La TV digitale è ormai onnipresente nella maggior parte del paese. I televisori più recenti ricevono un segnale digitale di qualità in modo indipendente, quelli più vecchi lo fanno utilizzando uno speciale set top box. Qual è la differenza tra i vecchi segnali analogici e i nuovi segnali digitali? Questo non è chiaro a molte persone e deve essere spiegato.
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Tipi di segnali
Un segnale è un cambiamento di quantità fisica nel tempo e nello spazio. Sono essenzialmente codici per la comunicazione in ambienti di informazione e gestione. Graficamente qualsiasi segnale può essere rappresentato come una funzione. Una linea su un grafico può essere usata per identificare il tipo e le caratteristiche di un segnale. L'analogico apparirà come una curva continua, il digitale come una linea rettangolare spezzata che salta da zero a uno. Tutto ciò che vediamo con i nostri occhi e sentiamo con le nostre orecchie arriva come un segnale analogico.
Segnale analogico
Vista, udito, gusto, olfatto e tatto ci arrivano come segnali analogici. Il cervello comanda gli organi e riceve informazioni da essi in forma analogica. In natura, tutte le informazioni sono trasmesse solo in questo modo.
In elettronica, il segnale analogico si basa sulla trasmissione di elettricità. Certe tensioni corrispondono alla frequenza e all'ampiezza del suono, al colore e alla luminosità della luce dell'immagine e così via. Cioè, il colore, il suono o l'informazione sono analoghi alla tensione elettrica.
Per esempio.Applichiamo una certa tensione ai colori blu 2 V, rosso 3 V e verde 4 V. Cambiamo la tensione e l'immagine appare sullo schermo nel colore corrispondente.
Non importa se il segnale viene inviato via cavo o via radio. Un trasmettitore invia continuamente e un ricevitore elabora una forma analogica di informazione. Il ricevitore converte la tensione in un suono o colore corrispondente ricevendo un segnale elettrico o radio continuo via etere. L'immagine appare sullo schermo o il suono viene trasmesso attraverso l'altoparlante.
Segnale discreto
L'essenza del segnale sta nel suo nome. Discreto dal latino discretusche significa discontinuo (diviso). Si può dire che il discreto ripete l'ampiezza dell'analogico, ma la curva liscia diventa una curva a gradini. Cambiando o nel tempo, rimanendo continuo in grandezza, o nel livello, non discontinuo nel tempo.
Così, per un certo periodo di tempo (un millisecondo o un secondo, per esempio) un segnale discreto sarà di un certo valore impostato. Alla fine di questo tempo, cambierà bruscamente in alto o in basso e rimarrà così per un altro millisecondo o secondo. Rimarrà tale per un periodo di tempo ininterrotto. Pertanto, il discreto è un analogo convertito. Cioè, è a metà strada verso il digitale.
Segnale digitale
Dopo il discreto, il passo successivo nella conversione dell'analogico è un segnale digitale. La caratteristica principale è che o c'è o non c'è. Tutte le informazioni sono convertite in segnali limitati nel tempo e nella magnitudine. I segnali della tecnologia di trasmissione digitale dei dati sono codificati da zero e uno in diverse varianti. La base è un bit, che accetta uno di questi valori. Un bit deriva dall'inglese binary digit o cifra binaria.
Ma un bit ha una capacità limitata di trasferire informazioni, quindi vengono combinati in blocchi. Più bit ci sono in un blocco, più informazioni porta. La tecnologia digitale utilizza bit uniti in blocchi di multipli di 8. Un blocco di 8 bit è chiamato byte. Un byte è un valore piccolo, ma può già memorizzare informazioni criptate su tutte le lettere dell'alfabeto. Tuttavia, l'aggiunta di un solo bit raddoppia il numero di combinazioni di zero e uno. Mentre 8 bit permettono 256 codifiche, 16 bit sono 65536. E un kilobyte o 1024 byte non è affatto un numero piccolo.
ATTENZIONE! Non c'è dubbio che 1 KB equivale a 1024 byte. Questo è il modo accettato in un ambiente informatico binario. Ma il mondo usa ampiamente il sistema numerico decimale, dove il chilo è 1000. Per questo esiste anche il KB decimale che equivale a 1000 byte.
Molte informazioni sono immagazzinate in un gran numero di byte fusi, più combinazioni di 1 e 0, più sono codificate. Così in 5 - 10 MB (5000 - 10000 KB) abbiamo dati di brani musicali di buona qualità. Vai oltre e in 1000 MB hai già i dati del film codificati.
