et veldig høyt støynivå, mens det fortsatt er mulig å "trekke ut" informasjon fra en analog type med stor forvrengning. Dette er på grunn av klippeeffekten. Essensen av effekten er at digitale signaler kan overføres over bestemte avstander, og så bare stoppe. Denne effekten oppstår overalt og løses ved ganske enkelt å regenerere signalet. Der signalet bryter, må du sette inn en repeater eller redusere lengden på kommunikasjonslinjen. Repeateren forsterker ikke signalet, men gjenkjenner sin opprinnelige form og produserer en nøyaktig kopi av det og kan brukes på alle måter i kretsen. Slike signalrepetisjonsmetoder brukes aktivt i nettverksteknologier.

Blant annet skiller analoge og digitale signaler seg også i evnen til å kode og kryptere informasjon. Dette er en av årsakene til overgangen av mobilkommunikasjon til digital.

Analogt og digitalt signal og digital-til-analog konvertering

Vi må snakke litt mer om hvordan analog informasjon overføres over digitale kommunikasjonskanaler. La oss bruke eksempler igjen. Som allerede nevnt er lyd et analogt signal.

Hva skjer i mobiltelefoner som overfører informasjon via digitale kanaler

Lyd som kommer inn i mikrofonen gjennomgår analog-til-digital konvertering (ADC). Denne prosessen består av 3 trinn. Individuelle signalverdier tas med like tidsintervaller, en prosess som kalles sampling. I følge Kotelnikovs teorem om kanalkapasitet, bør frekvensen for å ta disse verdiene være dobbelt så høy som den høyeste signalfrekvensen. Det vil si at hvis kanalen vår har en frekvensgrense på 4 kHz, vil samplingsfrekvensen være 8 kHz. Deretter blir alle valgte signalverdier avrundet eller, med andre ord, kvantisert. Jo flere nivåer som opprettes, desto høyere er nøyaktigheten til det rekonstruerte signalet på mottakeren. Alle verdier konverteres deretter til binær kode, som sendes til basestasjonen og deretter når den andre parten, som er mottakeren. En digital-til-analog konvertering (DAC) prosedyre finner sted i mottakerens telefon. Dette er en omvendt prosedyre, hvis mål er å oppnå et signal ved utgangen som er så identisk som mulig med den originale. Da kommer det analoge signalet ut i form av lyd fra telefonens høyttaler.

Et analogt signal er et datasignal der hver av de representerende parameterne er beskrevet av en funksjon av tid og et kontinuerlig sett med mulige verdier.

Det er to mellomrom av signaler - rommet L (kontinuerlige signaler), og rommet l (L liten) - rommet av sekvenser. Mellomrommet l (L liten) er rommet til Fourier-koeffisienter (et tellbart sett med tall som definerer en kontinuerlig funksjon på et begrenset intervall av definisjonsdomenet), rommet L er rommet av kontinuerlige (analoge) signaler over domenet av definisjon. Under visse forhold er rommet L unikt kartlagt inn i rommet l (for eksempel de to første Kotelnikov-diskretiseringsteoremene).

Analoge signaler beskrives av kontinuerlige funksjoner av tid, og det er derfor et analogt signal noen ganger kalles et kontinuerlig signal. Analoge signaler kontrasteres med diskrete (kvantiserte, digitale). Eksempler på sammenhengende rom og tilsvarende fysiske størrelser:

direkte: elektrisk spenning

sirkel: posisjonen til en rotor, hjul, gir, analoge klokkevisere eller fase til et bæresignal

segment: plassering av et stempel, kontrollspak, væsketermometer eller elektrisk signal begrenset i amplitude ulike flerdimensjonale rom: farge, kvadratur-modulert signal.

Egenskapene til analoge signaler er stort sett de motsatte av egenskapene til kvantiserte eller digitale signaler.

