Διαφορές μεταξύ αναλογικού και ψηφιακού ήχου. Διαφορά μεταξύ ψηφιακής κεραίας και αναλογικής. Ψηφιακό και αναλογικό σήμα: ποιες είναι οι ομοιότητες και οι διαφορές, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα; Νομίζω ότι έχουμε τακτοποιήσει το "αναλογικό σήμα"
Ως σήμα ορίζεται η τάση ή το ρεύμα που μπορεί να μεταδοθεί ως μήνυμα ή ως πληροφορία. Από τη φύση τους, όλα τα σήματα είναι αναλογικά, είτε είναι DC είτε AC, ψηφιακά ή παλμικά. Ωστόσο, είναι σύνηθες να γίνεται διάκριση μεταξύ αναλογικών και ψηφιακών σημάτων.
Ένα ψηφιακό σήμα είναι ένα σήμα που έχει υποστεί επεξεργασία με συγκεκριμένο τρόπο και έχει μετατραπεί σε αριθμούς. Συνήθως αυτά τα ψηφιακά σήματα συνδέονται με πραγματικά αναλογικά σήματα, αλλά μερικές φορές δεν υπάρχει σύνδεση μεταξύ τους. Ένα παράδειγμα είναι η μετάδοση δεδομένων μέσω τοπικών δικτύων (LAN) ή άλλων δικτύων υψηλής ταχύτητας.
Στην ψηφιακή επεξεργασία σήματος (DSP), το αναλογικό σήμα μετατρέπεται σε δυαδική μορφή από μια συσκευή που ονομάζεται μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό (ADC). Η έξοδος ADC παράγει μια δυαδική αναπαράσταση του αναλογικού σήματος, το οποίο στη συνέχεια επεξεργάζεται από έναν αριθμητικό ψηφιακό επεξεργαστή σήματος (DSP). Μετά την επεξεργασία, οι πληροφορίες που περιέχονται στο σήμα μπορούν να μετατραπούν ξανά σε αναλογική μορφή χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό (DAC).
Μια άλλη βασική έννοια στον ορισμό ενός σήματος είναι το γεγονός ότι ένα σήμα φέρει πάντα κάποιες πληροφορίες. Αυτό μας οδηγεί σε ένα βασικό πρόβλημα στη φυσική επεξεργασία αναλογικού σήματος: το πρόβλημα της ανάκτησης πληροφοριών.
Στόχοι επεξεργασίας σήματος.
Ο κύριος σκοπός της επεξεργασίας σήματος είναι η ανάγκη απόκτησης των πληροφοριών που περιέχονται σε αυτά. Αυτή η πληροφορία είναι τυπικά παρούσα στο πλάτος του σήματος (απόλυτο ή σχετικό), στη συχνότητα ή στο φασματικό περιεχόμενο, στη φάση ή στο σχετικό χρονισμό πολλαπλών σημάτων.
Μόλις εξαχθούν οι επιθυμητές πληροφορίες από το σήμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν με διάφορους τρόπους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι επιθυμητό να επαναδιαμορφώσετε τις πληροφορίες που περιέχονται στο σήμα.
Συγκεκριμένα, μια αλλαγή στη μορφή του σήματος συμβαίνει κατά τη μετάδοση ενός σήματος ήχου σε ένα τηλεφωνικό σύστημα πολλαπλής πρόσβασης με διαίρεση συχνότητας (FDMA). Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται αναλογικές μέθοδοι για την τοποθέτηση πολλαπλών καναλιών φωνής στο φάσμα συχνοτήτων για μετάδοση μέσω ρελέ μικροκυμάτων, ομοαξονικού καλωδίου ή καλωδίου οπτικών ινών.
Στην ψηφιακή επικοινωνία, οι αναλογικές πληροφορίες ήχου μετατρέπονται πρώτα σε ψηφιακές χρησιμοποιώντας ένα ADC. Οι ψηφιακές πληροφορίες που αντιπροσωπεύουν μεμονωμένα κανάλια ήχου πολυπλέκονται χρόνου (πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης χρόνου, TDMA) και μεταδίδονται μέσω σειριακής ψηφιακής ζεύξης (όπως σε ένα σύστημα PCM).
Ένας άλλος λόγος για την επεξεργασία του σήματος είναι η συμπίεση του εύρους ζώνης του σήματος (χωρίς σημαντική απώλεια πληροφοριών) ακολουθούμενη από μορφοποίηση και μετάδοση πληροφοριών σε μειωμένες ταχύτητες, γεγονός που επιτρέπει τον περιορισμό του απαιτούμενου εύρους ζώνης καναλιού. Τα μόντεμ υψηλής ταχύτητας και τα συστήματα προσαρμοστικής διαμόρφωσης κωδικού παλμού (ADPCM) χρησιμοποιούν ευρέως αλγόριθμους εξάλειψης πλεονασμού δεδομένων (συμπίεση), όπως και ψηφιακά συστήματα κινητής επικοινωνίας, συστήματα εγγραφής ήχου MPEG και τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας (HDTV).
Τα βιομηχανικά συστήματα απόκτησης και ελέγχου δεδομένων χρησιμοποιούν πληροφορίες που λαμβάνονται από αισθητήρες για τη δημιουργία κατάλληλων σημάτων ανάδρασης, τα οποία με τη σειρά τους ελέγχουν άμεσα τη διαδικασία. Λάβετε υπόψη ότι αυτά τα συστήματα απαιτούν και ADC και DAC, καθώς και αισθητήρες, κλιματιστικά σήματος και DSP (ή μικροελεγκτές).
Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχει θόρυβος στο σήμα που περιέχει πληροφορίες και ο κύριος στόχος είναι η ανακατασκευή του σήματος. Τεχνικές όπως το φιλτράρισμα, η αυτοσυσχέτιση, η συνέλιξη, κ.λπ. χρησιμοποιούνται συχνά για να ολοκληρωθεί αυτή η εργασία τόσο σε αναλογικό όσο και σε ψηφιακό τομέα.
ΣΤΟΧΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΗΜΑΤΟΣ- Εξαγωγή πληροφοριών σήματος (πλάτος, φάση, συχνότητα, φασματικές συνιστώσες, σχέσεις χρονισμού)
- Μετατροπή μορφής σήματος (FDMA, TDMA, CDMA)
- Συμπίεση δεδομένων (μόντεμ, κινητά τηλέφωνα, HDTV, συμπίεση MPEG)
- Παραγωγή σημάτων ανάδρασης (βιομηχανικός έλεγχος διεργασιών)
- Απομόνωση σήματος από θόρυβο (φιλτράρισμα, αυτοσυσχέτιση, συνέλιξη)
- Απομόνωση και αποθήκευση του σήματος σε ψηφιακή μορφή για μεταγενέστερη επεξεργασία (FFT)
Προετοιμασία σήματος
Στις περισσότερες από τις παραπάνω περιπτώσεις (που σχετίζονται με τη χρήση τεχνολογιών DSP), απαιτούνται τόσο ADC όσο και DAC. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, απαιτείται μόνο DAC όταν τα αναλογικά σήματα μπορούν να δημιουργηθούν απευθείας από το DSP και το DAC. Ένα καλό παράδειγμα είναι οι οθόνες βίντεο σάρωσης, στις οποίες ένα ψηφιακά παραγόμενο σήμα οδηγεί την εικόνα βίντεο ή τη μονάδα RAMDAC (στοιχεία εικονοστοιχείων από ψηφιακό σε αναλογικό μετατροπέα).
Ένα άλλο παράδειγμα είναι η τεχνητή σύνθεση μουσικής και ομιλίας. Στην πραγματικότητα, η παραγωγή φυσικών αναλογικών σημάτων χρησιμοποιώντας μεθόδους ψηφιακής μόνο βασίζεται σε πληροφορίες που προηγουμένως ελήφθησαν από πηγές παρόμοιων φυσικών αναλογικών σημάτων. Στα συστήματα απεικόνισης, τα δεδομένα στην οθόνη πρέπει να μεταφέρουν σχετικές πληροφορίες στον χειριστή. Κατά το σχεδιασμό συστημάτων ήχου, καθορίζονται οι στατιστικές ιδιότητες των παραγόμενων ήχων, οι οποίες έχουν προηγουμένως προσδιοριστεί μέσω της εκτεταμένης χρήσης μεθόδων DSP (πηγή ήχου, μικρόφωνο, προενισχυτής, ADC κ.λπ.).
Μέθοδοι και τεχνολογίες επεξεργασίας σήματος
Τα σήματα μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας αναλογικές τεχνικές (επεξεργασία αναλογικού σήματος ή ASP), ψηφιακές τεχνικές (επεξεργασία ψηφιακού σήματος ή DSP) ή συνδυασμό αναλογικών και ψηφιακών τεχνικών (μικτή επεξεργασία σήματος ή MSP). Σε ορισμένες περιπτώσεις η επιλογή των μεθόδων είναι σαφής, σε άλλες περιπτώσεις η επιλογή δεν είναι σαφής και η τελική απόφαση βασίζεται σε ορισμένες εκτιμήσεις.
Όσον αφορά το DSP, η κύρια διαφορά μεταξύ αυτού και της παραδοσιακής ανάλυσης δεδομένων υπολογιστή είναι η υψηλή ταχύτητα και η αποτελεσματικότητα πολύπλοκων λειτουργιών ψηφιακής επεξεργασίας όπως το φιλτράρισμα, η ανάλυση και η συμπίεση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.
Ο όρος "συνδυασμένη επεξεργασία σήματος" υπονοεί ότι το σύστημα εκτελεί τόσο αναλογική όσο και ψηφιακή επεξεργασία. Ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να εφαρμοστεί ως πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, υβριδικό ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) ή ξεχωριστό τσιπ με ενσωματωμένα στοιχεία. Τα ADC και τα DAC θεωρούνται συσκευές μικτής επεξεργασίας σήματος, καθώς καθένα από αυτά υλοποιεί τόσο αναλογικές όσο και ψηφιακές λειτουργίες.
