Digitaalitelevisio on nyt yleistynyt suurimmassa osassa maata. Uudemmat televisiot vastaanottavat laadukkaan digitaalisen signaalin itsenäisesti, vanhemmat televisiot taas erityisen digisovittimen avulla. Mitä eroa on vanhojen analogisten ja uusien digitaalisten signaalien välillä? Tämä on monille epäselvää, ja se on selitettävä.
Sisältö
Signaalityypit
Signaali on fyysisen suureen muutos ajassa ja tilassa. Ne ovat lähinnä tieto- ja hallintoympäristöissä käytettäviä viestintäkoodeja. Graafisesti mikä tahansa signaali voidaan esittää funktiona. Kuvaajan viivaa voidaan käyttää signaalin tyypin ja ominaisuuksien tunnistamiseen. Analoginen näyttää jatkuvalta käyrältä, digitaalinen taas katkonaiselta suorakulmaiselta viivalta, joka hyppää nollasta yhteen. Kaikki, mitä näemme silmillämme ja kuulemme korvillamme, tulee analogisena signaalina.
Analoginen signaali
Näkö, kuulo, maku, haju ja kosketus tulevat meille analogisina signaaleina. Aivot ohjaavat elimiä ja vastaanottavat niiltä tietoa analogisessa muodossa. Luonnossa kaikki tieto välittyy vain tällä tavalla.
Elektroniikassa analoginen signaali perustuu sähkönsiirtoon. Tietyt jännitteet vastaavat äänen taajuutta ja amplitudia, kuvan valon väriä ja kirkkautta ja niin edelleen. Toisin sanoen väri, ääni tai informaatio on analoginen sähköjännitteelle.
Esimerkiksi .Syötetään tietty jännite väreihin sininen 2 V, punainen 3 V ja vihreä 4 V. Muutamme jännitettä, ja kuva ilmestyy näytölle vastaavalla värillä.
Sillä ei ole merkitystä, lähetetäänkö signaali langalla vai radiolla. Lähetin lähettää jatkuvasti ja vastaanotin käsittelee analogista tietoa. Vastaanotin muuntaa jännitteen vastaavaksi ääneksi tai väriksi vastaanottamalla jatkuvan sähkö- tai radiosignaalin ilman kautta. Näyttöön ilmestyy kuva tai kaiuttimesta kuuluu ääni.
Diskreetti signaali
Signaalin ydin on sen nimessä. Discrete latinan kielestä discretusjoka tarkoittaa epäjatkuvaa (jaettua). Voidaan sanoa, että diskreetti toistaa analogisen amplitudin, mutta tasainen käyrä muuttuu asteittaiseksi käyräksi. Muuttuu joko ajallisesti, pysyen jatkuvana suuruusluokaltaan, tai tasoltaan, ei ajallisesti epäjatkuvana.
Tietyn ajanjakson ajan (esimerkiksi millisekunnin tai sekunnin) diskreetti signaali on siis jonkin tietyn arvon suuruinen. Tämän ajan päätyttyä se muuttuu jyrkästi ylös- tai alaspäin ja pysyy sellaisena vielä yhden millisekunnin tai sekunnin ajan. Se pysyy sellaisena keskeytymättömän ajan. Siksi diskreetti on muunnettu analoginen. Eli se on puoliksi digitaalinen.
Digitaalinen signaali
Seuraavana vaiheena analogisen signaalin muuntamisessa on digitaalinen signaali. Tärkein piirre on se, että se joko on olemassa tai sitten sitä ei ole. Kaikki tiedot muunnetaan aika- ja suuruusrajatuiksi signaaleiksi. Digitaalisen tiedonsiirtotekniikan signaalit koodataan nollalla ja ykkösellä eri muunnelmissa. Perusta on bitti, joka ottaa yhden näistä arvoista. Bitti tulee englanninkielisestä binary digit eli binääriluvusta.
Yhden bitin kyky siirtää tietoa on kuitenkin rajallinen, joten ne yhdistetään lohkoiksi. Mitä enemmän bittejä yhdessä lohkossa on, sitä enemmän tietoa se sisältää. Digitaalitekniikassa käytetään bittejä, jotka on yhdistetty 8:n kerrannaislohkoihin. 8-bittistä lohkoa kutsutaan tavuksi. Yksi tavu on pieni arvo, mutta siihen voidaan jo tallentaa salattua tietoa kaikista aakkosten kirjaimista. Kuitenkin vain yhden bitin lisääminen kaksinkertaistaa nollan ja ykkösen yhdistelmien määrän. Kun 8 bittiä mahdollistaa 256 koodausta, 16 bittiä mahdollistaa 65536 koodausta. Eikä kilotavu tai 1024 tavua ole lainkaan pieni luku.