Fraværet av klart skiltbare diskrete signalnivåer gjør det umulig å anvende begrepet informasjon i formen slik det forstås i digitale teknologier for å beskrive det. "Informasjonsmengden" i én avlesning vil kun begrenses av det dynamiske området til måleinstrumentet.

Ingen redundans. Fra kontinuiteten til verdirommet følger det at enhver støy som introduseres i signalet ikke kan skilles fra selve signalet, og derfor kan den opprinnelige amplituden ikke gjenopprettes. Faktisk er filtrering mulig, for eksempel ved frekvensmetoder, hvis ytterligere informasjon om egenskapene til dette signalet (spesielt frekvensbåndet) er kjent.

Applikasjon:

Analoge signaler brukes ofte for å representere kontinuerlig skiftende fysiske størrelser. For eksempel bærer et analogt elektrisk signal hentet fra et termoelement informasjon om temperaturendringer, et signal fra en mikrofon bærer informasjon om raske trykkendringer i en lydbølge, etc.

2.2 Digitalt signal

Et digitalt signal er et datasignal der hver av de representerende parameterne er beskrevet av en diskret tidsfunksjon og et begrenset sett med mulige verdier.

Signalene er diskrete elektriske eller lyspulser. Med denne metoden brukes hele kapasiteten til kommunikasjonskanalen til å sende ett signal. Det digitale signalet bruker hele kabelbåndbredden. Båndbredde er forskjellen mellom maksimum og minimum frekvens som kan overføres over en kabel. Hver enhet på slike nettverk sender data i begge retninger, og noen kan motta og sende samtidig. Smalbåndssystemer (baseband) overfører data i form av et digitalt signal med en enkelt frekvens.

Et diskret digitalt signal er vanskeligere å overføre over lange avstander enn et analogt signal, så det er forhåndsmodulert på sendersiden og demodulert på informasjonsmottakersiden. Bruk av algoritmer for å sjekke og gjenopprette digital informasjon i digitale systemer kan øke påliteligheten av informasjonsoverføring betydelig.

Kommentar. Det bør huskes at et ekte digitalt signal er analogt i sin fysiske natur. På grunn av støy og endringer i transmisjonslinjeparametere har den svingninger i amplitude, fase/frekvens (jitter) og polarisering. Men dette analoge signalet (puls og diskret) er utstyrt med egenskapene til et tall. Som et resultat blir det mulig å bruke numeriske metoder (databehandling) for å behandle det.

Den gjennomsnittlige personen tenker ikke på signalenes natur, men noen ganger tenker han på forskjellen mellom analog og digital kringkasting eller formater. Som standard antas det at analoge teknologier er i ferd med å bli en saga blott, og snart vil bli fullstendig erstattet av digitale. Det er verdt å vite hva vi gir opp til fordel for nye trender.

Analogt signal- et datasignal beskrevet av kontinuerlige funksjoner av tid, det vil si at amplituden til dets oscillasjoner kan ta hvilken som helst verdi innenfor maksimum.

Digitalt signal- et datasignal beskrevet av diskrete funksjoner av tid, det vil si at amplituden til oscillasjoner tar bare strengt definerte verdier.

I praksis lar dette oss si at et analogt signal er ledsaget av en stor mengde støy, mens et digitalt signal filtrerer det ut. Sistnevnte er i stand til å gjenopprette de opprinnelige dataene. I tillegg bærer et kontinuerlig analogt signal ofte mye unødvendig informasjon, noe som fører til redundans - flere digitale signaler kan overføres i stedet for ett analogt signal.

Hvis vi snakker om TV, og det er dette området som bekymrer de fleste forbrukere med overgangen til "digital", så kan vi vurdere det analoge signalet som helt foreldet. Men foreløpig kan analoge signaler mottas av alt utstyr designet for dette formålet, mens digitale signaler krever spesialutstyr. Riktignok blir det færre og færre analoge TV-er med utbredelsen av digital-TV, og etterspørselen etter dem er katastrofalt synkende.