Οι πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία IC της ολοκλήρωσης πολύ υψηλού επιπέδου (VLSI) επιτρέπουν πολύπλοκη (ψηφιακή και αναλογική) επεξεργασία σε ένα μόνο τσιπ. Η ίδια η φύση του DSP σημαίνει ότι αυτές οι λειτουργίες μπορούν να εκτελεστούν σε πραγματικό χρόνο.
Σύγκριση αναλογικής και ψηφιακής επεξεργασίας σήματος
Ο σημερινός μηχανικός βρίσκεται αντιμέτωπος με την επιλογή του κατάλληλου συνδυασμού αναλογικών και ψηφιακών τεχνικών για την επίλυση ενός προβλήματος επεξεργασίας σήματος. Είναι αδύνατη η επεξεργασία φυσικών αναλογικών σημάτων χρησιμοποιώντας μόνο ψηφιακές μεθόδους, καθώς όλοι οι αισθητήρες (μικρόφωνα, θερμοστοιχεία, πιεζοηλεκτρικοί κρύσταλλοι, κεφαλές μονάδας δίσκου κ.λπ.) είναι αναλογικές συσκευές.
Ορισμένοι τύποι σημάτων απαιτούν κυκλώματα κανονικοποίησης για περαιτέρω επεξεργασία σήματος, τόσο αναλογικά όσο και ψηφιακά. Τα κυκλώματα κανονικοποίησης σήματος είναι αναλογικοί επεξεργαστές που εκτελούν λειτουργίες όπως ενίσχυση, συσσώρευση (στη μέτρηση και προκαταρκτικοί ενισχυτές (buffer)), ανίχνευση σήματος σε φόντο θορύβου (ενισχυτές κοινής λειτουργίας υψηλής ακρίβειας, ισοσταθμιστές και γραμμικοί δέκτες), συμπίεση δυναμικού εύρους ( λογαριθμικοί ενισχυτές, λογαριθμικοί DAC και προγραμματιζόμενοι ενισχυτές απολαβής) και φιλτράρισμα (παθητικό ή ενεργό).
Διάφορες μέθοδοι για την υλοποίηση της επεξεργασίας σήματος φαίνονται στο Σχήμα 1. Η επάνω περιοχή του σχήματος δείχνει μια καθαρά αναλογική προσέγγιση. Οι υπόλοιπες περιοχές απεικονίζουν την υλοποίηση του DSP. Σημειώστε ότι μόλις επιλεγεί μια τεχνολογία DSP, η επόμενη απόφαση πρέπει να είναι ο εντοπισμός του ADC στη διαδρομή επεξεργασίας σήματος.
ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ
Εικόνα 1. Μέθοδοι επεξεργασίας σήματος
Γενικά, δεδομένου ότι το ADC μετακινείται πιο κοντά στον αισθητήρα, το μεγαλύτερο μέρος της επεξεργασίας αναλογικού σήματος γίνεται πλέον από το ADC. Η αύξηση των δυνατοτήτων του ADC μπορεί να αντικατοπτρίζεται στην αύξηση του ρυθμού δειγματοληψίας, στην επέκταση του δυναμικού εύρους, στην αύξηση της ανάλυσης, στην αποκοπή του θορύβου εισόδου, στη χρήση φιλτραρίσματος εισόδου και προγραμματιζόμενων ενισχυτών (PGA), στην παρουσία αναφορών τάσης στο τσιπ κ.λπ. Όλες οι αναφερόμενες προσθήκες αυξάνουν το λειτουργικό επίπεδο και απλοποιούν το σύστημα.
Με τις σύγχρονες τεχνολογίες που είναι διαθέσιμες για την παραγωγή DAC και ADC με υψηλούς ρυθμούς δειγματοληψίας και αναλύσεις, έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στην ενσωμάτωση όλο και περισσότερων κυκλωμάτων απευθείας σε ADC/DAC.
Στη βιομηχανία μετρήσεων, για παράδειγμα, υπάρχουν ADC 24-bit με ενσωματωμένους προγραμματιζόμενους ενισχυτές (PGA) που επιτρέπουν την απευθείας ψηφιοποίηση σημάτων γέφυρας 10 mV πλήρους κλίμακας χωρίς μεταγενέστερη κανονικοποίηση (π.χ. σειρά AD773x).
Στις συχνότητες φωνής και ήχου, σύνθετες συσκευές κωδικοποίησης-αποκωδικοποίησης είναι κοινές - κωδικοποιητές (Analog Front End, AFE), οι οποίοι έχουν ένα αναλογικό κύκλωμα ενσωματωμένο στο τσιπ που πληροί τις ελάχιστες απαιτήσεις για εξωτερικά στοιχεία κανονικοποίησης (AD1819B και AD73322).
Υπάρχουν επίσης κωδικοποιητές βίντεο (AFE) για εφαρμογές όπως η επεξεργασία εικόνας CCD και άλλες (όπως οι σειρές AD9814, AD9816 και AD984X).
Παράδειγμα υλοποίησης
Ως παράδειγμα χρήσης του DSP, συγκρίνετε αναλογικά και ψηφιακά φίλτρα χαμηλής διέλευσης (LPF), το καθένα με συχνότητα αποκοπής 1 kHz.
Το ψηφιακό φίλτρο υλοποιείται ως τυπικό ψηφιακό σύστημα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Σημειώστε ότι το διάγραμμα κάνει πολλές σιωπηρές υποθέσεις. Πρώτον, για την ακριβή επεξεργασία του σήματος, θεωρείται ότι η διαδρομή ADC/DAC έχει επαρκείς τιμές συχνότητας δειγματοληψίας, ανάλυσης και δυναμικού εύρους. Δεύτερον, για να ολοκληρωθούν όλοι οι υπολογισμοί της εντός του διαστήματος δειγματοληψίας (1/f s), η συσκευή DSP πρέπει να είναι αρκετά γρήγορη. Τρίτον, στην είσοδο ADC και στην έξοδο DAC εξακολουθεί να υπάρχει ανάγκη για αναλογικά φίλτρα για τον περιορισμό και την επαναφορά του φάσματος σήματος (φίλτρο anti-aliasing και φίλτρο κατά της απεικόνισης), αν και οι απαιτήσεις για την απόδοσή τους είναι χαμηλές. Με αυτές τις υποθέσεις, μπορούν να συγκριθούν ψηφιακά και αναλογικά φίλτρα.
Εικόνα 2. Μπλοκ διάγραμμα ψηφιακού φίλτρου
Η απαιτούμενη συχνότητα αποκοπής και για τα δύο φίλτρα είναι 1 kHz. Η αναλογική μετατροπή υλοποιείται πρώτου είδους έκτης τάξης (χαρακτηρίζεται από την παρουσία κυματισμών του συντελεστή μετάδοσης στη ζώνη διέλευσης και την απουσία κυματισμών έξω από τη ζώνη διέλευσης). Τα χαρακτηριστικά του παρουσιάζονται στο Σχήμα 2. Στην πράξη, αυτό το φίλτρο μπορεί να αναπαρασταθεί από τρία φίλτρα δεύτερης τάξης, καθένα από τα οποία είναι χτισμένο σε έναν λειτουργικό ενισχυτή και αρκετούς πυκνωτές. Χρησιμοποιώντας σύγχρονα συστήματα σχεδίασης φίλτρων με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD), η δημιουργία ενός φίλτρου έκτης τάξης είναι αρκετά εύκολη, αλλά η εκπλήρωση της προδιαγραφής επιπεδότητας 0,5 dB απαιτεί ακριβή επιλογή εξαρτημάτων.
Το ψηφιακό φίλτρο FIR 129 συντελεστών που φαίνεται στο Σχήμα 2 έχει επιπεδότητα ζώνης διέλευσης μόνο 0,002 dB, γραμμική απόκριση φάσης και πολύ πιο απότομη εκτροπή. Στην πράξη, τέτοια χαρακτηριστικά δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν χρησιμοποιώντας αναλογικές μεθόδους. Ένα άλλο προφανές πλεονέκτημα του κυκλώματος είναι ότι το ψηφιακό φίλτρο δεν απαιτεί επιλογή εξαρτημάτων και δεν υπόκειται σε μετατόπιση παραμέτρων, καθώς η συχνότητα ρολογιού του φίλτρου σταθεροποιείται από έναν συντονιστή χαλαζία. Ένα φίλτρο με 129 συντελεστές απαιτεί 129 λειτουργίες πολλαπλασιασμού-συσσώρευσης (MAC) για τον υπολογισμό του δείγματος εξόδου. Αυτοί οι υπολογισμοί πρέπει να ολοκληρωθούν εντός ενός διαστήματος δειγματοληψίας 1/fs για να διασφαλιστεί η λειτουργία σε πραγματικό χρόνο. Σε αυτό το παράδειγμα, ο ρυθμός δειγματοληψίας είναι 10 kHz, επομένως αρκούν 100 μs χρόνου επεξεργασίας, εκτός εάν απαιτείται σημαντικός πρόσθετος υπολογισμός. Η οικογένεια DSP ADSP-21xx μπορεί να ολοκληρώσει ολόκληρη τη διαδικασία πολλαπλασιασμού-συσσώρευσης (και άλλες λειτουργίες που απαιτούνται για την υλοποίηση του φίλτρου) σε έναν μόνο κύκλο εντολών. Επομένως, ένα φίλτρο με 129 συντελεστές απαιτεί ταχύτητα μεγαλύτερη από 129/100 μs = 1,3 εκατομμύρια εντολές ανά δευτερόλεπτο (MIPS). Τα υπάρχοντα DSP είναι πολύ πιο γρήγορα και επομένως δεν αποτελούν τον περιοριστικό παράγοντα για αυτές τις εφαρμογές. Η σειρά 16-bit σταθερού σημείου ADSP-218x προσφέρει απόδοση έως και 75MIPS. Η λίστα 1 δείχνει τον κωδικό συναρμολόγησης που εφαρμόζει το φίλτρο σε επεξεργαστές DSP της οικογένειας ADSP-21xx. Σημειώστε ότι οι πραγματικές γραμμές του εκτελέσιμου κώδικα επισημαίνονται με βέλη. τα υπολοιπα ειναι σχολια.
