Digitální televize je nyní rozšířena na většině území země. Novější televizory přijímají kvalitní digitální signál samostatně, starší televizory jej přijímají pomocí speciálního set top boxu. Jaký je rozdíl mezi starým analogovým a novým digitálním signálem? To je pro mnoho lidí nejasné a je třeba to vysvětlit.
Obsah
Typy signálů
Signál je změna fyzikální veličiny v čase a prostoru. Jsou to v podstatě kódy pro komunikaci v informačním a řídicím prostředí. Graficky lze jakýkoli signál znázornit jako funkci. Čáru v grafu lze použít k určení typu a vlastností signálu. Analogový bude vypadat jako spojitá křivka, digitální jako přerušovaná obdélníková čára skákající od nuly do jedničky. Vše, co vidíme očima a slyšíme ušima, je analogový signál.
Analogový signál
Zrak, sluch, chuť, čich a hmat k nám přicházejí jako analogové signály. Mozek dává orgánům příkazy a přijímá od nich informace v analogové podobě. V přírodě se všechny informace přenášejí pouze tímto způsobem.
V elektronice je analogový signál založen na přenosu elektrické energie. Určitá napětí odpovídají frekvenci a amplitudě zvuku, barvě a jasu světla obrazu atd. To znamená, že barva, zvuk nebo informace jsou analogické elektrickému napětí.
Například .Přiložme určité napětí k barvám modré 2 V, červené 3 V a zelené 4 V. Změníme napětí a na obrazovce se objeví obraz v odpovídající barvě.
Nezáleží na tom, zda je signál vysílán po drátě nebo rádiem. Vysílač vysílá nepřetržitě a přijímač zpracovává analogovou formu informace. Přijímač převádí napětí na odpovídající zvuk nebo barvu tím, že přijímá nepřetržitý elektrický nebo rádiový signál přes rozhlasové vlny. Na obrazovce se zobrazí obraz nebo se z reproduktoru ozve zvuk.
Diskrétní signál
Podstata signálu spočívá v jeho názvu. Diskrétní z latiny discretuscož znamená nespojitý (rozdělený). Lze říci, že diskrétní opakuje amplitudu analogového, ale z hladké křivky se stává křivka stupňovitá. Mění se buď v čase, přičemž zůstává kontinuální co do velikosti, nebo v úrovni, přičemž není diskontinuální v čase.
Diskrétní signál tak bude mít po určitou dobu (například milisekundu nebo sekundu) určitou nastavenou hodnotu. Na konci této doby se prudce změní nahoru nebo dolů a zůstane tak po další milisekundu nebo sekundu. Zůstane tak po nepřetržitou dobu. Diskrétní je tedy převedený analog. To znamená, že je na půli cesty k digitálnímu vysílání.
Digitální signál
Po diskrétním je dalším krokem převodu analogového signálu digitální signál. Hlavním rysem je, že buď tam je, nebo není. Všechny informace jsou převedeny na časově a velikostně omezené signály. Signály digitální datové technologie jsou kódovány nulou a jedničkou v různých variantách. Základem je bit, který nabývá jedné z těchto hodnot. Bit pochází z anglického binary digit neboli binární číslice.
Jeden bit má však omezenou schopnost přenášet informace, a proto se spojují do bloků. Čím více bitů je v jednom bloku, tím více informací nese. Digitální technologie používá bity spojené do bloků násobků 8. 8bitový blok se nazývá bajt. Jeden bajt je sice malá hodnota, ale už se do něj dají uložit zašifrované informace o všech písmenech abecedy. Přidáním pouhého jednoho bitu se však počet kombinací nuly a jedničky zdvojnásobí. Zatímco 8 bitů umožňuje 256 kódování, 16 bitů jich umožňuje 65536. A kilobajt nebo 1024 bajtů není vůbec malé číslo.
POZOR! Není chybou, že 1 KB se rovná 1024 bajtům. Tento způsob je v binárním počítačovém prostředí přijatý. Ve světě se však běžně používá desítková číselná soustava, kde kilo znamená 1000. Proto existuje také desetinný KB, který se rovná 1000 bajtům.