En annen viktig egenskap ved et signal er sikkerhet. I denne forbindelse demonstrerer analog fullstendig forsvarsløshet mot ytre påvirkninger eller inntrenging. Den digitale krypteres ved å tildele den en kode fra radiopulser, slik at enhver forstyrrelse er utelukket. Det er vanskelig å overføre digitale signaler over lange avstander, så et modulasjons-demodulasjonsskjema brukes.

Konklusjon nettsted

Det analoge signalet er kontinuerlig, det digitale signalet er diskret.
Når du sender et analogt signal, er det større risiko for å tette kanalen med forstyrrelser.
Det analoge signalet er redundant.
Det digitale signalet filtrerer ut interferens og gjenoppretter de opprinnelige dataene.
Det digitale signalet overføres i kryptert form.
Flere digitale signaler kan sendes i stedet for ett analogt signal.

En enkel forbruker trenger ikke å vite hva slags signaler er. Men noen ganger er det nødvendig å vite forskjellen mellom analoge og digitale formater for å nærme seg valget av ett eller annet alternativ med åpne øyne, for i dag høres det at tiden for analoge teknologier har gått, de blir erstattet av digitale. . Du må forstå forskjellen slik at du vet hva du legger bak deg og hva du kan forvente.

Signal analog- dette er et kontinuerlig signal, som har et uendelig antall data som nærmer seg maksimumsverdien, og alle parametere er beskrevet av en tidsavhengig variabel.

Digitalt signal- dette er et separat signal beskrevet av en separat funksjon av tiden, i henhold til dette har amplituden til signalet en strengt definert verdi.

Praksis har vist at med analoge signaler er interferens mulig, som kan elimineres med et digitalt signal. I tillegg kan digital gjenopprette de opprinnelige dataene. Med et kontinuerlig analogt signal går mye informasjon gjennom, ofte unødvendig. I stedet for én analog kan flere digitale overføres.

I dag er forbrukere interessert i TV-spørsmålet, siden det er i denne sammenhengen at uttrykket "bytte til et digitalt signal" ofte uttales. I dette tilfellet kan analog betraktes som en relikvie fra fortiden, men dette er hva den eksisterende teknologien aksepterer, og for å motta digitalt trengs en spesiell. Selvfølgelig, på grunn av fremveksten og utvidelsen av bruken av "digital", mister de sin tidligere popularitet.

Fordeler og ulemper med signaltyper

Sikkerhet spiller en viktig rolle i å vurdere parametrene til et bestemt signal. Ulike typer påvirkning, fremmede inntrengninger gjør det analoge signalet forsvarsløst. Med digital er dette utelukket, siden det er kodet fra radiopulser. For lange avstander er overføringen av digitale signaler komplisert, og det er nødvendig å bruke modulasjons-demodulasjonsskjemaer.

For å oppsummere kan vi si det forskjeller mellom analoge og digitale signaler bestå:

I kontinuitet av analog og diskret digital;
Det er større sannsynlighet for interferens under analog overføring;
I analogt signalredundans;
I den digitale evnen til å filtrere støy og gjenopprette den opprinnelige informasjonen;
Ved overføring av et digitalt signal i kodet form. Ett analogt signal erstattes av flere digitale.

Svært ofte hører vi slike definisjoner som "digitalt" eller "diskret" signal, hva er forskjellen fra "analogt"?

Essensen av forskjellen er at det analoge signalet er kontinuerlig i tid (blå linje), mens det digitale signalet består av et begrenset sett med koordinater (røde prikker). Hvis vi reduserer alt til koordinater, så består ethvert segment av et analogt signal av et uendelig antall koordinater.

For et digitalt signal er koordinatene langs den horisontale aksen plassert med jevne mellomrom, i samsvar med samplingsfrekvensen. I det vanlige Audio-CD-formatet er dette 44100 poeng per sekund. Den vertikale nøyaktigheten til koordinathøyden tilsvarer bitdybden til det digitale signalet, for 8 biter er det 256 nivåer, for 16 biter = 65536 og for 24 biter = 16777216 nivåer. Jo høyere bitdybde (antall nivåer), jo nærmere er de vertikale koordinatene den opprinnelige bølgen.