Εικόνα 3. Αναλογικά και ψηφιακά φίλτρα
Φυσικά, στην πράξη λαμβάνονται υπόψη πολλοί άλλοι παράγοντες κατά τη σύγκριση αναλογικών και ψηφιακών φίλτρων ή γενικά μεθόδων επεξεργασίας αναλογικού και ψηφιακού σήματος. Τα σύγχρονα συστήματα επεξεργασίας σήματος συνδυάζουν αναλογικές και ψηφιακές μεθόδους για να υλοποιήσουν την επιθυμητή λειτουργία και να επωφεληθούν από τις καλύτερες μεθόδους, αναλογικές και ψηφιακές.
ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ:
ΦΙΛΤΡΟ FIR ΓΙΑ ADSP-21XX (ΜΟΝΗΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ)
ΕΝΟΤΗΤΑ fir_sub; ( Υπορουτίνα φίλτρου FIR Παράμετροι κλήσης υπορουτίνας I0 --> Παλαιότερα δεδομένα στη γραμμή καθυστέρησης I4 --> Πίνακας συντελεστών έναρξης φίλτρου L0 = Μήκος φίλτρου (N) L4 = Μήκος φίλτρου (N) M1,M5 = 1 CNTR = Μήκος φίλτρου - 1 (N-1) Επιστρεφόμενες τιμές MR1 = Αποτέλεσμα άθροισης (στρογγυλοποιημένο και περιορισμένο) I0 --> Παλαιότερα δεδομένα στη γραμμή καθυστέρησης I4 --> Έναρξη πίνακα συντελεστών φίλτρου Μεταβλητοί καταχωρητές MX0,MY0,MR Χρόνος εκτέλεσης (N - 1) + 6 κύκλοι = N + 5 κύκλοι Όλοι οι συντελεστές είναι γραμμένοι σε μορφή 1.15). έλατο: MR=0, MX0=DM(I0,M1), MY0=PM(I4,M5) CNTR = N-1; ΚΑΝΤΕ συνέλιξη ΜΕΧΡΙ CE? συνέλιξη: MR=MR+MX0*MY0(SS), MX0=DM(I0,M1), MY0=PM(I4,M5); MR=MR+MX0*MY0(RND); ΑΝ MV SAT MR; RTS; .ENDMOD; ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΕ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟ ΧΡΟΝΟ
Βιβλιογραφία:
Μαζί με το άρθρο «Τύποι σημάτων» διαβάστε:
Πολύ συχνά ακούμε τέτοιους ορισμούς όπως «ψηφιακό» ή «διακριτό» σήμα ποια είναι η διαφορά του από το «αναλογικό»;
Η ουσία της διαφοράς είναι ότι το αναλογικό σήμα είναι συνεχές στο χρόνο (μπλε γραμμή), ενώ το ψηφιακό σήμα αποτελείται από ένα περιορισμένο σύνολο συντεταγμένων (κόκκινες κουκκίδες). Αν ανάγουμε τα πάντα σε συντεταγμένες, τότε οποιοδήποτε τμήμα ενός αναλογικού σήματος αποτελείται από άπειρο αριθμό συντεταγμένων.
Για ένα ψηφιακό σήμα, οι συντεταγμένες κατά μήκος του οριζόντιου άξονα βρίσκονται σε τακτά χρονικά διαστήματα, σύμφωνα με τη συχνότητα δειγματοληψίας. Στην κοινή μορφή Audio-CD, αυτό είναι 44100 σημεία ανά δευτερόλεπτο. Η κατακόρυφη ακρίβεια του ύψους των συντεταγμένων αντιστοιχεί στο βάθος bit του ψηφιακού σήματος για 8 bit είναι 256 επίπεδα, για 16 bit = 65536 και για 24 bit = 16777216 επίπεδα. Όσο μεγαλύτερο είναι το βάθος bit (αριθμός επιπέδων), τόσο πιο κοντά είναι οι κατακόρυφες συντεταγμένες στο αρχικό κύμα.
Οι αναλογικές πηγές είναι: κασέτες βινυλίου και ήχου. Οι ψηφιακές πηγές είναι: CD-Audio, DVD-Audio, SA-CD (DSD) και αρχεία σε μορφές WAVE και DSD (συμπεριλαμβανομένων των παραγώγων των APE, Flac, Mp3, Ogg, κ.λπ.).
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του αναλογικού σήματος
Το πλεονέκτημα ενός αναλογικού σήματος είναι ότι σε αναλογική μορφή αντιλαμβανόμαστε τον ήχο με τα αυτιά μας. Και παρόλο που το ακουστικό μας σύστημα μετατρέπει την αντιληπτή ηχητική ροή σε ψηφιακή μορφή και τη μεταδίδει με αυτή τη μορφή στον εγκέφαλο, η επιστήμη και η τεχνολογία δεν έχουν φτάσει ακόμη στο σημείο να συνδέουν τους παίκτες και άλλες πηγές ήχου απευθείας σε αυτήν τη μορφή. Αντίστοιχη έρευνα διεξάγεται τώρα ενεργά για άτομα με αναπηρία και απολαμβάνουμε αποκλειστικά αναλογικό ήχο.Το μειονέκτημα ενός αναλογικού σήματος είναι η δυνατότητα αποθήκευσης, μετάδοσης και αναπαραγωγής του σήματος. Κατά την εγγραφή σε μαγνητική ταινία ή βινύλιο, η ποιότητα του σήματος θα εξαρτηθεί από τις ιδιότητες της ταινίας ή του βινυλίου. Με την πάροδο του χρόνου, η ταινία απομαγνητίζεται και η ποιότητα του καταγεγραμμένου σήματος υποβαθμίζεται. Κάθε ανάγνωση καταστρέφει σταδιακά τα μέσα και η επανεγγραφή εισάγει πρόσθετες παραμορφώσεις, όπου πρόσθετες αποκλίσεις προστίθενται από τα επόμενα μέσα (ταινία ή βινύλιο), συσκευές ανάγνωσης, γραφής και μετάδοσης σήματος.
Η δημιουργία αντιγράφου ενός αναλογικού σήματος είναι το ίδιο με την αντιγραφή μιας φωτογραφίας τραβώντας την ξανά φωτογραφία.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του ψηφιακού σήματος
Τα πλεονεκτήματα ενός ψηφιακού σήματος περιλαμβάνουν την ακρίβεια κατά την αντιγραφή και μετάδοση μιας ροής ήχου, όπου το πρωτότυπο δεν διαφέρει από το αντίγραφο.Το κύριο μειονέκτημα είναι ότι το ψηφιακό σήμα είναι ένα ενδιάμεσο στάδιο και η ακρίβεια του τελικού αναλογικού σήματος θα εξαρτηθεί από το πόσο λεπτομερής και ακριβής περιγράφεται το ηχητικό κύμα με συντεταγμένες. Είναι πολύ λογικό ότι όσο περισσότερα σημεία υπάρχουν και όσο πιο ακριβείς είναι οι συντεταγμένες, τόσο πιο ακριβές θα είναι το κύμα. Αλλά δεν υπάρχει ακόμη συναίνεση σχετικά με τον αριθμό των συντεταγμένων και την ακρίβεια των δεδομένων είναι επαρκής για να πούμε ότι η ψηφιακή αναπαράσταση του σήματος είναι επαρκής για να αποκαταστήσει με ακρίβεια το αναλογικό σήμα, που δεν διακρίνεται από το αρχικό από τα αυτιά μας.
Όσον αφορά τους όγκους δεδομένων, η χωρητικότητα μιας κανονικής αναλογικής κασέτας ήχου είναι μόνο περίπου 700-1,1 MB, ενώ ένα κανονικό CD χωράει 700 MB. Αυτό δίνει μια ιδέα της ανάγκης για μέσα υψηλής χωρητικότητας. Και αυτό οδηγεί σε έναν χωριστό πόλεμο συμβιβασμών με διαφορετικές απαιτήσεις για τον αριθμό των σημείων περιγραφής και την ακρίβεια των συντεταγμένων.
Σήμερα, θεωρείται αρκετά επαρκής η αναπαράσταση ενός ηχητικού κύματος με συχνότητα δειγματοληψίας 44,1 kHz και βάθος bit 16 bit. Σε ρυθμό δειγματοληψίας 44,1 kHz, είναι δυνατή η ανακατασκευή σήματος έως 22 kHz. Όπως δείχνουν οι ψυχοακουστικές μελέτες, μια περαιτέρω αύξηση στη συχνότητα δειγματοληψίας δεν είναι αισθητή, αλλά μια αύξηση στο βάθος του bit δίνει μια υποκειμενική βελτίωση.
Πώς οι DAC δημιουργούν ένα κύμα
Το DAC είναι ένας μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό, ένα στοιχείο που μετατρέπει τον ψηφιακό ήχο σε αναλογικό. Θα δούμε επιφανειακά τις βασικές αρχές. Εάν τα σχόλια δείχνουν ενδιαφέρον για την εξέταση ορισμένων σημείων με περισσότερες λεπτομέρειες, θα δημοσιευτεί ξεχωριστό υλικό.Multibit DAC
Πολύ συχνά, ένα κύμα αναπαρίσταται ως βήματα, κάτι που οφείλεται στην αρχιτεκτονική της πρώτης γενιάς πολλαπλών bit R-2R DAC, που λειτουργούν παρόμοια με έναν διακόπτη ρελέ.