Ma poiché tutte le informazioni che ci circondano sono analogiche, abbiamo bisogno di qualche sforzo e di qualche dispositivo per renderle digitali. A questo scopo è stato inventato un DSP (processore di segnale digitale) o DSP (processore di segnale digitale). Ogni dispositivo digitale ha un tale processore. I primi sono apparsi negli anni '70. Le tecniche e gli algoritmi cambiano e migliorano, ma il principio rimane lo stesso: la conversione di dati analogici in dati digitali.
L'elaborazione e la trasmissione di un segnale digitale dipendono dalle caratteristiche del processore - velocità di bit e velocità. Più alto è il bit rate, migliore è il segnale. Le velocità sono date in milioni di istruzioni al secondo (MIPS) e un buon processore ha diverse decine di MIPS. La velocità determina quanti uno e zero il dispositivo può "stipare" in un secondo e trasmettere qualitativamente una curva di segnale analogico continuo. Il realismo di un'immagine televisiva dipende da questo TV e il suono dagli altoparlanti.
La differenza tra un segnale discreto e un segnale digitale
Tutti hanno probabilmente sentito parlare del codice Morse. Fu inventato dall'artista Samuel Morse, altri innovatori lo migliorarono e tutti lo usarono. È un modo di trasmettere il testo in cui punti e trattini codificano le lettere. In termini più semplici, la codifica si chiama codice morse. È stato a lungo utilizzato sul telegrafo e per trasmettere informazioni via radio. Può anche essere segnalato con un riflettore o una torcia.
Il codice del codice morse dipende solo dal segno stesso. Non dipende dalla sua durata o dal suo volume (forza). Non importa quanto forte si colpisce il tasto (lampeggio della torcia), solo due varianti sono percepite - un punto e un trattino. È possibile solo aumentare la velocità di trasmissione. Non si tiene conto né del volume né della durata. L'importante è che il segnale venga ricevuto.
Lo stesso vale per un segnale digitale. L'importante è codificare i dati con 0 e 1. Il ricevitore deve solo distinguere la combinazione di zeri e uno. Non importa quanto forte o quanto lungo sia ogni segnale. L'importante è ottenere gli zero e gli uno. Questa è l'essenza della tecnologia digitale.
Un segnale discreto è ottenuto codificando il volume (luminosità) e la durata di ogni punto e trattino, o 0 e 1. In questo caso, ci sono più opzioni di codifica, ma anche più confusione. Il volume e la durata possono non essere distinguibili. Questa è la differenza tra segnali digitali e discreti. Il digitale è generato e percepito in modo univoco, discreto con variazioni.
Confronto tra segnali digitali e analogici
Il segnale di una stazione televisiva o di telefonia mobile può essere trasmesso in forma digitale e analogica. Il suono e l'immagine, per esempio, sono segnali analogici. Un microfono e una telecamera raccolgono la realtà circostante e la convertono in onde elettromagnetiche. La frequenza delle oscillazioni in uscita dipende dalla frequenza del suono e della luce, e l'ampiezza della trasmissione dipende dal volume e dalla luminosità.
L'immagine e il suono convertiti in oscillazioni elettromagnetiche sono propagati nello spazio dall'antenna di trasmissione. Il ricevitore inverte il processo e converte le onde elettromagnetiche in suono e video.
La propagazione delle vibrazioni elettromagnetiche nell'aria è ostacolata da nuvole, temporali, terreno, interferenze elettriche industriali, vento solare e altri disturbi. La frequenza e l'ampiezza sono spesso distorte e il segnale dal trasmettitore al ricevitore presenta delle variazioni.
La voce e l'immagine del segnale analogico sono riprodotte con la distorsione causata dall'interferenza, e lo sfondo riproduce sibili, gracchi e distorsioni di colore. Quanto peggiore è la ricezione, tanto più pronunciati diventano questi effetti estranei. Ma se il segnale viene ricevuto, può almeno essere visto e sentito.
Nella trasmissione digitale, l'immagine e il suono sono digitalizzati prima di essere trasmessi e raggiungono il ricevitore senza distorsioni. L'influenza dei fattori esterni è minima. Il suono e il colore sono di buona qualità o non lo sono affatto. Il segnale è garantito per raggiungere il ricevitore ad una certa distanza. Tuttavia, un certo numero di ripetitori sono necessari per la trasmissione a lunga distanza. Pertanto, per trasmettere un segnale cellulare, le antenne sono posizionate il più vicino possibile.