Velké množství informací je uloženo ve velkém počtu spojovaných bajtů, čím více kombinací 1 a 0, tím více je zakódováno. Takže v 5 - 10 MB (5000 - 10000 KB) máme kvalitní data o hudebních skladbách. Pokud se posunete dále, v 1000 MB již máte zakódovaná filmová data.
Protože jsou však všechny informace kolem nás analogové, potřebujeme nějaké úsilí a nějaké zařízení, abychom je převedli do digitální podoby. Za tímto účelem byl vynalezen DSP (digitální signálový procesor) neboli DSP (digital signal processor). Takový procesor má každé digitální zařízení. První se objevily už v 70. letech minulého století. Techniky a algoritmy se mění a zdokonalují, ale princip zůstává stejný - převod analogových dat na digitální.
Zpracování a přenos digitálního signálu závisí na vlastnostech procesoru - přenosové rychlosti a rychlosti. Čím vyšší je přenosová rychlost, tím lepší je signál. Rychlost se udává v milionech instrukcí za sekundu (MIPS) a dobrý procesor má několik desítek MIPS. Rychlost určuje, kolik jedniček a nul dokáže zařízení "nacpat" do jedné sekundy a kvalitně přenášet spojitou křivku analogového signálu. Na tom závisí realističnost televizního obrazu. televize a zvuk z reproduktorů.
Rozdíl mezi diskrétním a digitálním signálem
O Morseově abecedě slyšel snad každý. Vynalezl ji umělec Samuel Morse, další inovátoři ji zdokonalili a všichni ji používali. Jedná se o způsob přenosu textu, kdy tečky a pomlčky kódují písmena. Zjednodušeně se toto kódování nazývá morseovka. Dlouho se používal v telegrafu a pro přenos informací rádiem. Lze ji také signalizovat pomocí reflektoru nebo svítilny.
Kód morseovky závisí pouze na samotném znaku. Nezávisí na délce trvání ani na objemu (síle). Bez ohledu na to, jak silně stisknete klávesu (blikání baterky), jsou vnímány pouze dvě varianty - tečka a pomlčka. Je možné pouze zvýšit přenosovou rychlost. Objem ani doba trvání se nezohledňují. Hlavní je, aby byl signál přijat.
Totéž platí pro digitální signál. Důležité je zakódovat data pomocí 0 a 1. Přijímač musí rozlišit pouze kombinaci nul a jedniček. Nezáleží na tom, jak hlasitý nebo jak dlouhý je každý signál. Důležité je získat nuly a jedničky. To je podstata digitální technologie.
Diskrétní signál se získá zakódováním hlasitosti (jasu) a doby trvání každé tečky a pomlčky nebo 0 a 1. V tomto případě existuje více možností kódování, ale také více nejasností. Hlasitost a doba trvání nemusí být zřetelná. To je rozdíl mezi digitálními a diskrétními signály. Digitál je generován a vnímán jednoznačně, diskrétně s odchylkami.
Srovnání digitálních a analogových signálů
Signál televizní nebo mobilní stanice může být přenášen v digitální i analogové podobě. Například zvuk a obraz jsou analogové signály. Mikrofon a kamera snímají okolní realitu a převádějí ji na elektromagnetické vlny. Frekvence výstupních kmitů závisí na frekvenci zvuku a světla a amplituda přenosu závisí na hlasitosti a jasu.
Obraz a zvuk převedený na elektromagnetické kmitání se šíří do prostoru pomocí přenosové antény. Přijímač tento proces obrátí a převede elektromagnetické vlny na zvuk a obraz.
Šíření elektromagnetických vibrací ve vzduchu brání mraky, bouřky, terén, průmyslové elektrické rušení, sluneční vítr a další rušivé vlivy. Frekvence a amplituda jsou často zkreslené a signál z vysílače do přijímače se mění.
Hlas a obraz analogového signálu je reprodukován se zkreslením způsobeným interferencí a na pozadí jsou reprodukovány sykavky, skřeky a barevné zkreslení. Čím horší je příjem, tím výraznější jsou tyto vedlejší efekty. Pokud je však signál přijat, je alespoň vidět a slyšet.
Při digitálním přenosu jsou obraz a zvuk před vysíláním digitalizovány a k přijímači se dostanou bez zkreslení. Vliv vnějších faktorů je minimální. Zvuk a barva jsou kvalitní nebo žádné. Signál zaručeně dosáhne přijímače na určitou vzdálenost. Pro přenos na velké vzdálenosti je však zapotřebí několik opakovačů. Proto se pro přenos mobilního signálu umísťují antény co nejblíže k sobě.