Analoge kilder er: vinyl og lydkassetter. Digitale kilder er: CD-Audio, DVD-Audio, SA-CD (DSD) og filer i WAVE- og DSD-formater (inkludert derivater av APE, Flac, Mp3, Ogg, etc.).

Fordeler og ulemper med analogt signal

Fordelen med et analogt signal er at det er i analog form vi oppfatter lyd med ørene. Og selv om vårt auditive system konverterer den oppfattede lydstrømmen til digital form og overfører den i denne formen til hjernen, har vitenskap og teknologi ennå ikke nådd poenget med å koble sammen spillere og andre lydkilder direkte i denne formen. Tilsvarende forskning drives nå aktivt for funksjonshemmede, og vi nyter utelukkende analog lyd.

Ulempen med et analogt signal er muligheten til å lagre, overføre og replikere signalet. Ved opptak til magnetbånd eller vinyl vil kvaliteten på signalet avhenge av egenskapene til båndet eller vinylen. Over tid avmagnetiserer båndet og kvaliteten på det innspilte signalet forringes. Hver lesing ødelegger gradvis mediene, og omskriving introduserer ytterligere forvrengning, der ytterligere avvik legges til av neste media (tape eller vinyl), lesing, skriving og signaloverføringsenheter.

Å lage en kopi av et analogt signal er det samme som å kopiere et fotografi ved å ta et bilde av det på nytt.

Fordeler og ulemper med digitalt signal

Fordelene med et digitalt signal inkluderer nøyaktighet ved kopiering og overføring av en lydstrøm, der originalen ikke er forskjellig fra kopien.

Den største ulempen er at det digitale signalet er et mellomtrinn og nøyaktigheten til det endelige analoge signalet vil avhenge av hvor detaljert og nøyaktig lydbølgen beskrives med koordinater. Det er ganske logisk at jo flere punkter det er og jo mer nøyaktige koordinatene er, jo mer nøyaktig vil bølgen være. Men det er fortsatt ingen konsensus om hvilket antall koordinater og nøyaktigheten til dataene som er tilstrekkelig til å si at den digitale representasjonen av signalet er tilstrekkelig til å gjenopprette det analoge signalet nøyaktig, som ikke kan skilles fra originalen med våre ører.

Når det gjelder datamengder, er kapasiteten til en vanlig analog lydkassett kun ca 700-1,1 MB, mens en vanlig CD rommer 700 MB. Dette gir en ide om behovet for medier med høy kapasitet. Og dette gir opphav til en egen kompromisskrig med ulike krav til antall beskrivende punkter og nøyaktigheten av koordinater.

I dag anses det som ganske tilstrekkelig å representere en lydbølge med en samplingsfrekvens på 44,1 kHz og en bitdybde på 16 biter. Ved en samplingshastighet på 44,1 kHz er det mulig å rekonstruere et signal opp til 22 kHz. Som psykoakustiske studier viser, er en ytterligere økning i samplingsfrekvensen ikke merkbar, men en økning i bitdybden gir en subjektiv forbedring.

Hvordan DAC-er bygger en bølge

En DAC er en digital-til-analog-omformer, et element som konverterer digital lyd til analog. Vi skal se overfladisk på de grunnleggende prinsippene. Dersom kommentarene tilsier interesse for å vurdere en rekke punkter nærmere, vil det bli gitt ut et eget materiale.

Multibit DAC-er

Svært ofte er en bølge representert som trinn, noe som skyldes arkitekturen til den første generasjonen av multi-bit R-2R DAC-er, som fungerer på samme måte som en relébryter.

DAC-inngangen mottar verdien av neste vertikale koordinat, og ved hver klokkesyklus skifter den gjeldende (spennings)nivået til passende nivå til neste endring.