Un buon esempio della differenza tra i due tipi di segnali può essere visto confrontando il vecchio telefono cablato e la moderna rete cellulare.
La telefonia via cavo non funziona sempre bene anche all'interno della stessa località. Una chiamata all'altro capo del paese è una prova delle corde vocali e dell'udito. Bisogna gridare e ascoltare la risposta. I rumori e le interferenze sono filtrati dalle nostre orecchie, le parole mancanti e distorte sono interpretate da noi. Il suono, anche se brutto, c'è.
Si può sentire il suono in una rete cellulare, anche dall'altro emisfero. Un segnale digitalizzato viene trasmesso e ricevuto senza distorsioni. Ma non è nemmeno senza difetti. Se ci sono dei glitch, non si sente alcun suono. Cadono lettere, parole e intere frasi. Per fortuna, è raro.
È più o meno lo stesso con la televisione analogica e digitale. L'analogico utilizza un segnale soggetto a interferenze, di qualità limitata, e ha già esaurito il suo potenziale di sviluppo. Il digitale è privo di distorsioni, fornisce un'eccellente qualità audio e video e viene costantemente migliorato.
Vantaggi e svantaggi dei diversi tipi di segnali
La trasmissione del segnale analogico è stata notevolmente migliorata dalla sua invenzione. È stato usato per molto tempo per trasmettere informazioni, suoni e immagini. Nonostante molti miglioramenti, conserva tutti i suoi difetti: rumore e distorsione nella trasmissione delle informazioni. Ma l'argomento principale per passare a un altro sistema di scambio di dati era il tetto di qualità del segnale trasmesso. L'analogico non può accogliere il volume dei dati moderni.
Il miglioramento dei metodi di registrazione e archiviazione, soprattutto per i contenuti video, ha reso l'analogico un ricordo del passato. L'unico vantaggio dell'elaborazione analogica dei dati per il momento è la disponibilità diffusa ed economica dei dispositivi. Sotto tutti gli altri aspetti, l'analogico è inferiore al digitale.
Esempi di trasmissione di segnali digitali e analogici
La tecnologia digitale sta gradualmente superando quella analogica ed è già ampiamente utilizzata in tutti i settori della vita. Spesso non ce ne accorgiamo nemmeno, e il digitale è ovunque.
Computing
I primi computer analogici furono creati negli anni 30 del XX secolo. Erano dispositivi piuttosto primitivi per compiti altamente specializzati. I computer analogici apparvero negli anni '40 e furono ampiamente utilizzati negli anni '60.
Furono continuamente migliorati, ma gradualmente lasciarono il posto a dispositivi digitali man mano che la quantità di informazioni elaborate cresceva. I computer analogici sono adatti al controllo automatico dei processi di produzione, a causa della risposta immediata ai cambiamenti dei dati in entrata. Ma la velocità di funzionamento è lenta e la quantità di dati è limitata. Pertanto, i segnali analogici sono utilizzati solo in alcune reti locali. Questi sono usati principalmente per il monitoraggio e il controllo dei processi di produzione. Dove le informazioni di input sono temperatura, umidità, pressione, velocità del vento e dati simili.
In alcuni casi, i computer analogici sono utilizzati per risolvere problemi in cui la precisione dello scambio di dati di calcolo non è così importante come per i computer digitali.
All'inizio del XXI secolo, il segnale analogico ha lasciato il posto alla tecnologia digitale. Nell'informatica, i segnali misti digitali e analogici sono utilizzati solo per l'elaborazione dei dati su alcuni chip.
Registrazione del suono e telefonia
I dischi in vinile e il nastro magnetico sono due importanti rappresentanti del segnale analogico per la riproduzione del suono. Entrambi sono ancora in produzione e richiesti da alcuni intenditori. Molti musicisti credono che solo registrando un album su nastro si possa ottenere un suono ricco e autentico. Gli amanti della musica amano ascoltare i dischi con il caratteristico rumore e scoppiettio. Dal 1972, sono disponibili registratori a nastro che registrano digitalmente su nastro magnetico, ma non si sono diffusi a causa del loro costo elevato e delle grandi dimensioni. Sono utilizzati solo in applicazioni di registrazione professionale.
Un altro esempio di segnali analogici e digitali nella registrazione del suono sono i mixer e i sintetizzatori di suono. I dispositivi digitali sono per lo più utilizzati, e l'uso di dispositivi analogici è dovuto all'abitudine e al pregiudizio. Si ritiene che la registrazione digitale non abbia ancora raggiunto quell'effetto di trasmissione della musica onnicomprensiva. Ed è solo inerente al segnale analogico.