VAROITUS! On selvää, että 1 KB vastaa 1024 tavua. Tämä on hyväksytty tapa binäärisessä tietokoneympäristössä. Maailmassa käytetään kuitenkin yleisesti desimaalilukujärjestelmää, jossa kilo on 1000. Tästä syystä on olemassa myös desimaalinen KB, joka vastaa 1000 tavua.
Paljon tietoa tallennetaan suureen määrään yhdistettyjä tavuja, ja mitä enemmän 1:n ja 0:n yhdistelmiä, sitä enemmän on koodattu. Näin ollen 5-10 MB:n (5000 - 10000 KB) kokoisessa tiedostossa on hyvälaatuista musiikkikappaledataa. Jos jatkat vielä pidemmälle, 1000 Mt:n tallennustiloihin on jo koodattu elokuvatiedot.
Mutta koska kaikki tieto ympärillämme on analogista, tarvitsemme jonkinlaista vaivaa ja jonkinlaisen laitteen, jolla siitä tehdään digitaalista. Tätä tarkoitusta varten keksittiin DSP (digitaalinen signaaliprosessori) tai DSP (digitaalinen signaaliprosessori). Jokaisessa digitaalisessa laitteessa on tällainen prosessori. Ensimmäiset ilmestyivät jo 1970-luvulla. Tekniikat ja algoritmit muuttuvat ja kehittyvät, mutta periaate pysyy samana - analogisen datan muuntaminen digitaaliseksi dataksi.
Digitaalisen signaalin käsittely ja siirto riippuu prosessorin ominaisuuksista - bittinopeudesta ja nopeudesta. Mitä suurempi bittinopeus, sitä parempi signaali. Nopeudet ilmoitetaan miljoonina ohjeina sekunnissa (MIPS), ja hyvässä prosessorissa on useita kymmeniä MIPS-yksiköitä. Nopeus määrittää, kuinka monta ykköstä ja nollaa laite pystyy "ahtaamaan" yhteen sekuntiin ja lähettämään laadullisesti jatkuvan analogisen signaalikäyrän. Televisiokuvan realistisuus riippuu tästä. TV ja kaiuttimien ääni.
Ero diskreetin signaalin ja digitaalisen signaalin välillä.
Kaikki ovat luultavasti kuulleet morsetusta. Sen keksi taiteilija Samuel Morse, muut innovaattorit kehittivät sitä, ja kaikki käyttivät sitä. Se on tekstin lähetystapa, jossa kirjaimet on koodattu pisteillä ja viivoilla. Yksinkertaisemmin sanottuna koodausta kutsutaan morsekoodiksi. Sitä on käytetty pitkään lennättimessä ja tiedonsiirrossa radiossa. Se voidaan myös merkitä valonheittimellä tai taskulampulla.
Morsekoodin koodi riippuu vain itse merkistä. Se ei riipu sen kestosta tai määrästä (voimakkuudesta). Riippumatta siitä, kuinka kovaa painat näppäintä (taskulampun vilkkuminen), havaitaan vain kaksi vaihtoehtoa - piste ja viiva. Siirtonopeutta on mahdollista lisätä vain. Äänenvoimakkuutta tai kestoa ei oteta huomioon. Tärkeintä on, että signaali vastaanotetaan.
Sama pätee digitaaliseen signaaliin. Tärkeintä on koodata tiedot 0:lla ja 1:llä. Vastaanottajan on vain erotettava nollien ja ykkösten yhdistelmä. Sillä ei ole merkitystä, kuinka kovaa tai kuinka pitkä kukin signaali on. Tärkeää on saada nollat ja ykköset. Tämä on digitaalitekniikan ydin.
Erillinen signaali saadaan koodaamalla kunkin pisteen ja viivan (0 ja 1) äänenvoimakkuus (kirkkaus) ja kesto. Tässä tapauksessa koodausvaihtoehtoja on enemmän, mutta myös enemmän sekaannusta. Äänenvoimakkuus ja kesto eivät välttämättä ole havaittavissa. Tämä on ero digitaalisten ja erillisten signaalien välillä. Digitaalinen tuotetaan ja havaitaan yksiselitteisesti, diskreettisesti ja vaihtelevasti.