Selv om det antas at det menneskelige øret ikke kan høre høyere enn 20 kHz, og ifølge Nyquist-teorien er det mulig å gjenopprette signalet til 22 kHz, forblir kvaliteten på dette signalet etter restaurering et spørsmål. I høyfrekvensområdet er den resulterende "trinnede" bølgeformen vanligvis langt fra den opprinnelige. Den enkleste veien ut av situasjonen er å øke samplingsfrekvensen ved opptak, men dette fører til en betydelig og uønsket økning i filstørrelsen.

Et alternativ er å kunstig øke DAC-avspillingssamplingsfrekvensen ved å legge til mellomverdier. De. vi forestiller oss en kontinuerlig bølgebane (grå stiplet linje) som jevnt forbinder de opprinnelige koordinatene (røde prikker) og legger til mellompunkter på denne linjen (mørk lilla).

Ved økning av samplingsfrekvensen er det vanligvis nødvendig å øke bitdybden slik at koordinatene er nærmere den tilnærmede bølgen.

Takket være mellomkoordinater er det mulig å redusere "trinnene" og bygge en bølge nærmere originalen.

Når du ser en boost-funksjon fra 44,1 til 192 kHz i en spiller eller ekstern DAC, er det en funksjon av å legge til mellomliggende koordinater, ikke gjenopprette eller lage lyd i området over 20 kHz.

I utgangspunktet var disse separate SRC-brikker før DAC-en, som deretter migrerte direkte til selve DAC-brikkene. I dag kan du finne løsninger hvor en slik brikke legges til moderne DAC-er, dette gjøres for å gi et alternativ til de innebygde algoritmene i DAC-en og noen ganger få enda bedre lyd (som f.eks. dette gjøres i Hidizs AP100).

Hovedavslaget i bransjen fra multibit DAC-er skjedde på grunn av umuligheten av videre teknologisk utvikling av kvalitetsindikatorer med gjeldende produksjonsteknologier og de høyere kostnadene sammenlignet med "pulse" DAC-er med sammenlignbare egenskaper. Imidlertid, i Hi-End-produkter, foretrekkes ofte gamle multi-bit DAC-er fremfor nye løsninger med teknisk bedre egenskaper.

Bytte DAC-er

På slutten av 70-tallet ble en alternativ versjon av DAC-er basert på en "puls"-arkitektur - "delta-sigma" - utbredt. Pulse DAC-teknologi muliggjorde fremveksten av ultraraske brytere og tillot bruk av høye bærefrekvenser.

Signalamplituden er gjennomsnittsverdien av pulsamplitudene (pulser med lik amplitude vises i grønt, og den resulterende lydbølgen vises i hvitt).

For eksempel vil en sekvens på åtte sykluser med fem pulser gi en gjennomsnittlig amplitude (1+1+1+0+0+1+1+0)/8=0,625. Jo høyere bærefrekvens, jo flere pulser jevnes ut og en mer nøyaktig amplitudeverdi oppnås. Dette gjorde det mulig å presentere lydstrømmen i en-bits form med et bredt dynamisk område.

Gjennomsnitt kan gjøres med et vanlig analogt filter, og hvis et slikt sett med pulser påføres direkte på høyttaleren, vil vi ved utgangen få lyd, og ultrahøye frekvenser vil ikke bli reprodusert på grunn av den høye tregheten til emitteren. PWM-forsterkere fungerer etter dette prinsippet i klasse D, der energitettheten til pulser ikke skapes av antallet, men av varigheten av hver puls (som er lettere å implementere, men ikke kan beskrives med en enkel binær kode).

En multibit DAC kan betraktes som en skriver som kan påføre farger ved hjelp av Pantone-blekk. Delta-Sigma er en blekkskriver med et begrenset utvalg av farger, men på grunn av muligheten til å påføre svært små prikker (sammenlignet med en gevir-skriver), produserer den flere nyanser på grunn av ulik tetthet av prikker per overflateenhet.