Η είσοδος DAC λαμβάνει την τιμή της επόμενης κατακόρυφης συντεταγμένης και σε κάθε κύκλο ρολογιού αλλάζει το επίπεδο ρεύματος (τάση) στο κατάλληλο επίπεδο μέχρι την επόμενη αλλαγή.
Αν και πιστεύεται ότι το ανθρώπινο αυτί δεν μπορεί να ακούσει υψηλότερα από 20 kHz και σύμφωνα με τη θεωρία Nyquist είναι δυνατή η επαναφορά του σήματος στα 22 kHz, η ποιότητα αυτού του σήματος μετά την αποκατάσταση παραμένει ένα ερώτημα. Στην περιοχή υψηλής συχνότητας, η προκύπτουσα «βηματική» κυματομορφή είναι συνήθως πολύ μακριά από την αρχική. Ο ευκολότερος τρόπος εξόδου από την κατάσταση είναι να αυξηθεί ο ρυθμός δειγματοληψίας κατά την εγγραφή, αλλά αυτό οδηγεί σε σημαντική και ανεπιθύμητη αύξηση του μεγέθους του αρχείου.
Μια εναλλακτική είναι η τεχνητή αύξηση του ρυθμού δειγματοληψίας αναπαραγωγής DAC προσθέτοντας ενδιάμεσες τιμές. Εκείνοι. Φανταζόμαστε μια συνεχή διαδρομή κύματος (γκρι διακεκομμένη γραμμή) που συνδέει ομαλά τις αρχικές συντεταγμένες (κόκκινες κουκκίδες) και προσθέτουμε ενδιάμεσα σημεία σε αυτή τη γραμμή (σκούρο μωβ).
Όταν αυξάνεται η συχνότητα δειγματοληψίας, είναι συνήθως απαραίτητο να αυξηθεί το βάθος bit έτσι ώστε οι συντεταγμένες να είναι πιο κοντά στο κατά προσέγγιση κύμα.
Χάρη στις ενδιάμεσες συντεταγμένες, είναι δυνατό να μειωθούν τα «βήματα» και να δημιουργηθεί ένα κύμα πιο κοντά στο πρωτότυπο.
Όταν βλέπετε μια λειτουργία ενίσχυσης από 44,1 έως 192 kHz σε μια συσκευή αναπαραγωγής ή εξωτερικό DAC, είναι μια λειτουργία προσθήκης ενδιάμεσων συντεταγμένων, όχι επαναφοράς ή δημιουργίας ήχου στην περιοχή πάνω από 20 kHz.
Αρχικά, αυτά ήταν ξεχωριστά τσιπ SRC πριν από το DAC, τα οποία στη συνέχεια μετεγκαταστάθηκαν απευθείας στα ίδια τα τσιπ DAC. Σήμερα μπορείτε να βρείτε λύσεις όπου ένα τέτοιο τσιπ προστίθεται στα σύγχρονα DAC, αυτό γίνεται για να παρέχεται μια εναλλακτική λύση στους ενσωματωμένους αλγόριθμους στο DAC και μερικές φορές να έχετε ακόμα καλύτερο ήχο (όπως για παράδειγμα, αυτό γίνεται στα Hidizs AP100).
Η κύρια άρνηση στον κλάδο από τα multibit DAC προέκυψε λόγω της αδυναμίας περαιτέρω τεχνολογικής ανάπτυξης δεικτών ποιότητας με τις τρέχουσες τεχνολογίες παραγωγής και του υψηλότερου κόστους σε σύγκριση με τα "παλμικά" DAC με συγκρίσιμα χαρακτηριστικά. Ωστόσο, στα προϊόντα Hi-End, προτιμώνται συχνά οι παλιοί DAC πολλαπλών bit παρά οι νέες λύσεις με τεχνικά καλύτερα χαρακτηριστικά.
Εναλλαγή DAC
Στα τέλη της δεκαετίας του '70, μια εναλλακτική έκδοση των DAC βασισμένη σε μια αρχιτεκτονική "παλμού" - "δέλτα-σίγμα" - έγινε ευρέως διαδεδομένη. Η τεχνολογία Pulse DAC επέτρεψε την εμφάνιση εξαιρετικά γρήγορων διακοπτών και επέτρεψε τη χρήση υψηλών συχνοτήτων φορέα.
Το πλάτος του σήματος είναι η μέση τιμή των πλατών παλμών (οι παλμοί ίσου πλάτους εμφανίζονται με πράσινο χρώμα και το προκύπτον ηχητικό κύμα εμφανίζεται με λευκό).
Για παράδειγμα, μια ακολουθία οκτώ κύκλων πέντε παλμών θα δώσει ένα μέσο πλάτος (1+1+1+0+0+1+1+0)/8=0,625. Όσο υψηλότερη είναι η φέρουσα συχνότητα, τόσο περισσότεροι παλμοί εξομαλύνονται και επιτυγχάνεται ακριβέστερη τιμή πλάτους. Αυτό κατέστησε δυνατή την παρουσίαση της ροής ήχου σε μορφή ενός bit με μεγάλο δυναμικό εύρος.
Ο μέσος όρος μπορεί να γίνει με ένα κανονικό αναλογικό φίλτρο και εάν ένα τέτοιο σύνολο παλμών εφαρμοστεί απευθείας στο ηχείο, τότε στην έξοδο θα έχουμε ήχο και οι εξαιρετικά υψηλές συχνότητες δεν θα αναπαραχθούν λόγω της υψηλής αδράνειας του πομπού. Οι ενισχυτές PWM λειτουργούν με αυτήν την αρχή στην κατηγορία D, όπου η ενεργειακή πυκνότητα των παλμών δεν δημιουργείται από τον αριθμό τους, αλλά από τη διάρκεια κάθε παλμού (που είναι πιο εύκολο να εφαρμοστεί, αλλά δεν μπορεί να περιγραφεί με έναν απλό δυαδικό κώδικα).
Ένα multibit DAC μπορεί να θεωρηθεί ως ένας εκτυπωτής ικανός να εφαρμόζει χρώμα χρησιμοποιώντας μελάνια Pantone. Ο Delta-Sigma είναι ένας εκτυπωτής inkjet με περιορισμένη γκάμα χρωμάτων, αλλά λόγω της δυνατότητας εφαρμογής πολύ μικρών κουκκίδων (σε σύγκριση με έναν εκτυπωτή ελαφιού), παράγει περισσότερες αποχρώσεις λόγω της διαφορετικής πυκνότητας κουκκίδων ανά μονάδα επιφάνειας.
Σε μια εικόνα, συνήθως δεν βλέπουμε μεμονωμένες κουκκίδες λόγω της χαμηλής ανάλυσης του ματιού, αλλά μόνο του μέσου τόνου. Ομοίως, το αυτί δεν ακούει μεμονωμένα παρορμήσεις.
Τελικά, με τις τρέχουσες τεχνολογίες στα παλμικά DAC, είναι δυνατό να ληφθεί ένα κύμα κοντά σε αυτό που θα έπρεπε θεωρητικά να ληφθεί κατά την προσέγγιση των ενδιάμεσων συντεταγμένων.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι μετά την εμφάνιση του δέλτα-σίγμα DAC, η σημασία της σχεδίασης ενός «ψηφιακού κύματος» στα βήματα εξαφανίστηκε, επειδή Έτσι τα σύγχρονα DAC δεν δημιουργούν ένα κύμα σταδιακά. Είναι σωστό να κατασκευάζετε ένα διακριτό σήμα με κουκκίδες που συνδέονται με μια ομαλή γραμμή.
Είναι ιδανικά τα DAC μεταγωγής;
Αλλά στην πράξη, δεν είναι όλα ρόδινα, και υπάρχουν πολλά προβλήματα και περιορισμοί.
Επειδή Δεδομένου ότι ο συντριπτικός αριθμός εγγραφών αποθηκεύεται σε ένα σήμα πολλών bit, η μετατροπή σε σήμα παλμού χρησιμοποιώντας την αρχή "bit to bit" απαιτεί μια αδικαιολόγητα υψηλή συχνότητα φορέα, την οποία δεν υποστηρίζουν τα σύγχρονα DAC.
Η κύρια λειτουργία των σύγχρονων παλμικών DAC είναι η μετατροπή ενός σήματος πολλαπλών bit σε σήμα ενός bit με σχετικά χαμηλή φέρουσα συχνότητα με αποδεκατισμό δεδομένων. Βασικά, αυτοί οι αλγόριθμοι είναι που καθορίζουν την τελική ποιότητα ήχου των παλμικών DAC.
Για να μειωθεί το πρόβλημα της υψηλής συχνότητας φορέα, η ροή ήχου χωρίζεται σε πολλές ροές ενός bit, όπου κάθε ροή είναι υπεύθυνη για τη δική της ομάδα bit, η οποία ισοδυναμεί με πολλαπλάσιο της συχνότητας φορέα του αριθμού των ροών. Τέτοια DAC ονομάζονται multibit delta-sigma.
Σήμερα, τα παλμικά DAC έχουν λάβει έναν δεύτερο άνεμο σε τσιπ υψηλής ταχύτητας γενικής χρήσης σε προϊόντα από το NAD και το Chord λόγω της ικανότητας να προγραμματίζουν ευέλικτους αλγόριθμους μετατροπής.