Digitaalisten ja analogisten signaalien vertailu
Televisio- tai matkapuhelinaseman signaali voidaan lähettää digitaalisessa ja analogisessa muodossa. Esimerkiksi ääni ja kuva ovat analogisia signaaleja. Mikrofoni ja kamera keräävät ympäröivän todellisuuden ja muuttavat sen sähkömagneettisiksi aalloiksi. Värähtelyjen taajuus riippuu äänen ja valon taajuudesta, ja lähetyksen amplitudi riippuu äänenvoimakkuudesta ja kirkkaudesta.
Sähkömagneettisiksi värähtelyiksi muunnettu kuva ja ääni leviävät avaruuteen siirtoantennin avulla. Vastaanotin kääntää prosessin päinvastaiseksi ja muuntaa sähkömagneettiset aallot ääneksi ja videoksi.
Sähkömagneettisten värähtelyjen etenemistä ilmassa haittaavat pilvet, ukkosmyrskyt, maasto, teollisuuden sähköiset häiriöt, aurinkotuuli ja muut häiriötekijät. Taajuus ja amplitudi ovat usein vääristyneet, ja signaalissa on vaihtelua lähettimestä vastaanottimeen.
Analogisen signaalin ääni ja kuva toistetaan häiriöiden aiheuttamilla vääristymillä, ja taustalla toistetaan sihinää ja värivääristymiä. Mitä huonompi vastaanotto on, sitä selvemmäksi nämä ulkoiset vaikutukset tulevat. Mutta jos signaali vastaanotetaan, se voidaan ainakin nähdä ja kuulla.
Digitaalisessa lähetyksessä kuva ja ääni digitoidaan ennen lähetystä, ja ne saapuvat vastaanottimeen ilman vääristymiä. Ulkoisten tekijöiden vaikutus on minimaalinen. Ääni ja värit ovat hyvälaatuisia tai niitä ei ole lainkaan. Signaalin taataan saavuttavan vastaanottimen tietyllä etäisyydellä. Pitkien etäisyyksien siirtoon tarvitaan kuitenkin useita toistimia. Siksi matkapuhelinsignaalin lähettämiseksi antennit sijoitetaan mahdollisimman lähelle toisiaan.
Hyvä esimerkki näiden kahden signaalityypin välisestä erosta voidaan nähdä vertaamalla vanhaa langallista puhelinta ja nykyaikaista matkapuhelinverkkoa.
Langallinen puhelinyhteys ei aina toimi hyvin edes samalla paikkakunnalla. Puhelu maan toiseen päähän on äänihuulten ja kuulon testi. Sinun on huudettava ja kuunneltava vastausta. Korvamme suodattavat äänet ja häiriöt, ja me tulkitsemme puuttuvat ja vääristyneet sanat. Ääni, vaikkakin huono, on olemassa.
Äänen voi kuulla matkapuhelinverkossa jopa toiselta pallonpuoliskolta. Digitoitu signaali lähetetään ja vastaanotetaan ilman vääristymiä. Se ei kuitenkaan ole täysin virheetön. Jos häiriöitä esiintyy, ääntä ei kuulu lainkaan. Kirjaimia, sanoja ja kokonaisia lauseita putoaa ulos. Onneksi se on harvinaista.
Analogisen ja digitaalisen television kohdalla tilanne on suunnilleen sama. Analoginen lähetys käyttää signaalia, joka on altis häiriöille ja laadultaan rajallinen, ja sen kehitysmahdollisuudet on jo käytetty loppuun. Digitaalinen tekniikka ei aiheuta vääristymiä, tarjoaa erinomaista äänen- ja kuvanlaatua ja sitä parannetaan jatkuvasti.
Eri signaalityyppien edut ja haitat
Analogista signaalinsiirtoa on parannettu huomattavasti sen keksimisestä lähtien. Sitä on käytetty jo pitkään tiedon, äänen ja kuvan välittämiseen. Monista parannuksista huolimatta siinä on edelleen kaikki sen puutteet - kohina ja vääristymät tiedonsiirrossa. Tärkein peruste toiseen tiedonsiirtojärjestelmään siirtymiselle oli kuitenkin lähetettävän signaalin laatukatto. Analogiset laitteet eivät pysty käsittelemään nykyaikaista tietomäärää.