På et bilde ser vi vanligvis ikke individuelle prikker på grunn av øyets lave oppløsning, men bare gjennomsnittstonen. På samme måte hører ikke øret impulser individuelt.

Til syvende og sist, med dagens teknologier i pulsede DAC-er, er det mulig å oppnå en bølge nær det som teoretisk skal oppnås når man tilnærmer mellomliggende koordinater.

Det skal bemerkes at etter bruken av delta-sigma DAC, forsvant relevansen av å tegne en "digital bølge" i trinn, fordi Slik bygger ikke moderne DAC-er en bølge i trinn. Det er riktig å konstruere et diskret signal med prikker forbundet med en jevn linje.

Er det ideelt å bytte DAC?

Men i praksis er ikke alt rosenrødt, og det er en rekke problemer og begrensninger.

Fordi Siden det overveldende antall poster er lagret i et multi-bit signal, krever konvertering til et pulssignal ved bruk av "bit-til-bit"-prinsippet en unødvendig høy bærefrekvens, noe moderne DAC-er ikke støtter.

Hovedfunksjonen til moderne puls-DAC-er er å konvertere et multi-bit signal til et enkelt-bit signal med en relativt lav bærefrekvens med datadesimering. I utgangspunktet er det disse algoritmene som bestemmer den endelige lydkvaliteten til puls-DACer.

For å redusere problemet med høy bærefrekvens er lydstrømmen delt inn i flere en-bits strømmer, hvor hver strøm er ansvarlig for sin egen bitgruppe, som tilsvarer et multiplum av bærefrekvensen til antall strømmer. Slike DAC-er kalles multibit delta-sigma.

I dag har pulsede DAC-er fått en ny vind i høyhastighets generelle brikker i produkter fra NAD og Chord på grunn av muligheten til fleksibelt å programmere konverteringsalgoritmer.

DSD-format

Etter den utbredte bruken av delta-sigma DAC-er, var det ganske logisk for fremveksten av et format for opptak av binær kode direkte til delta-sigma-koding. Dette formatet kalles DSD (Direct Stream Digital).

Formatet ble ikke mye brukt av flere grunner. Redigering av filer i dette formatet viste seg å være unødvendig begrenset: du kan ikke blande strømmer, justere volumet eller bruke utjevning. Dette betyr at uten tap av kvalitet kan du kun arkivere analoge opptak og produsere to-mikrofonopptak av live-opptredener uten videre behandling. Med et ord, du kan egentlig ikke tjene penger.

I kampen mot piratkopiering ble (og er fortsatt ikke) plater i SA-CD-format støttet av datamaskiner, noe som gjør det umulig å lage kopier av dem. Ingen kopier – ikke noe bredt publikum. Det var mulig å spille av DSD-lydinnhold kun fra en separat SA-CD-spiller fra en proprietær plate. Hvis det for PCM-formatet er en SPDIF-standard for digital dataoverføring fra en kilde til en separat DAC, er det ingen standard for DSD-formatet, og de første piratkopier av SA-CD-plater ble digitalisert fra de analoge utgangene til SA- CD-spillere (selv om situasjonen virker dum, men i virkeligheten ble noen innspillinger kun gitt ut på SA-CD, eller samme innspilling på Audio-CD ble bevisst laget av dårlig kvalitet for å promotere SA-CD).

Vendepunktet skjedde med utgivelsen av SONY-spillkonsoller, hvor SA-CD-platen automatisk ble kopiert til konsollens harddisk før avspilling. Fans av DSD-formatet benyttet seg av dette. Utseendet til piratkopierte opptak stimulerte markedet til å gi ut separate DAC-er for å spille av DSD-strømmer. De fleste eksterne DAC-er med DSD-støtte støtter i dag USB-dataoverføring ved å bruke DoP-formatet som en separat koding av det digitale signalet via SPDIF.