Dobrým příkladem rozdílu mezi oběma typy signálů je srovnání starého drátového telefonu a moderní mobilní sítě.
Drátová telefonie nefunguje vždy dobře ani ve stejné lokalitě. Volání na druhý konec země je zkouškou hlasivek a sluchu. Musíte křičet a naslouchat, abyste se dočkali odpovědi. Šumy a rušení jsou odfiltrovány našimi ušima, chybějící a zkreslená slova interpretujeme my. Zvuk, i když špatný, je tam.
Zvuk v mobilní síti můžete slyšet i z druhé polokoule. Digitalizovaný signál je vysílán a přijímán bez zkreslení. Ani to však není bez chyb. V případě závad není zvuk slyšet vůbec. Vypadávají písmena, slova i celé věty. Naštěstí je to vzácné.
U analogové a digitální televize je to zhruba stejné. Analogové vysílání využívá signál náchylný k rušení, má omezenou kvalitu a jeho potenciál pro rozvoj je již vyčerpán. Digitální technologie nezkresluje, poskytuje vynikající kvalitu zvuku a obrazu a neustále se zdokonaluje.
Výhody a nevýhody různých typů signálů
Analogový přenos signálu se od svého vynálezu výrazně zdokonalil. Již dlouho se používá k přenosu informací, zvuku a obrazu. Přes mnohá vylepšení si zachovává všechny své nedostatky - šum a zkreslení při přenosu informací. Hlavním argumentem pro přechod na jiný systém výměny dat však byl strop kvality přenášeného signálu. Analogový systém nedokáže pojmout objem moderních dat.
Díky zdokonaleným metodám záznamu a ukládání, zejména u videoobsahu, se analogové technologie staly minulostí. Jedinou výhodou analogového zpracování dat je prozatím široká dostupnost a nízká cena zařízení. Ve všech ostatních ohledech je analogové vysílání horší než digitální.
Příklady digitálního a analogového přenosu signálu
Digitální technologie postupně vytlačuje analogovou technologii a je již široce využívána ve všech oblastech života. Často si toho ani nevšimneme a digitální technologie jsou všude.
Výpočetní technika
První analogové počítače vznikly ve 30. letech 20. století. Jednalo se o poměrně primitivní zařízení pro vysoce specializované úkoly. Analogové počítače se objevily ve 40. letech 20. století a v 60. letech se začaly hojně používat.
Byly neustále zdokonalovány, ale postupně s rostoucím množstvím zpracovávaných informací ustupovaly digitálním zařízením. Analogové počítače jsou vhodné pro automatické řízení výrobních procesů, protože okamžitě reagují na změny příchozích dat. Provozní rychlost je však pomalá a množství dat je omezené. Proto se analogové signály používají pouze v některých místních sítích. Ty se používají především k monitorování a řízení výrobních procesů. Vstupními informacemi jsou teplota, vlhkost, tlak, rychlost větru a podobné údaje.
V některých případech se analogové počítače používají k řešení problémů, kde přesnost výměny výpočetních dat není tak důležitá jako u digitálních počítačů.
Na začátku 21. století analogový signál ustoupil digitální technologii. Ve výpočetní technice se smíšené digitální a analogové signály používají pouze pro zpracování dat na některých čipech.
Záznam zvuku a telefonování
Vinylové desky a magnetické pásky jsou dva významní zástupci analogového signálu pro reprodukci zvuku. Obě se stále vyrábějí a někteří znalci je poptávají. Mnoho hudebníků se domnívá, že bohatého a autentického zvuku lze dosáhnout pouze nahráváním alba na magnetofonový pásek. Milovníci hudby rádi poslouchají disky s charakteristickým šumem a praskáním. Od roku 1972 jsou k dispozici magnetofony s digitálním záznamem na magnetickou pásku, které se však kvůli vysoké ceně a velkým rozměrům příliš nerozšířily. Používají se pouze v profesionálních nahrávacích aplikacích.