Μορφή DSD
Μετά την ευρεία χρήση των DAC delta-sigma, ήταν πολύ λογικό να εμφανιστεί μια μορφή για την εγγραφή δυαδικού κώδικα απευθείας στην κωδικοποίηση delta-sigma. Αυτή η μορφή ονομάζεται DSD (Direct Stream Digital).Η μορφή δεν χρησιμοποιήθηκε ευρέως για διάφορους λόγους. Η επεξεργασία αρχείων σε αυτήν τη μορφή αποδείχθηκε ότι ήταν άσκοπα περιορισμένη: δεν μπορείτε να αναμίξετε ροές, να προσαρμόσετε την ένταση ή να εφαρμόσετε ισοστάθμιση. Αυτό σημαίνει ότι χωρίς απώλεια ποιότητας, μπορείτε να αρχειοθετήσετε μόνο αναλογικές ηχογραφήσεις και να δημιουργήσετε εγγραφή ζωντανών παραστάσεων με δύο μικρόφωνα χωρίς περαιτέρω επεξεργασία. Με μια λέξη, δεν μπορείτε πραγματικά να κερδίσετε χρήματα.
Στον αγώνα κατά της πειρατείας, οι δίσκοι με φορμά SA-CD δεν υποστηρίζονταν (και δεν υποστηρίζονται ακόμα) από υπολογιστές, γεγονός που καθιστά αδύνατη τη δημιουργία αντιγράφων τους. Χωρίς αντίγραφα – χωρίς ευρύ κοινό. Ήταν δυνατή η αναπαραγωγή περιεχομένου ήχου DSD μόνο από ξεχωριστή συσκευή αναπαραγωγής SA-CD από ιδιόκτητο δίσκο. Εάν για τη μορφή PCM υπάρχει ένα πρότυπο SPDIF για μεταφορά ψηφιακών δεδομένων από μια πηγή σε ξεχωριστό DAC, τότε για τη μορφή DSD δεν υπάρχει πρότυπο και τα πρώτα πειρατικά αντίγραφα δίσκων SA-CD ψηφιοποιήθηκαν από τις αναλογικές εξόδους της SA- Συσκευές αναπαραγωγής CD (αν και η κατάσταση φαίνεται ανόητη, αλλά στην πραγματικότητα ορισμένες ηχογραφήσεις κυκλοφόρησαν μόνο σε SA-CD ή η ίδια εγγραφή σε Audio-CD έγινε εσκεμμένα κακής ποιότητας για την προώθηση SA-CD).
Το σημείο καμπής συνέβη με την κυκλοφορία των κονσολών παιχνιδιών SONY, όπου ο δίσκος SA-CD αντιγράφηκε αυτόματα στον σκληρό δίσκο της κονσόλας πριν από την αναπαραγωγή. Οι θαυμαστές της μορφής DSD το εκμεταλλεύτηκαν. Η εμφάνιση πειρατικών ηχογραφήσεων τόνωσε την αγορά να κυκλοφορήσει ξεχωριστά DAC για την αναπαραγωγή ροών DSD. Τα περισσότερα εξωτερικά DAC με υποστήριξη DSD υποστηρίζουν σήμερα μεταφορά δεδομένων USB χρησιμοποιώντας τη μορφή DoP ως ξεχωριστή κωδικοποίηση του ψηφιακού σήματος μέσω SPDIF.
Οι συχνότητες φορέα για DSD είναι σχετικά μικρές, 2,8 και 5,6 MHz, αλλά αυτή η ροή ήχου δεν απαιτεί μετατροπή μείωσης δεδομένων και είναι αρκετά ανταγωνιστική με μορφές υψηλής ανάλυσης όπως το DVD-Audio.
Δεν υπάρχει σαφής απάντηση στο ερώτημα ποιο είναι καλύτερο, DSP ή PCM. Όλα εξαρτώνται από την ποιότητα υλοποίησης ενός συγκεκριμένου DAC και το ταλέντο του μηχανικού ήχου κατά την εγγραφή του τελικού αρχείου.
Γενικό συμπέρασμα
Ο αναλογικός ήχος είναι αυτό που ακούμε και αντιλαμβανόμαστε ως τον κόσμο γύρω μας με τα μάτια μας. Ο ψηφιακός ήχος είναι ένα σύνολο συντεταγμένων που περιγράφουν ένα ηχητικό κύμα και το οποίο δεν μπορούμε να ακούσουμε απευθείας χωρίς τη μετατροπή σε αναλογικό σήμα.Ένα αναλογικό σήμα που εγγράφεται απευθείας σε μια κασέτα ήχου ή σε βινύλιο δεν μπορεί να εγγραφεί ξανά χωρίς απώλεια ποιότητας, ενώ ένα κύμα στην ψηφιακή αναπαράσταση μπορεί να αντιγραφεί bit-bit.
Οι μορφές ψηφιακής εγγραφής αποτελούν μια σταθερή αντιστάθμιση μεταξύ της ακρίβειας των συντεταγμένων σε σχέση με το μέγεθος του αρχείου και οποιοδήποτε ψηφιακό σήμα είναι μόνο μια προσέγγιση του αρχικού αναλογικού σήματος. Ωστόσο, τα διαφορετικά επίπεδα τεχνολογίας για την εγγραφή και την αναπαραγωγή ενός ψηφιακού σήματος και την αποθήκευση σε μέσα για ένα αναλογικό σήμα δίνουν περισσότερα πλεονεκτήματα στην ψηφιακή αναπαράσταση του σήματος, παρόμοια με μια ψηφιακή κάμερα έναντι μιας φωτογραφικής μηχανής φιλμ.
Διαφορά μεταξύ αναλογικών και ψηφιακών επικοινωνιών.
Όταν ασχολείστε με ραδιοεπικοινωνίες, συναντάτε συχνά όρους όπως π.χ "αναλογικό σήμα"Και "ψηφιακό σήμα". Για τους ειδικούς δεν υπάρχει μυστήριο σε αυτές τις λέξεις, αλλά για τους αδαείς η διαφορά μεταξύ «ψηφιακού» και «αναλογικού» μπορεί να είναι εντελώς άγνωστη. Εν τω μεταξύ, υπάρχει μια πολύ σημαντική διαφορά.
Ετσι. Η ραδιοεπικοινωνία είναι πάντα η μετάδοση πληροφοριών (φωνή, SMS, τηλεσηματοδότηση) μεταξύ δύο συνδρομητών - μιας πηγής σήματος - ενός πομπού (ραδιοφωνικός σταθμός, αναμεταδότης, σταθμός βάσης) και ενός δέκτη.
Όταν μιλάμε για σήμα, συνήθως εννοούμε ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις που προκαλούν EMF και προκαλούν διακυμάνσεις ρεύματος στην κεραία του δέκτη. Στη συνέχεια, η συσκευή λήψης μετατρέπει τις λαμβανόμενες δονήσεις ξανά σε σήμα συχνότητας ήχου και το εξάγει στο ηχείο.
Σε κάθε περίπτωση, το σήμα του πομπού μπορεί να αναπαρασταθεί τόσο σε ψηφιακή όσο και σε αναλογική μορφή. Εξάλλου, για παράδειγμα, ο ίδιος ο ήχος είναι ένα αναλογικό σήμα. Σε έναν ραδιοφωνικό σταθμό, ο ήχος που λαμβάνεται από το μικρόφωνο μετατρέπεται στα ήδη αναφερθέντα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του ήχου, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα ταλάντωσης εξόδου και όσο πιο δυνατά μιλάει το ηχείο, τόσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος. 
Οι προκύπτουσες ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις, ή κύματα, διαδίδονται στο διάστημα χρησιμοποιώντας μια κεραία εκπομπής. Για να μην φράσσονται τα ραδιοκύματα με παρεμβολές χαμηλής συχνότητας και έτσι ώστε διαφορετικοί ραδιοφωνικοί σταθμοί να έχουν την ευκαιρία να λειτουργούν παράλληλα χωρίς να παρεμβαίνουν μεταξύ τους, οι δονήσεις που προκύπτουν από την επίδραση του ήχου συνοψίζονται, δηλαδή «υπερτίθενται». σε άλλες δονήσεις που έχουν σταθερή συχνότητα. Η τελευταία συχνότητα ονομάζεται συνήθως «φορέας» και για να την αντιληφθούμε συντονίζουμε τον ραδιοφωνικό μας δέκτη για να «πιάσουμε» το αναλογικό σήμα του ραδιοφωνικού σταθμού.
Η αντίστροφη διαδικασία συμβαίνει στον δέκτη: η φέρουσα συχνότητα διαχωρίζεται και οι ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις που λαμβάνει η κεραία μετατρέπονται σε ηχητικές ταλαντώσεις και οι πληροφορίες που ήθελε να μεταδώσει το άτομο που στέλνει το μήνυμα ακούγονται από το ηχείο.
Κατά τη μετάδοση ενός ηχητικού σήματος από τον ραδιοφωνικό σταθμό στον δέκτη, ενδέχεται να προκύψουν παρεμβολές τρίτων, η συχνότητα και το πλάτος μπορεί να αλλάξουν, κάτι που, φυσικά, θα επηρεάσει τους ήχους που παράγονται από τον ραδιοφωνικό δέκτη. Τέλος, τόσο ο πομπός όσο και ο δέκτης εισάγουν κάποιο σφάλμα κατά τη μετατροπή του σήματος. Επομένως, ο ήχος που αναπαράγεται από ένα αναλογικό ραδιόφωνο έχει πάντα κάποια παραμόρφωση. Η φωνή μπορεί να αναπαράγεται πλήρως, παρά τις αλλαγές, αλλά θα υπάρχει σφύριγμα ή ακόμα και κάποιο συριγμό στο παρασκήνιο που προκαλείται από παρεμβολές. Όσο λιγότερο αξιόπιστη είναι η λήψη, τόσο πιο δυνατά και πιο ευδιάκριτα θα είναι αυτά τα φαινόμενα εξωτερικού θορύβου. 
Επιπλέον, το επίγειο αναλογικό σήμα έχει πολύ ασθενή βαθμό προστασίας από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση. Για τους δημόσιους ραδιοφωνικούς σταθμούς αυτό, φυσικά, δεν έχει καμία διαφορά. Αλλά όταν χρησιμοποιούσατε τα πρώτα κινητά τηλέφωνα, υπήρχε μια δυσάρεστη στιγμή που σχετίζεται με το γεγονός ότι σχεδόν οποιοσδήποτε ραδιοφωνικός δέκτης τρίτου κατασκευαστή μπορούσε εύκολα να συντονιστεί στο επιθυμητό μήκος κύματος για να κρυφακούει την τηλεφωνική σας συνομιλία.