I più giovani, d'altra parte, non possono immaginare la musica senza i file MP3 memorizzati su telefoni, chiavette USB e computer. E i servizi online danno accesso ai loro archivi con milioni di registrazioni digitali.
La telefonia è andata anche oltre. La telefonia cellulare digitale ha sostituito la telefonia via cavo. Quest'ultimo è lasciato alle agenzie governative, alle istituzioni sanitarie e a organizzazioni simili. La maggior parte non può più immaginare la vita senza la cella e come essere legati al filo. La comunicazione cellulare, la spina dorsale della trasmissione di dati in cui un segnale digitale collega in modo affidabile gli abbonati di tutto il mondo.
Misure elettriche
L'elaborazione e la trasmissione digitale dei dati è ben radicata nelle misurazioni elettriche. Oscilloscopi elettronici, misuratori di volt e ampere, apparecchiature multimisura. Tutti gli strumenti in cui le informazioni vengono visualizzate elettronicamente utilizzano un segnale digitale per trasmettere la misurazione. In casa, questo si incontra più spesso sotto forma di stabilizzatori e regolatori di tensione. Entrambi i dispositivi misurano la tensione di rete, la elaborano e trasmettono il segnale digitale al display.
Sempre più spesso, la tecnologia digitale viene utilizzata anche per trasmettere i dati delle misurazioni elettriche su lunghe distanze. Le apparecchiature digitali sono installate nelle sottostazioni e nelle sale di controllo per monitorare le prestazioni delle reti elettriche. I dispositivi analogici sono diffusi solo nei quadri elettrici, direttamente nei punti di misura.
Un altro uso diffuso dei segnali digitali è nella misurazione dell'elettricità. Le famiglie spesso dimenticano per guardare le letture del contatore e inserirli in un armadio personale o consegnarli alla società di servizi. Un sistema di misurazione digitale può farvi risparmiare un sacco di problemi. Le letture vanno direttamente nel sistema di misurazione. Pertanto, non c'è bisogno di una comunicazione costante tra l'abbonato e il fornitore; a volte puoi andare nel tuo ufficio personale e controllare i dati.
Televisione analogica e digitale
L'umanità ha vissuto con la televisione analogica per molti anni. È semplice e facile da capire. Prima in onda, poi via cavo con una qualità leggermente migliore. Una semplice antennaUna semplice antenna, un televisore e un'immagine mediocre. Ma la tecnologia di registrazione e memorizzazione dei video è andata molto avanti rispetto al segnale analogico. E non può più trasmettere completamente un film o un programma televisivo moderno. Solo la televisione digitale può fornire qualità, stabilità e un buon segnale.
La televisione digitale ha molti vantaggi. Il primo e più importante è la compressione del segnale. Grazie a questo, il numero di canali che si possono guardare è aumentato. Inoltre, ha migliorato la qualità della trasmissione video e audio, che è indispensabile per i moderni televisori con grandi schermi. Insieme a questo c'è la possibilità di visualizzare informazioni sulla trasmissione, i prossimi programmi, ecc.
Insieme ai vantaggi c'è un piccolo problema. Hai bisogno di un sintonizzatore speciale per ricevere un segnale digitale.
Specifiche per la televisione terrestre
Per ricevere un segnale digitale via etere è necessario un sintonizzatore T2, noto anche come ricevitore, decoder o set top box DVB-T2. La maggior parte dei moderni televisori a LED sono originariamente dotati di tali dispositivi. Pertanto, non c'è nulla di cui preoccuparsi. Se si spegne la TV analogica, è sufficiente riconfigurare i canali.
Nessun problema per i proprietari di vecchi televisori senza sintonizzatore T2 incorporato. Qui è semplice. È necessario acquistare un set-top box DVB-T2 separato, che riceverà il segnale T2, lo elaborerà e invierà l'immagine pronta sullo schermo. Il set-top box può facilmente Collega il set-top box a qualsiasi televisore.
Il segnale digitale è utilizzato in tutti i grandi settori della vita. La televisione non fa eccezione. Non abbiate paura del nuovo. La maggior parte dei televisori sono già equipaggiati con ciò di cui hai bisogno, ma per gli apparecchi più vecchi puoi ottenere un set-top box economico. Tanto più che è facile da impostare. E la qualità dell'immagine e del suono è migliore.
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