Parantuneet tallennus- ja tallennusmenetelmät, erityisesti videosisällön osalta, ovat tehneet analogisesta sisällöstä menneisyyttä. Analogisen tietojenkäsittelyn ainoa etu on toistaiseksi laitteiden laaja saatavuus ja edullisuus. Kaikissa muissa suhteissa analoginen on huonompi kuin digitaalinen.
Esimerkkejä digitaalisen ja analogisen signaalin siirrosta
Digitaalitekniikka on vähitellen ohittamassa analogisen tekniikan, ja sitä käytetään jo laajalti kaikilla elämänaloilla. Usein emme edes huomaa sitä, vaikka digitaalisuutta on kaikkialla.
Tietojenkäsittely
Ensimmäiset analogiset tietokoneet luotiin 1900-luvun 30-luvulla. Ne olivat melko alkeellisia laitteita erittäin erikoistuneisiin tehtäviin. Analogiset tietokoneet ilmestyivät 1940-luvulla, ja niitä käytettiin laajalti 1960-luvulla.
Niitä parannettiin jatkuvasti, mutta ne väistyivät vähitellen digitaalisten laitteiden tieltä, kun käsiteltävän tiedon määrä kasvoi. Analogiset tietokoneet soveltuvat hyvin tuotantoprosessien automaattiseen ohjaukseen, koska ne reagoivat välittömästi saapuvien tietojen muutoksiin. Toimintanopeus on kuitenkin hidas ja tietomäärä on rajallinen. Siksi analogisia signaaleja käytetään vain joissakin paikallisverkoissa. Niitä käytetään pääasiassa tuotantoprosessien seurantaan ja valvontaan. Syöttötietoina käytetään lämpötilaa, kosteutta, painetta, tuulen nopeutta ja vastaavia tietoja.
Joissakin tapauksissa analogisia tietokoneita käytetään ongelmien ratkaisemiseen, kun laskentatietojen vaihdon tarkkuus ei ole yhtä tärkeää kuin digitaalisissa tietokoneissa.
2000-luvun alussa analoginen signaali on vaihtunut digitaalitekniikkaan. Tietojenkäsittelyssä digitaalisten ja analogisten signaalien sekoituksia käytetään vain joidenkin piirien tietojenkäsittelyssä.
Äänen tallennus ja puhelintoiminta
Vinyylilevy ja magneettinauha ovat kaksi merkittävää analogisen signaalin edustajaa äänentoistossa. Molemmat ovat edelleen tuotannossa ja joidenkin tuntijoiden suosiossa. Monet muusikot uskovat, että vain nauhoittamalla albumi nauhalle voidaan saavuttaa rikas ja aito ääni. Musiikin ystävät kuuntelevat mielellään levyjä, joille on ominaista ääni ja särinä. Vuodesta 1972 lähtien on ollut saatavilla nauhureita, jotka tallentavat digitaalisesti magneettinauhalle, mutta ne eivät ole yleistyneet niiden kalleuden ja suuren koon vuoksi. Niitä käytetään vain ammattimaisissa äänityssovelluksissa.
Toinen esimerkki analogisista ja digitaalisista signaaleista äänen tallennuksessa ovat mikserit ja äänisyntetisaattorit. Enimmäkseen käytetään digitaalisia laitteita, ja analogisten laitteiden käyttö johtuu tavasta ja ennakkoluuloista. Uskotaan, että digitaalisella tallentamisella ei ole vieläkään saavutettu tätä kaiken kattavaa musiikinsiirtovaikutusta. Ja se on luontaista vain analogisessa signaalissa.
Nuoremmat ihmiset taas eivät voi kuvitella musiikkia ilman puhelimiin, USB-tikkuihin ja tietokoneisiin tallennettuja MP3-tiedostoja. Verkkopalvelut tarjoavat pääsyn miljoonia digitaalisia tallenteita sisältäviin arkistoihinsa.
Puhelinpalvelut ovat menneet vielä pidemmälle. Digitaalinen matkapuhelinliikenne on lähes kokonaan syrjäyttänyt langallisen puhelinliikenteen. Jälkimmäinen on jätetty valtion virastojen, terveydenhuoltolaitosten ja vastaavien organisaatioiden tehtäväksi. Useimmat eivät voi enää kuvitella elämää ilman kännykkää ja sitä, miten olla sidottuna johtoon. Matkaviestintä, tiedonsiirron runkoverkko, jossa digitaalinen signaali yhdistää tilaajat luotettavasti eri puolilla maailmaa.