Για να προστατευθούν από αυτό, χρησιμοποιούν τη λεγόμενη «τόνωση» του σήματος ή, με άλλα λόγια, το σύστημα CTCSS (Continuous Tone-Coded Squelch System), ένα σύστημα μείωσης θορύβου κωδικοποιημένο με συνεχή τόνο ή ένα «φίλος/ σύστημα αναγνώρισης σήματος εχθρού», σχεδιασμένο να διαχωρίζει τους χρήστες που εργάζονται στο ίδιο εύρος συχνοτήτων, σε ομάδες. Οι χρήστες (ανταποκριτές) από την ίδια ομάδα μπορούν να ακούν ο ένας τον άλλον χάρη σε έναν κωδικό αναγνώρισης. Εξηγώντας ξεκάθαρα, η αρχή λειτουργίας αυτού του συστήματος είναι η εξής. Μαζί με τις μεταδιδόμενες πληροφορίες, ένα πρόσθετο σήμα (ή άλλος τόνος) αποστέλλεται επίσης μέσω του αέρα. Ο δέκτης, εκτός από το φορέα, αναγνωρίζει αυτόν τον τόνο με τις κατάλληλες ρυθμίσεις και λαμβάνει το σήμα. Εάν ο τόνος δεν έχει ρυθμιστεί στον ραδιοφωνικό δέκτη, τότε το σήμα δεν λαμβάνεται. Υπάρχει ένας αρκετά μεγάλος αριθμός προτύπων κρυπτογράφησης που διαφέρουν για διαφορετικούς κατασκευαστές.
Η αναλογική μετάδοση έχει τέτοια μειονεκτήματα. Εξαιτίας αυτών, για παράδειγμα, η τηλεόραση υπόσχεται να γίνει εντελώς ψηφιακή σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. 
Οι ψηφιακές επικοινωνίες και οι εκπομπές θεωρούνται πιο προστατευμένες από παρεμβολές και εξωτερικές επιρροές. Το θέμα είναι ότι όταν χρησιμοποιείται "ψηφιακό", το αναλογικό σήμα από το μικρόφωνο στο σταθμό εκπομπής κρυπτογραφείται σε ψηφιακό κωδικό. Όχι, φυσικά, μια ροή ψηφίων και αριθμών δεν απλώνεται στον περιβάλλοντα χώρο. Απλώς, ένας κωδικός ραδιοπαλμών εκχωρείται σε έναν ήχο συγκεκριμένης συχνότητας και έντασης. Η διάρκεια και η συχνότητα των παλμών είναι προκαθορισμένες - είναι το ίδιο τόσο για τον πομπό όσο και για τον δέκτη. Η παρουσία μιας ώθησης αντιστοιχεί σε ένα, η απουσία - μηδέν. Επομένως, μια τέτοια επικοινωνία ονομάζεται «ψηφιακή».
Μια συσκευή που μετατρέπει ένα αναλογικό σήμα σε ψηφιακό κωδικό ονομάζεται μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό (ADC). Και μια συσκευή εγκατεστημένη στον δέκτη που μετατρέπει τον κωδικό σε αναλογικό σήμα που αντιστοιχεί στη φωνή του φίλου σας στο ηχείο ενός κινητού τηλεφώνου GSM, που ονομάζεται μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό (DAC).
Κατά τη μετάδοση ψηφιακού σήματος, τα σφάλματα και οι παραμορφώσεις ουσιαστικά εξαλείφονται. Εάν η ώθηση γίνει λίγο ισχυρότερη, μεγαλύτερη ή το αντίστροφο, τότε θα εξακολουθεί να αναγνωρίζεται από το σύστημα ως μονάδα. Και το μηδέν θα παραμείνει μηδέν, ακόμα κι αν στη θέση του εμφανιστεί κάποιο τυχαίο αδύναμο σήμα. Για το ADC και το DAC, δεν υπάρχουν άλλες τιμές όπως 0,2 ή 0,9 - μόνο μηδέν και ένα. Επομένως, οι παρεμβολές δεν έχουν σχεδόν καμία επίδραση στις ψηφιακές επικοινωνίες και τις εκπομπές.
Επιπλέον, το "ψηφιακό" είναι επίσης πιο προστατευμένο από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση. Εξάλλου, για να αποκρυπτογραφήσει ένα σήμα το DAC μιας συσκευής, πρέπει να «γνωρίζει» τον κωδικό αποκρυπτογράφησης. Το ADC, μαζί με το σήμα, μπορεί επίσης να μεταδώσει την ψηφιακή διεύθυνση της συσκευής που έχει επιλεγεί ως δέκτης. Έτσι, ακόμη και αν το ραδιοσήμα υποκλαπεί, δεν μπορεί να αναγνωριστεί λόγω της απουσίας τουλάχιστον μέρους του κωδικού. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τις επικοινωνίες.
Ετσι, διαφορές μεταξύ ψηφιακών και αναλογικών σημάτων:
1) Ένα αναλογικό σήμα μπορεί να παραμορφωθεί από παρεμβολές και ένα ψηφιακό σήμα μπορεί είτε να φράξει εντελώς από παρεμβολές είτε να φτάσει χωρίς παραμόρφωση. Το ψηφιακό σήμα είτε είναι σίγουρα παρόν είτε απουσιάζει εντελώς (είτε μηδέν είτε ένα).
2) Το αναλογικό σήμα είναι προσβάσιμο σε όλες τις συσκευές που λειτουργούν με την ίδια αρχή με τον πομπό. Το ψηφιακό σήμα προστατεύεται με ασφάλεια από έναν κωδικό και είναι δύσκολο να υποκλαπεί εάν δεν προορίζεται για εσάς. 
Εκτός από τους αμιγώς αναλογικούς και αμιγώς ψηφιακούς σταθμούς, υπάρχουν και ραδιοφωνικοί σταθμοί που υποστηρίζουν τόσο αναλογική όσο και ψηφιακή λειτουργία. Έχουν σχεδιαστεί για τη μετάβαση από τις αναλογικές στις ψηφιακές επικοινωνίες.
Έτσι, έχοντας στη διάθεσή σας έναν στόλο αναλογικών ραδιοφωνικών σταθμών, μπορείτε σταδιακά να μεταβείτε σε ένα πρότυπο ψηφιακής επικοινωνίας.
Για παράδειγμα, αρχικά κατασκευάσατε ένα σύστημα επικοινωνίας στους ραδιοφωνικούς σταθμούς Baikal 30.
Να σας θυμίσω ότι πρόκειται για αναλογικό σταθμό με 16 κανάλια. 
Αλλά ο χρόνος περνά και ο σταθμός παύει να σας ταιριάζει ως χρήστη. Ναι, είναι αξιόπιστο, ναι, ισχυρό και με καλή μπαταρία έως 2600 mAh. Αλλά όταν επεκτείνεται ο στόλος των ραδιοφωνικών σταθμών κατά περισσότερα από 100 άτομα, και ειδικά όταν εργάζονται σε ομάδες, τα 16 κανάλια του αρχίζουν να είναι ανεπαρκή.
Δεν χρειάζεται να ξεμείνετε αμέσως και να αγοράσετε ψηφιακούς ραδιοφωνικούς σταθμούς. Οι περισσότεροι κατασκευαστές εισάγουν σκόπιμα ένα μοντέλο με λειτουργία αναλογικής μετάδοσης.
Δηλαδή, μπορείτε σταδιακά να μεταβείτε, για παράδειγμα, στο Baikal -501 ή στο Vertex-EVX531 ενώ διατηρείτε το υπάρχον σύστημα επικοινωνίας σε κατάσταση λειτουργίας.
Τα πλεονεκτήματα μιας τέτοιας μετάβασης είναι αναμφισβήτητα.
Παίρνετε ένα σταθμό εργασίας
1) περισσότερο (στην ψηφιακή λειτουργία υπάρχει λιγότερη κατανάλωση.)
2) Έχοντας περισσότερες λειτουργίες (ομαδική κλήση, μοναχικός εργαζόμενος)
3) 32 κανάλια μνήμης.
Δηλαδή, στην πραγματικότητα δημιουργείτε αρχικά βάσεις δεδομένων 2 καναλιών. Για νέους αγορασμένους σταθμούς (ψηφιακά κανάλια) και βάση καναλιών βοήθειας με υπάρχοντες σταθμούς (αναλογικά κανάλια). Σταδιακά, καθώς αγοράζετε εξοπλισμό, θα μειώσετε τον στόλο των ραδιοφωνικών σταθμών της δεύτερης τράπεζας και θα αυξήσετε τον στόλο της πρώτης.
Τελικά, θα πετύχετε τον στόχο σας - να μεταφέρετε ολόκληρη τη βάση σας σε ένα πρότυπο ψηφιακής επικοινωνίας.
Μια καλή προσθήκη και επέκταση σε οποιαδήποτε βάση μπορεί να είναι ο ψηφιακός επαναλήπτης Yaesu Fusion DR-1 
Αυτός είναι ένας επαναλήπτης διπλής ζώνης (144/430 MHz) που υποστηρίζει αναλογική επικοινωνία FM, καθώς και ψηφιακό πρωτόκολλο ταυτόχρονα System Fusion
εντός του εύρους συχνοτήτων των 12,5 kHz. Είμαστε βέβαιοι ότι η εισαγωγή του πιο πρόσφατου DR-1Xθα είναι η αυγή του νέου και εντυπωσιακού πολυλειτουργικού μας συστήματος System Fusion.
Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά System Fusion
είναι μια συνάρτηση AMS (Αυτόματη επιλογή λειτουργίας), το οποίο αναγνωρίζει αμέσως εάν λαμβάνεται σήμα σε λειτουργία V/D, λειτουργία φωνής ή λειτουργία δεδομένων FR αναλογικό FM ή ψηφιακό C4FM και μεταβαίνει αυτόματα στο κατάλληλο. Έτσι, χάρη στους ψηφιακούς πομποδέκτες μας FT1DRΚαι FTM-400DRSystem Fusion
Για να διατηρήσετε την επικοινωνία με αναλογικούς ραδιοφωνικούς σταθμούς FM, δεν χρειάζεται πλέον να αλλάζετε χειροκίνητα λειτουργίες κάθε φορά.
Σε επαναλήπτη DR-1X, AMSμπορεί να ρυθμιστεί έτσι ώστε το εισερχόμενο ψηφιακό σήμα C4FM να μετατρέπεται σε αναλογικό FM και να αναμεταδίδεται, επιτρέποντας έτσι την επικοινωνία μεταξύ ψηφιακού και αναλογικού πομποδέκτη. AMSμπορεί επίσης να ρυθμιστεί ώστε να αναμεταδίδει αυτόματα την εισερχόμενη λειτουργία στην έξοδο, επιτρέποντας στους ψηφιακούς και αναλογικούς χρήστες να μοιράζονται έναν μόνο επαναλήπτη.
Μέχρι τώρα, οι επαναλήπτες FM χρησιμοποιούνταν μόνο για παραδοσιακές επικοινωνίες FM και οι ψηφιακοί επαναλήπτες μόνο για ψηφιακές επικοινωνίες. Ωστόσο, τώρα απλώς αντικαθιστώντας τον συμβατικό αναλογικό αναμεταδότη FM με DR-1X,μπορείτε να συνεχίσετε να χρησιμοποιείτε κανονικές επικοινωνίες FM, αλλά και να χρησιμοποιείτε επαναλήπτη για πιο προηγμένες ψηφιακές ραδιοφωνικές επικοινωνίες System Fusion
. Άλλα περιφερειακά όπως διπλής όψης και ενισχυτής κ.λπ. μπορείτε να συνεχίσετε να το χρησιμοποιείτε ως συνήθως.
Αναλυτικότερα χαρακτηριστικά του εξοπλισμού μπορείτε να δείτε στον ιστότοπο στην ενότητα προϊόντων
Οποιοδήποτε σήμα, αναλογικό ή ψηφιακό, είναι μια ηλεκτρομαγνητική ταλάντωση που διαδίδεται σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, ανάλογα με το σήμα που εκπέμπεται, η συσκευή που λαμβάνει αυτό το σήμα το μεταφράζει σε κείμενο, γραφικές ή ακουστικές πληροφορίες που είναι βολικές για αντίληψη από τον χρήστη ή τη συσκευή εαυτό. Για παράδειγμα, ένα τηλεοπτικό ή ραδιοφωνικό σήμα, ένας πύργος ή ένας ραδιοφωνικός σταθμός μπορεί να μεταδώσει τόσο αναλογικό όσο και, προς το παρόν, ψηφιακό σήμα. Η συσκευή λήψης, λαμβάνοντας αυτό το σήμα, το μετατρέπει σε εικόνα ή ήχο, συμπληρώνοντάς το με πληροφορίες κειμένου (σύγχρονοι ραδιοφωνικοί δέκτες).
Ο ήχος μεταδίδεται σε αναλογική μορφή και, μέσω της συσκευής λήψης, μετατρέπεται σε ηλεκτρομαγνητικές δονήσεις, και όπως ήδη αναφέρθηκε, οι δονήσεις διαδίδονται σε μια ορισμένη συχνότητα. Όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα του ήχου, τόσο υψηλότεροι θα είναι οι κραδασμοί, πράγμα που σημαίνει ότι ο ήχος εξόδου θα είναι πιο δυνατός. Σε γενικές γραμμές, ένα αναλογικό σήμα διαδίδεται συνεχώς, ενώ ένα ψηφιακό σήμα διαδίδεται κατά διαστήματα (διακριτά).
Δεδομένου ότι το αναλογικό σήμα διαδίδεται συνεχώς, οι ταλαντώσεις αθροίζονται και εμφανίζεται μια φέρουσα συχνότητα στην έξοδο, η οποία σε αυτή την περίπτωση είναι η κύρια και ο δέκτης συντονίζεται σε αυτήν. Στον ίδιο τον δέκτη, αυτή η συχνότητα διαχωρίζεται από άλλες δονήσεις, οι οποίες ήδη μετατρέπονται σε ήχο. Τα προφανή μειονεκτήματα της μετάδοσης με χρήση αναλογικού σήματος περιλαμβάνουν μεγάλη ποσότητα παρεμβολών, χαμηλή ασφάλεια του μεταδιδόμενου σήματος, καθώς και μεγάλη ποσότητα μεταδιδόμενων πληροφοριών, μερικές από τις οποίες είναι περιττές.
Αν μιλάμε για ψηφιακό σήμα, όπου τα δεδομένα μεταδίδονται διακριτά, αξίζει να επισημάνουμε τα προφανή πλεονεκτήματά του:
- υψηλό επίπεδο προστασίας των μεταδιδόμενων πληροφοριών λόγω της κρυπτογράφησης τους·
- ευκολία λήψης ψηφιακού σήματος.
- απουσία εξωτερικού «θορύβου»·
- Η ψηφιακή μετάδοση μπορεί να παρέχει τεράστιο αριθμό καναλιών.
- υψηλή ποιότητα μετάδοσης - το ψηφιακό σήμα παρέχει φιλτράρισμα λαμβανόμενων δεδομένων.
Για τη μετατροπή ενός αναλογικού σήματος σε ψηφιακό σήμα και αντίστροφα, χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές - ένας μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό (ADC) και ένας μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό (DAC). Το ADC εγκαθίσταται στον πομπό, το DAC είναι εγκατεστημένο στον δέκτη και μετατρέπει το διακριτό σήμα σε αναλογικό.
Όσον αφορά την ασφάλεια, γιατί ένα ψηφιακό σήμα είναι πιο ασφαλές από ένα αναλογικό; Το ψηφιακό σήμα μεταδίδεται σε κρυπτογραφημένη μορφή και η συσκευή που λαμβάνει το σήμα πρέπει να έχει κωδικό για την αποκρυπτογράφηση του σήματος. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι το ADC μπορεί επίσης να μεταδώσει την ψηφιακή διεύθυνση του δέκτη, εάν το σήμα υποκλαπεί, θα είναι αδύνατο να το αποκρυπτογραφήσει πλήρως, καθώς λείπει μέρος του κώδικα - αυτή η προσέγγιση χρησιμοποιείται ευρέως στις κινητές επικοινωνίες.
Συνοψίζοντας, η κύρια διαφορά μεταξύ ενός αναλογικού και ψηφιακού σήματος είναι η δομή του μεταδιδόμενου σήματος. Τα αναλογικά σήματα είναι μια συνεχής ροή ταλαντώσεων με ποικίλο πλάτος και συχνότητα. Ένα ψηφιακό σήμα αποτελείται από διακριτές ταλαντώσεις, οι τιμές των οποίων εξαρτώνται από το μέσο εκπομπής.
Τα ψηφιακά ηλεκτρονικά αντικαθιστούν πλέον όλο και περισσότερο τα παραδοσιακά αναλογικά ηλεκτρονικά. Οι κορυφαίες εταιρείες που παράγουν μεγάλη ποικιλία ηλεκτρονικού εξοπλισμού ανακοινώνουν όλο και περισσότερο την πλήρη μετάβαση στην ψηφιακή τεχνολογία.
Η πρόοδος στην τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρονικών τσιπ έχει εξασφαλίσει την ταχεία ανάπτυξη της ψηφιακής τεχνολογίας και συσκευών. Η χρήση ψηφιακών μεθόδων επεξεργασίας και μετάδοσης σήματος μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα των γραμμών επικοινωνίας. Οι ψηφιακές μέθοδοι επεξεργασίας σήματος και μεταγωγής στην τηλεφωνία καθιστούν δυνατή τη μείωση του βάρους και των χαρακτηριστικών μεγέθους των συσκευών μεταγωγής πολλές φορές, αυξάνουν την αξιοπιστία της επικοινωνίας και εισάγουν πρόσθετη λειτουργικότητα.
Η εμφάνιση μικροεπεξεργαστών υψηλής ταχύτητας, τσιπ μνήμης τυχαίας πρόσβασης μεγάλου όγκου και μικρού μεγέθους συσκευών αποθήκευσης πληροφοριών σε σκληρά μέσα μεγάλου όγκου κατέστησαν δυνατή τη δημιουργία αρκετά φθηνών καθολικών προσωπικών ηλεκτρονικών υπολογιστών (υπολογιστές), οι οποίοι έχουν βρει πολύ ευρεία εφαρμογή στην καθημερινή ζωή και την παραγωγή.
Η ψηφιακή τεχνολογία είναι απαραίτητη σε συστήματα τηλεσηματοδότησης και τηλεχειρισμού που χρησιμοποιούνται στην αυτοματοποιημένη παραγωγή, στον έλεγχο απομακρυσμένων αντικειμένων, για παράδειγμα, διαστημόπλοια, αντλιοστάσια βενζίνης κ.λπ. Η ψηφιακή τεχνολογία έχει επίσης λάβει ισχυρή θέση στα ηλεκτρικά και ραδιοφωνικά συστήματα μέτρησης. Οι σύγχρονες συσκευές εγγραφής και αναπαραγωγής σημάτων είναι επίσης αδιανόητες χωρίς τη χρήση ψηφιακών συσκευών. Οι ψηφιακές συσκευές χρησιμοποιούνται ευρέως για τον έλεγχο οικιακών συσκευών.