Bærefrekvenser for DSD er relativt små, 2,8 og 5,6 MHz, men denne lydstrømmen krever ingen datareduksjonskonvertering og er ganske konkurransedyktig med høyoppløselige formater som DVD-Audio.

Det er ikke noe klart svar på spørsmålet om hva som er bedre, DSP eller PCM. Alt avhenger av kvaliteten på implementeringen av en bestemt DAC og talentet til lydteknikeren når du spiller inn den endelige filen.

Generell konklusjon

Analog lyd er det vi hører og oppfatter som verden rundt oss med øynene våre. Digital lyd er et sett med koordinater som beskriver en lydbølge, og som vi ikke kan høre direkte uten konvertering til et analogt signal.

Et analogt signal tatt opp direkte på en lydkassett eller vinyl kan ikke tas opp på nytt uten tap av kvalitet, mens en bølge i digital representasjon kan kopieres bit for bit.

Digitale opptaksformater er en konstant avveining mellom mengden av koordinatnøyaktighet kontra filstørrelse, og ethvert digitalt signal er bare en tilnærming av det originale analoge signalet. Imidlertid gir de forskjellige nivåene av teknologi for opptak og reprodusering av et digitalt signal og lagring på media for et analogt signal flere fordeler til den digitale representasjonen av signalet, på samme måte som et digitalkamera kontra et filmkamera.

Informasjonssignal - fysisk prosess som har for en person eller teknisk enhet informativ betydning. Den kan være kontinuerlig (analog) eller diskret

Begrepet "signal" identifiseres veldig ofte med begrepene "data" og "informasjon". Disse begrepene henger faktisk sammen og eksisterer ikke uten hverandre, men tilhører forskjellige kategorier.

Signal er en informasjonsfunksjon som bærer en melding om de fysiske egenskapene, tilstanden eller oppførselen til ethvert fysisk system, objekt eller miljø, og formålet med signalbehandling kan anses å være utvinning av viss informasjonsinformasjon som vises i disse signalene (i kort - nyttig eller målinformasjon) og transformere denne informasjonen i en form som er praktisk for persepsjon og videre bruk.

Informasjon overføres i form av signaler. Et signal er en fysisk prosess som bærer informasjon. Signalet kan være lyd, lys, i form av post osv.

Et signal er en materiell bærer av informasjon som overføres fra en kilde til en forbruker. Den kan være diskret og kontinuerlig (analog)

Analogt signal- et datasignal hvor hver av de representerende parameterne er beskrevet av en funksjon av tid og et kontinuerlig sett med mulige verdier.

Eksempler på kontinuerlige rom og tilsvarende fysiske størrelser: (rett linje: elektrisk spenning; sirkel: posisjonen til en rotor, hjul, gir, analog klokkeviser eller fase til et bæresignal; segment: posisjon til et stempel, kontrollspak, væsketermometer , eller elektrisk signal begrenset i amplitude forskjellige flerdimensjonale rom: farge, kvadraturmodulert signal.)

Egenskapene til analoge signaler er i stor grad motsatte egenskaper av kvantiserte eller digitale signaler.

Applikasjon:

Diskret signal består av et tellbart sett (dvs. et sett hvis elementer kan telles) av elementer (de sier - informasjonselementer). For eksempel er "murstein"-signalet diskret. Den består av følgende to elementer (dette er den syntaktiske egenskapen til dette signalet): en rød sirkel og et hvitt rektangel inne i sirkelen, plassert horisontalt i midten. Det er i form av et diskret signal at informasjonen som leseren for øyeblikket mestrer presenteres. Du kan skille mellom følgende elementer: seksjoner (for eksempel "Informasjon"), underseksjoner (for eksempel "Egenskaper"), avsnitt, setninger, individuelle fraser, ord og individuelle tegn (bokstaver, tall, skilletegn, etc.). Dette eksemplet viser at avhengig av signalets pragmatikk kan forskjellige informasjonselementer skilles. Faktisk, for en person som studerer informatikk fra en gitt tekst, er større informasjonselementer, som seksjoner, underavsnitt og individuelle avsnitt, viktige. De lar ham lettere navigere i strukturen til materialet, bedre assimilere det og forberede seg til eksamen. For den som har utarbeidet dette metodologiske materialet, i tillegg til de angitte informasjonselementene, er mindre også viktige, for eksempel individuelle setninger, ved hjelp av hvilken denne eller den ideen presenteres og som implementerer denne eller den metoden for tilgjengelighet av Materialet. Settet med de minste elementene i et diskret signal kalles et alfabet, og selve det diskrete signalet kalles også beskjed.