Sähköiset mittaukset
Digitaalinen tietojenkäsittely ja -siirto on vakiinnuttanut asemansa sähköisissä mittauksissa. Elektroniset oskilloskoopit, voltti- ja ampeerimittarit, monimittauslaitteet. Kaikissa laitteissa, joissa tiedot näytetään sähköisesti, käytetään digitaalista signaalia mittaustulosten lähettämiseen. Kotitalouksissa tämä tapahtuu useimmiten vakauttajien ja jännitteensäätimien muodossa. Molemmat laitteet mittaavat verkkojännitteen, käsittelevät sen ja lähettävät digitaalisen signaalin näyttöön.
Digitaalitekniikkaa käytetään yhä useammin myös sähköisten mittaustietojen siirtämiseen pitkien etäisyyksien päähän. Sähköasemille ja valvomoihin asennetaan digitaalisia laitteita sähköverkkojen suorituskyvyn valvomiseksi. Analogiset laitteet ovat suosittuja vain jakokeskuksissa, suoraan mittauspisteissä.
Digitaalisia signaaleja käytetään laajalti myös sähkönmittauksessa. Kotitaloudet unohtavat usein tarkastella mittarin lukemia ja kirjoita ne henkilökohtaiseen kaappiin tai toimita ne sähköyhtiölle. Digitaalinen mittausjärjestelmä voi säästää sinut vaivalta. Lukemat menevät suoraan mittausjärjestelmään. Siksi tilaajan ja toimittajan välillä ei tarvitse olla jatkuvaa yhteydenpitoa; voit joskus mennä henkilökohtaiseen toimistoosi ja tarkistaa tiedot.
Analoginen ja digitaalinen televisio
Ihmiskunta on elänyt analogisen television kanssa jo vuosia. Se on yksinkertainen ja helppo ymmärtää. Ensin suorana lähetyksenä, sitten kaapelissa hieman paremmalla laadulla. Yksinkertainen antenni, televisio ja keskinkertainen kuvanlaatu. Videotallennus- ja tallennustekniikka on kuitenkin mennyt pitkälle analogisen signaalin edelle. Se ei myöskään pysty enää välittämään täysin nykyaikaisia elokuvia tai televisio-ohjelmia. Vain digitaalitelevisio voi tarjota laatua, vakautta ja hyvää signaalia.
Digitaalitelevisiolla on monia etuja. Ensimmäinen ja tärkein on signaalin pakkaaminen. Tämän ansiosta katseltavien kanavien määrä on kasvanut. Lisäksi se on parantanut kuvan- ja äänensiirron laatua, mikä on välttämätöntä nykyaikaisissa televisiovastaanottimissa, joissa on suuret näytöt. Tämän lisäksi on mahdollista näyttää tietoja lähetyksestä, tulevista ohjelmista jne.
Etujen ohella on pieni ongelma. Digitaalisen signaalin vastaanottamiseen tarvitaan erityinen viritin.
Maanpäällisen televisiolähetyksen tekniset tiedot
Voit vastaanottaa digitaalista antennisignaalia T2-virittimellä, joka tunnetaan myös vastaanottimena, dekooderina tai DVB-T2-sovittimena. Useimmat nykyaikaiset LED-televisiot on alun perin varustettu tällaisilla laitteilla. Siksi ei ole mitään syytä huoleen. Jos kytket analogisen television pois päältä, sinun tarvitsee vain määrittää kanavat uudelleen.
Tämä ei ole ongelma vanhempien televisioiden omistajille, joissa ei ole sisäänrakennettua T2-viritintä. Täällä se on yksinkertaista. Sinun on ostettava erillinen DVB-T2-sovitin, joka vastaanottaa T2-signaalin, käsittelee sen ja lähettää valmiin kuvan näytölle. Digisovitin voi helposti Liitä digisovitin mihin tahansa televisioon.
Digitaalista signaalia käytetään kaikilla suurilla elämänalueilla. Televisio ei ole poikkeus. Älä pelkää uutta. Useimmissa televisioissa on jo kaikki tarvitsemasi, mutta vanhempiin televisioihin voi hankkia edullisen digisovittimen. Sitäkin enemmän, koska se on helppo ottaa käyttöön. Ja kuvan ja äänen laatu on parempi.
Aiheeseen liittyvät artikkelit:
