Forskjellen mellom analoge og digitale signaler
Share
Hovedforskjell - Analog versus digitale signaler
analog og digitalt er to former som brukes til å overføre signaler. De hovedforskjell mellom analoge og digitale signaler er det, i analoge signaler kan signalet ta noen verdi innenfor et gitt område mens, i digitale signaler kan signalet bare representere et av et diskret sett med verdier.
Hva er analoge signaler
Analoge signaler er signaler som kan ta opp noen verdi i kontinuerlig skala. Det kan være en område for de verdiene signalet kan ta, men innenfor dette området, kan signalet representere noen verdi. Et analogt signal varierer kontinuerlig og jevnt over tid, da mengden den registrerer endrer verdien.
Som et eksempel på et analogt signal, vurder en vinylopptak. Når musikk spilles i et studio, henter mikrofoner variasjoner i lufttrykk på grunn av lyden og konverterer disse endringene i lufttrykket til en spenningsendring i en elektrisk krets. Spenningen varierer også kontinuerlig når lyden varierer. Den elektriske kretsen er koblet til en nål som beveger seg i henhold til spenningen. Når nålen beveger seg, skaper den spor i lakk. Senere overføres disse sporene til en vinylplate. Variasjonen i sporene er kontinuerlig, og disse variasjonene tilsvarer de kontinuerlige variasjonene i den opprinnelige lyden. Når musikk spilles på en vinylplate, beveger en nål i spilleren seg langs sporene og konverterer bevegelsene til et kontinuerlig elektrisk signal. Signalet kan overføres til en høyttaler, og høyttaleren kan gjøre membranen flytte frem og tilbake i henhold til signalet det mottar.
En forstørrelse av en vinylopptegnelse som viser kontinuerlig varierende spor, som er i stand til å produsere et kontinuerlig signal.
Siden analoge signaler varierer kontinuerlig med tiden, sies de å ha en uendelig oppløsning. Det vil si, et analogt signal kan overføre en forandring som oppstår i en uendelig liten tidsperiode. Støy kan likevel bli introdusert, noe som vil forringe signalets kvalitet over tid.
Hva er digitale signaler
I et digitalt signal kan signalet bare ta opp et sett av diskrete verdier. Signalet i seg selv er også diskontinuerlig, og endrer sin verdi med tidsintervaller. Personlige datamaskiner er gode eksempler på enheter som bruker digitale signaler. Siden datamaskiner kommuniserer med "biter" av 1 og 0, og fordi det er et begrenset antall biter som kan behandles i en gitt tid, kan en datamaskin ikke håndtere et kontinuerlig signal. I stedet må et signal brytes ned til en digital form. Dette innebærer først sampling det analoge signalet på forskjellige tidspunkter. Deretter er signalet kvantisert: dvs. for hvert tidsintervall blir signalet gitt en omtrentlig, diskret verdi for å representere det opprinnelige signalet. De involverte tidsintervaller er ofte svært små, slik at vi ikke kan merke forskjellen (en sang eller en video som høres på en datamaskin ser kontinuerlig ut!)
Jo større det diskrete settet av verdier som det digitale signalet kunne ta, jo nærmere signalet kommer til å være til det opprinnelige analoge skjemaet. Begrepet Vedtak Indikerer hvor mange verdier et signal kan brytes ned i. For eksempel kan en 1-bit-konvertering bare ta to verdier: enten 0 eller 1. Med en 2-bits konvertering kan signalet ta 4 forskjellige verdier (00, 01, 10, 11). Antall verdier som et digitalt signal kan ta, varierer som de to hevet til antall brukte biter. Jo større antall biter som brukes, desto bedre er oppløsningen.
Konvertere det kontinuerlige analoge signalet (rødt) til et diskret digitalt signal (blå). Til venstre har konverteringen blitt gjort ved hjelp av 2 biter, og derved skapes 4 forskjellige nivåer som det digitale signalet kunne ta. Til høyre brukes 3 biter. Derfor kan signalet representeres av 8 forskjellige nivåer. Dette signalet har en høyere oppløsning og er "nærmere" til det opprinnelige analoge signalet.
Bildet under viser et forstørret bilde av en overflate på en CD-ROM (CD). På en CD blir data registrert som en serie groper og støt. Hver pit eller bump tilsvarer en 0 eller en 1, og så signalet som produseres som en CD leses, er en digital. Sammenlign disse variasjonene på CDen med de mer kontinuerlige variasjonene som finnes på en vinylplate (over).
Pits og støt på en CD-overflate (forstørret ved hjelp av et atomkraftmikroskop)
Over tid kan et digitalt signal også skaffe seg støy. Det er imidlertid lettere å skille ut støyen ved hjelp av en prosess kjent som regenerering.
Forskjellen mellom analoge og digitale signaler
Signalens type
en analogt signal kan ta noen verdi i et gitt utvalg.
EN digitalt signal kan bare ta et av et diskret sett med verdier.
Vedtak
Analoge signaler ha en uendelig oppløsning.
Digitale signaler Har en endelig oppløsning, som avhenger av antall biter som brukes til å formidle data.
Fjerner støy
Det er vanskelig å fjerne støy i analoge signaler. Støy kan bygge opp over tid.
I digitale signaler, det er mye lettere å fjerne støy.
Bilde Courtesy
"Et makrobilde av rekordspor, med variasjon klart synlig." Av Shane Gavin (eget arbeid) [CC BY 2.0], via Wikimedia Commons
"2-bits oppløsning med fire nivåer av kvantisering ..." av Hyacinth (eget arbeid) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Modified)
"3-biters oppløsning med åtte nivåer av kvantisering ..." av Hyacinth (eget arbeid) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Modified)
"Mikrograf av en CD-ROM laget med et atomkraftmikroskop (avbøyningsmodus)" av freiermensch (eget arbeid) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