Sampling er konvertering av et kontinuerlig signal til et diskret (digitalt).

Forskjellen mellom diskret og kontinuerlig representasjon av informasjon er tydelig synlig i eksemplet med en klokke. I en elektronisk klokke med digital urskive presenteres informasjon diskret - i tall, som hver er tydelig forskjellig fra hverandre. I en mekanisk klokke med pekerskive presenteres informasjon kontinuerlig - posisjonene til to visere og to forskjellige posisjoner av viseren er ikke alltid tydelig å skille (spesielt hvis det ikke er noen minuttmarkører på urskiven).

Kontinuerlig signal– reflektert av en fysisk størrelse som endres i et gitt tidsintervall, for eksempel klang eller lydintensitet. Denne informasjonen presenteres i form av et kontinuerlig signal for de studentene - forbrukere som deltar på informatikkforelesninger og oppfatter materialet gjennom lydbølger (med andre ord foreleserens stemme), som er kontinuerlige i naturen.

Som vi vil se senere, er et diskret signal mer mottagelig for transformasjon, og har derfor fordeler fremfor et kontinuerlig. Samtidig, i tekniske systemer og i virkelige prosesser, dominerer et kontinuerlig signal. Dette tvinger oss til å utvikle måter å konvertere et kontinuerlig signal til et diskret signal.\

For å konvertere et kontinuerlig signal til et diskret signal, kalles en prosedyre kvantisering.

Et digitalt signal er et datasignal der hver av de representerende parameterne er beskrevet av en diskret tidsfunksjon og et begrenset sett med mulige verdier.

Et analogt signal er et datasignal der hver av de representerende parameterne er beskrevet av en funksjon av tid og et kontinuerlig sett med mulige verdier.

direkte: elektrisk spenning

sirkel: posisjonen til en rotor, hjul, gir, analoge klokkevisere eller fase til et bæresignal

segment: plassering av et stempel, kontrollspak, væsketermometer eller elektrisk signal begrenset i amplitude ulike flerdimensjonale rom: farge, kvadratur-modulert signal.

Egenskapene til analoge signaler er stort sett de motsatte av egenskapene til kvantiserte eller digitale signaler.

Applikasjon:

2.2 Digitalt signal

Et digitalt signal er et datasignal der hver av de representerende parameterne er beskrevet av en diskret tidsfunksjon og et begrenset sett med mulige verdier.

Analogt signal- et datasignal beskrevet av kontinuerlige funksjoner av tid, det vil si at amplituden til dets oscillasjoner kan ta hvilken som helst verdi innenfor maksimum.

Digitalt signal- et datasignal beskrevet av diskrete funksjoner av tid, det vil si at amplituden til oscillasjoner tar bare strengt definerte verdier.

Konklusjon nettsted

Det analoge signalet er kontinuerlig, det digitale signalet er diskret.
Når du sender et analogt signal, er det større risiko for å tette kanalen med forstyrrelser.
Det analoge signalet er redundant.
Det digitale signalet filtrerer ut interferens og gjenoppretter de opprinnelige dataene.
Det digitale signalet overføres i kryptert form.
Flere digitale signaler kan sendes i stedet for ett analogt signal.