Είναι πολύ πιθανό οι ψηφιακές συσκευές να κυριαρχήσουν στην αγορά ηλεκτρονικών στο μέλλον.
Αρχικά, ας δώσουμε μερικούς βασικούς ορισμούς.
Σήμαείναι κάθε φυσικό μέγεθος (για παράδειγμα, θερμοκρασία, πίεση αέρα, ένταση φωτός, ένταση ρεύματος κ.λπ.) που αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Χάρη σε αυτή τη χρονική αλλαγή, το σήμα μπορεί να μεταφέρει κάποιες πληροφορίες.
Ηλεκτρικό σήμαείναι ένα ηλεκτρικό μέγεθος (για παράδειγμα, τάση, ρεύμα, ισχύς) που αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Όλα τα ηλεκτρονικά λειτουργούν κυρίως με ηλεκτρικά σήματα, αν και πιο πρόσφατα χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο φωτεινά σήματα, τα οποία αντιπροσωπεύουν χρονικά μεταβαλλόμενη ένταση φωτός.
Αναλογικό σήμαείναι ένα σήμα που μπορεί να λάβει οποιαδήποτε τιμή εντός ορισμένων ορίων (για παράδειγμα, η τάση μπορεί να αλλάξει ομαλά από μηδέν σε δέκα βολτ). Οι συσκευές που λειτουργούν μόνο με αναλογικά σήματα ονομάζονται αναλογικές συσκευές.
Ψηφιακό σήμαείναι ένα σήμα που μπορεί να πάρει μόνο δύο τιμές (μερικές φορές τρεις τιμές). Επιπλέον, επιτρέπονται ορισμένες αποκλίσεις από αυτές τις τιμές (Εικ. 1.1). Για παράδειγμα, η τάση μπορεί να πάρει δύο τιμές: από 0 έως 0,5 V (στάθμη μηδέν) ή από 2,5 έως 5 V (στάθμη μονάδας). Οι συσκευές που λειτουργούν αποκλειστικά με ψηφιακά σήματα ονομάζονται ψηφιακές συσκευές.
Στη φύση, σχεδόν όλα τα σήματα είναι αναλογικά, δηλαδή αλλάζουν συνεχώς εντός ορισμένων ορίων. Αυτός είναι ο λόγος που οι πρώτες ηλεκτρονικές συσκευές ήταν αναλογικές. Μετέτρεψαν τα φυσικά μεγέθη σε τάση ή ρεύμα ανάλογο με αυτά, έκαναν κάποιες πράξεις σε αυτά και μετά έκαναν αντίστροφες μετατροπές σε φυσικά μεγέθη. Για παράδειγμα, η φωνή ενός ατόμου (δονήσεις αέρα) μετατρέπεται σε ηλεκτρικούς κραδασμούς χρησιμοποιώντας ένα μικρόφωνο, στη συνέχεια αυτά τα ηλεκτρικά σήματα ενισχύονται από έναν ηλεκτρονικό ενισχυτή και, χρησιμοποιώντας ένα ακουστικό σύστημα, μετατρέπονται ξανά σε δονήσεις αέρα, σε πιο δυνατό ήχο.
Ρύζι. 1.1. Ηλεκτρικά σήματα: αναλογικά (αριστερά) και ψηφιακά (δεξιά).
Όλες οι λειτουργίες που εκτελούνται από ηλεκτρονικές συσκευές σε σήματα μπορούν να χωριστούν σε τρεις μεγάλες ομάδες:
Επεξεργασία (ή μετατροπή).
Αναμετάδοση;
Αποθήκευση.
Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, τα χρήσιμα σήματα παραμορφώνονται από παρασιτικά σήματα - θόρυβος, παρεμβολές, παρεμβολές. Επιπλέον, κατά την επεξεργασία σημάτων (για παράδειγμα, κατά την ενίσχυση, το φιλτράρισμα), το σχήμα τους παραμορφώνεται επίσης λόγω της ατέλειας και της ατέλειας των ηλεκτρονικών συσκευών. Και όταν μεταδίδεται σε μεγάλες αποστάσεις και κατά την αποθήκευση, τα σήματα εξασθενούν επίσης.
Ρύζι. 1.2. Παραμόρφωση από θόρυβο και παρεμβολή αναλογικού σήματος (αριστερά) και ψηφιακού σήματος (δεξιά).
Στην περίπτωση των αναλογικών σημάτων, όλα αυτά υποβαθμίζουν σημαντικά το χρήσιμο σήμα, αφού επιτρέπονται όλες οι τιμές του (Εικ. 1.2). Επομένως, κάθε μετατροπή, κάθε ενδιάμεση αποθήκευση, κάθε μετάδοση μέσω καλωδίου ή αέρα υποβαθμίζει το αναλογικό σήμα, μερικές φορές ακόμη και στο σημείο της πλήρους καταστροφής του. Πρέπει επίσης να λάβουμε υπόψη ότι όλοι οι θόρυβοι, οι παρεμβολές και οι παρεμβολές είναι θεμελιωδώς αδύνατο να υπολογιστούν με ακρίβεια, επομένως είναι απολύτως αδύνατο να περιγραφεί με ακρίβεια η συμπεριφορά οποιωνδήποτε αναλογικών συσκευών. Επιπλέον, με την πάροδο του χρόνου, οι παράμετροι όλων των αναλογικών συσκευών αλλάζουν λόγω γήρανσης των στοιχείων, επομένως τα χαρακτηριστικά αυτών των συσκευών δεν παραμένουν σταθερά.
Σε αντίθεση με τα αναλογικά σήματα, τα ψηφιακά σήματα, τα οποία έχουν μόνο δύο επιτρεπόμενες τιμές, προστατεύονται πολύ καλύτερα από θόρυβο, παρεμβολές και παρεμβολές. Μικρές αποκλίσεις από τις επιτρεπόμενες τιμές δεν παραμορφώνουν με κανέναν τρόπο το ψηφιακό σήμα, καθώς υπάρχουν πάντα ζώνες επιτρεπόμενων αποκλίσεων (Εικ. 1.2). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ψηφιακά σήματα επιτρέπουν πολύ πιο περίπλοκη και πολλαπλών σταδίων επεξεργασία, πολύ μεγαλύτερη αποθήκευση χωρίς απώλειες και πολύ υψηλότερη ποιότητα μετάδοσης από τα αναλογικά σήματα. Επιπλέον, η συμπεριφορά των ψηφιακών συσκευών μπορεί πάντα να υπολογιστεί και να προβλεφθεί με απόλυτη ακρίβεια. Οι ψηφιακές συσκευές είναι πολύ λιγότερο επιρρεπείς στη γήρανση, καθώς μικρές αλλαγές στις παραμέτρους τους δεν επηρεάζουν με κανέναν τρόπο τη λειτουργία τους. Επιπλέον, οι ψηφιακές συσκευές σχεδιάζονται και διορθώνονται ευκολότερα. Είναι σαφές ότι όλα αυτά τα πλεονεκτήματα διασφαλίζουν την ταχεία ανάπτυξη των ψηφιακών ηλεκτρονικών.
Ωστόσο, τα ψηφιακά σήματα έχουν επίσης ένα σημαντικό μειονέκτημα. Το γεγονός είναι ότι ένα ψηφιακό σήμα πρέπει να παραμείνει σε κάθε επιτρεπόμενο επίπεδο για τουλάχιστον κάποιο ελάχιστο χρονικό διάστημα, διαφορετικά θα είναι αδύνατο να το αναγνωρίσει. Και ένα αναλογικό σήμα μπορεί να λάβει οποιαδήποτε τιμή σε απειροελάχιστο χρόνο. Μπορούμε να το πούμε αλλιώς: ένα αναλογικό σήμα ορίζεται σε συνεχή χρόνο (δηλαδή σε οποιοδήποτε σημείο του χρόνου), και ένα ψηφιακό σήμα ορίζεται σε διακριτό χρόνο (δηλαδή, μόνο σε επιλεγμένα χρονικά σημεία). Επομένως, η μέγιστη δυνατή απόδοση των αναλογικών συσκευών είναι πάντα θεμελιωδώς μεγαλύτερη από αυτή των ψηφιακών συσκευών. Οι αναλογικές συσκευές μπορούν να χειριστούν πιο γρήγορα μεταβαλλόμενα σήματα από τις ψηφιακές. Η ταχύτητα επεξεργασίας και μετάδοσης πληροφοριών από μια αναλογική συσκευή μπορεί πάντα να είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα επεξεργασίας και μετάδοσής της από μια ψηφιακή συσκευή.
Επιπλέον, ένα ψηφιακό σήμα μεταδίδει πληροφορίες μόνο σε δύο επίπεδα και αλλάζοντας ένα από τα επίπεδα του σε ένα άλλο, ενώ ένα αναλογικό μεταδίδει επίσης πληροφορίες με κάθε τρέχουσα τιμή του επιπέδου του, δηλαδή είναι πιο χωρητικό όσον αφορά τη μετάδοση πληροφοριών. Επομένως, για τη μετάδοση της ποσότητας χρήσιμων πληροφοριών που περιέχονται σε ένα αναλογικό σήμα, είναι πιο συχνά απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν πολλά ψηφιακά σήματα (συνήθως από 4 έως 16).
Επιπλέον, όπως ήδη αναφέρθηκε, στη φύση όλα τα σήματα είναι αναλογικά, δηλαδή για τη μετατροπή τους σε ψηφιακά σήματα και για την αντίστροφη μετατροπή απαιτείται η χρήση ειδικού εξοπλισμού (μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό και ψηφιακό σε αναλογικό). . Έτσι, τίποτα δεν παρέχεται δωρεάν, και το τίμημα για τα οφέλη των ψηφιακών συσκευών μπορεί μερικές φορές να είναι απαράδεκτα υψηλό.