Dalším příkladem analogových a digitálních signálů při záznamu zvuku jsou mixážní pulty a zvukové syntezátory. Většinou se používají digitální zařízení a používání analogových zařízení je dáno zvykem a předsudky. Domníváme se, že digitální nahrávání stále ještě nedosáhlo tohoto všeobjímajícího účinku přenosu hudby. A to je vlastní pouze analogovému signálu.
Na druhou stranu si mladší lidé nedokážou představit hudbu bez souborů MP3 uložených v telefonech, USB pamětech a počítačích. A online služby poskytují přístup ke svým úložištím s miliony digitálních nahrávek.
Telefonování se posunulo ještě dál. Digitální mobilní telefonie již téměř nahradila drátovou telefonii. Ta je přenechána vládním agenturám, zdravotnickým zařízením a podobným organizacím. Většina z nich si už nedokáže představit život bez mobilu a to, jak být připoután k drátu. Mobilní komunikace, páteř přenosu dat, v níž digitální signál spolehlivě spojuje účastníky po celém světě.
Elektrická měření
Digitální zpracování a přenos dat je v elektrických měřeních pevně zakotveno. Elektronické osciloskopy, voltmetry a ampérmetry, víceměřicí zařízení. Všechny přístroje, u nichž se informace zobrazují elektronicky, používají k přenosu měření digitální signál. V domácnosti se s nimi nejčastěji setkáváme v podobě stabilizátorů a regulátorů napětí. Obě zařízení měří síťové napětí, zpracovávají ho a přenášejí digitální signál na displej.
Digitální technologie se stále častěji používá také k přenosu dat z elektrických měření na velké vzdálenosti. V rozvodnách a velínech jsou instalována digitální zařízení, která monitorují výkon elektrických sítí. Analogové přístroje jsou oblíbené pouze v rozváděčích, přímo na měřicích místech.
Další široké využití digitálních signálů je v oblasti měření spotřeby elektrické energie. Domácnosti často zapomínají podívat se na údaje měřičů a vložit je do osobní skříně nebo je doručit energetické společnosti. Digitální měřicí systém vám může ušetřit starosti. Údaje se přenášejí přímo do měřicího systému. Proto není nutná neustálá komunikace mezi odběratelem a dodavatelem; občas můžete zajít do své osobní kanceláře a zkontrolovat údaje.
Analogová a digitální televize
Lidstvo žije s analogovou televizí již mnoho let. Je jednoduchý a srozumitelný. Nejprve v éteru, pak v kabelové televizi s o něco lepší kvalitou. Jednoduchá anténaJednoduchá anténa, televizor a průměrný obraz. Technologie záznamu a ukládání videa však pokročila o velký kus dopředu oproti analogovému signálu. A už vůbec nedokáže plně přenášet moderní film nebo televizní program. Kvalitu, stabilitu a dobrý signál může zajistit pouze digitální televize.
Digitální televize má mnoho výhod. V první řadě je to komprese signálu. Díky tomu se zvýšil počet kanálů, které můžete sledovat. Zlepšila se také kvalita přenosu obrazu a zvuku, která je pro moderní televizory s velkými obrazovkami nepostradatelná. Spolu s tím je možné zobrazit informace o vysílání, nadcházejících pořadech atd.
Spolu s výhodami přichází i drobný problém. Pro příjem digitálního signálu potřebujete speciální tuner.
Specifikace pro pozemní televizní vysílání
K příjmu digitálního signálu v éteru potřebujete tuner T2, známý také jako přijímač, dekodér nebo set top box DVB-T2. Většina moderních LED televizorů je těmito zařízeními vybavena již od počátku. Není se tedy čeho obávat. Pokud vypnete analogovou televizi, stačí pouze změnit konfiguraci kanálů.
Pro majitele starších televizorů bez vestavěného tuneru T2 to není problém. Zde je to jednoduché. Je třeba zakoupit samostatný set-top box DVB-T2, který přijímá signál T2, zpracovává jej a posílá hotový obraz na obrazovku. Set-top box může snadno Připojení set-top boxu k libovolnému televizoru.
Digitální signál se používá ve všech velkých oblastech života. Televize není výjimkou. Nebojte se nového. Většina televizorů je již vybavena tím, co potřebujete, ale u starších televizorů si můžete pořídit levný set-top box. Tím spíš, že se snadno nastavuje. A kvalita obrazu a zvuku je lepší.
Související články:
