Опубликовано

Цифровой и аналоговый сигнал

Мы начинает рассматривать вопросы достаточно сложные для понимания и усвоения, но необходимые для общего развития и дальнейшей успешной учебы в тех направлениях, которые вы для себя выберете.

Давайте подумаем об информации как о сигнале. Мы знаем, что сигнал рассматривается с позиции носителя информации по техническим средствам передачи. Какие виды информации различают в системах передачи информации?

Для передачи информации, или, правильнее сказать, данных, используется физический процесс, который может быть описан математической формулой и называется сигналом. Именно сигналы различают по способу их представления как аналоговые и дискретные (см. рис. 1 и 2).

Рис. 1. Аналоговый сигнал

<>

Рис. 2. Дискретный сигнал

В литературе постоянно ставят знак равенства между дискретными и цифровыми сигналами. Но их все-таки необходимо их различать.

Каковы различия между аналоговыми, дискретными и цифровыми сигналами?

Аналоговая информация характеризуется плавным изменением ее параметров. Основные параметры наиболее простых синусоидальных аналоговых сигналов могут непрерывно и плавно меняться.

Дискретная информация базируется на ряде фиксированных уровней представления заданных параметров, взятых в определенные промежутки времени. Если этих уровней много, можно говорить о цифровом представлении информации, то есть когда в определенные дискретные моменты они принимают конкретные дискретные значения. К счастью, аналоговую информацию легко преобразовать в цифровую. Это делают так называемые аналогоцифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование обеспечивают цифроаналоговые преобразователи (ЦАП).

В качестве носителей аналоговой информации могут использоваться различные физические величины, принимающие различные значения на некотором интервале, например, электрический ток, радиоволна и т.д. При дискретизации, то есть при преобразовании непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов, за основу берется какое-либо конкретное значение, а любые другие, отличающиеся от нормы, просто игнорируются.

Какие устройства можно отнести к аналоговым, а какие – к дискретным?

Аналоговыми устройствами являются:

Телевизор — луч кинескопа непрерывно перемещается по экрану, чем сильнее луч, тем ярче светится точка, в которую он попадает; изменение свечения точек происходит плавно и непрерывно;

Проигрыватель грампластинок – чем больше высота неровностей на звуковой дорожке, тем громче звучит звук;

телефон – чем громче мы говорим в трубку, тем выше сила тока, проходящего по проводам, тем громче звук, который слышит собеседник.

К дискретным устройствам относятся:

Монитор – яркость луча изменяется не плавно, а скачкообразно (дискретно). Луч либо есть, либо его нет. Если луч есть, то мы видим яркую точку (белую или цветную). Если луча нет, мы видим черную точку. Поэтому изображение на экране монитора получается более четким, чем на экране телевизора;

Проигрыватель аудиокомпакт-дисков – звуковая дорожка представлена участками с разной отражающей способностью;

струйный принтер – изображение состоит из отдельных точек разного цвета.

Человек благодаря своим органам чувств привык иметь дело с аналоговой информацией, а в компьютере информация представлена в цифровом виде. Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения или звукового сигнала на отдельные элементы.

Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

При передаче дискретных данных по каналам связи применяются два основных типа физического кодирования – на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ часто называется также модуляцией или аналоговой модуляцией, подчеркивая тот факт, что кодирование осуществляется за счет изменения параметров аналогового сигнала. Второй способ обычно называют цифровым кодированием. Эти способы отличаются шириной спектра результатирующего сигнала и сложностью аппаратуры, необходимой для их реализации.

В настоящее время все чаще данные, изначально имеющие аналоговую форму (речь, телевизионное изображение), передаются по каналам связи в дискретном виде, то есть в виде последовательности единиц и нулей. Процесс представления аналоговой информации в дискретной форме называется дискретной модуляцией. Аналоговая модуляция применяется для передачи дискретных данных по каналам с узкой полосой частот, типичным представителем которых является канал тональной частоты (телефонная сеть).

В простых вычислительных машинах, в таких, как цифровые электромеханические или аналоговые, перенастройка на различные задачи осуществлялась с помощью изменения системы связей между элементами на специальной коммутационной панели. В современных универсальных компьютерах такие изменения производятся с помощью запоминания в специальном устройстве, накапливающем информацию, той или иной программы ее работы.

В отличие от аналоговых машин, оперирующих непрерывной информацией, современные компьютеры имеют дело с дискретной информацией, на входе и выходе которых в качестве такой информации могут выступать любые последовательности десятичных цифр, букв, знаков препинания и других символов. Внутри системы эта информация кодируется в виде последовательности сигналов, принимающих лишь два различных значения.

В то время как возможности аналоговых машин ограничены преобразованиями строго ограниченных типов сигналов, современные компьютеры обладают свойством универсальности, иными словами, компьютер может производить преобразования любых буквенно-цифровых данных благодаря программе, составленной для выполнения той или иной задачи. Эта способность компьютера достигается за счет универсальности его системы команд, то есть элементарных преобразований информации.

Свойство универсальности компьютера не ограничивается возможностью оперирования одной лишь буквенно-цифровой информацией. В данном виде может быть представлена (закодирована) любая дискретная информация, а также – с любой заданной степенью точности – произвольная непрерывная информация. Таким образом, компьютеры могут рассматриваться как универсальные преобразователи информации. Свойство универсальности современных компьютеров открывает возможность моделирования с их помощью любых других преобразователей информации, в том числе любых мыслительных процессов.

Технологии цифровой обработки акустических сигналов и изображений находят все более широкое применение в различных областях, в частности при идентификации пользователей или для построения многоуровневых систем защиты. Вместе с тем в перечне основных предъявляемым к соответствующим системам требований на первом месте стоит универсальность, быстрота и эффективность выполнения различных процедур обработки на основе использования стандартных недорогих технических средств, входящих в комплект традиционной офисной техники и компьютерной телефонии: ПК, сканера, принтера, звуковой платы, модема. Для реализации таких систем нужны подходы, позволяющие обрабатывать акустический сигнал и речь.

Практически 80% информации человек получает через зрение, что означает доминирование зрительных рецепторов в жизнедеятельности человека. Вся информация в аппарате мышления человека сохраняется в виде образов, причем в этом образе сконцентрирована информация, полученная всеми рецепторами человека. Можно сделать вывод, что информация в памяти человека хранится в виде графических объектов. Развивая гипотезу о том, что любая информация, получаемая человеком извне, проходит стадию преобразования в изображения с последующей их целенаправленной обработкой, можно вывести последовательность процедур, пригодную для реализации в автоматизированных системах обработки данных различного рода, в том числе и в речи:

Предобработка, когда независимо от вида полученной информации осуществляется ее преобразование к общему виду первичных описаний в виде двухмерных матриц данных, имеющих неотрицательные значения, которые можно рассматривать как изображения, образы;

Обработка предполагает, что на основе каких-либо общих принципов, методов и алгоритмов осуществляются преобразования полученных первичных данных для достижения поставленных целей (сжатие, «шумоочистка», сравнение, распознавание и др.);

Получение новых знаний и принятие решений основываются на заключении из характера и вида полученной из внешнего мира информации, а также результатов ее обработки для выполнения конкретных действий в соответствии с общей стратегией поведения человека.

Практическая значимость этой гипотезы состоит в том, что интеллектуальные возможности человека по анализу и обработке визуальной информации, а также наработанный научный потенциал в области восстановления, распознавания и обработки изображений можно распространить сегодня на существующие технологии обработки информации иного рода, в том числе на акустические сигналы и речь.

Люди воспринимают пространство как «глубину», и изображения, формируемые мысленным взором, представляются им трехмерными. Однако в точных дисциплинах редко применяется обработка трехмерных изображений, что объясняется очевидными техническими трудностями работы с ними, а также недостаточным пониманием природы процесса восприятия изображений. В большинстве практических приложений исследователи имеют дело с квазитрехмерными изображениями, когда по двум известным параметрам, например, частоте и времени, строится некая двухмерная матрица, значения которой определяются значениями третьего известного параметра, например, мощностью и амплитудой рассчитанного мгновенного спектра.

Аналоговый сигнал

Смотреть что такое «Аналоговый сигнал» в других словарях:

  • аналоговый сигнал — аналоговый сигнал: По ГОСТ 22670. Источник: ГОСТ Р 51386 99: Аппаратура радиорелейная. Цепи стыка. Методы измерений параметров … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • аналоговый сигнал — данных аналоговый сигнал Сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией времени и непрерывным множеством возможных значений. аналоговый сигнал Сигнал, информационный параметр которого… … Справочник технического переводчика

  • аналоговый сигнал — данных аналоговый сигнал Сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией времени и непрерывным множеством возможных значений. аналоговый сигнал Сигнал, информационный параметр которого… … Справочник технического переводчика

  • аналоговый сигнал — данных аналоговый сигнал Сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией времени и непрерывным множеством возможных значений. аналоговый сигнал Сигнал, информационный параметр которого… … Справочник технического переводчика

  • Аналоговый сигнал — сигнал, величина которого непрерывно изменяется во времени. Аналоговый сигнал обеспечивает передачу данных путем непрерывного изменения во времени амплитуды, частоты либо фазы. Аналоговые сигналы естественным образом передают речь, музыку и… … Финансовый словарь

  • АНАЛОГОВЫЙ СИГНАЛ — АНАЛОГОВЫЙ СИГНАЛ, в телекоммуникации и электронике передача информации посредством варьирования непрерывной формы волны. Аналоговый сигнал изменяется (обычно по амплитуде или частоте) прямо пропорционально информационному содержанию сигнала … Научно-технический энциклопедический словарь

  • аналоговый сигнал — выходной сигнал, который изменяется пропорционально изменениям входного сигнала … Hacker’s dictionary

  • АНАЛОГОВЫЙ СИГНАЛ — Физическая величина, изменения которой в пространстве и во времени отображает передаваемое сообщение. Например, изменения напряжения (или тока, частоты, фазы и т. п.) отражают процесс речи. Сигнал имеет следующие измерения высота H (динамический… … Словарь бизнес-терминов

  • аналоговый сигнал — Analog Signal Аналоговый сигнал Сигнал, область определения которого составляет непрерывное пространство, то есть пространство, не являющееся дискретным. См. Цифровой сигнал … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. — М.

  • аналоговый сигнал — analoginis signalas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Signalas, išreiškiamas laiko funkcija, kartojančia atitinkamo dydžio kitimo dėsnį. atitikmenys: angl. analog signal; analogue signal vok. analoges Signal, n;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Аналоговая радиосвязь

Для начала стоит разобраться с понятием «аналоговый сигнал». В качестве примера удобно использовать такую ситуацию, как передача голосовой информации от одного человека к другому.

Голосовые связки человека во время разговора создают вибрации определенной частоты (разного тона), и определенного уровня сигнала (громкости). Такие вибрации, проходят через определенные расстояния, и затем «попадают» на слуховую мембрану другого человека.

Последняя, получая сигнал, начинает вибрировать с аналогичной частотой и уровнем сигнала. Именно таким образом и передается голосовой сигнал от человека к человеку. На основании этих процессов и строятся аналоговая радиосвязь.

Возьмем пример посложнее – телефон. Во время телефонного разговора голосовые вибрации «получает» микрофон (телефонная мембрана). Затем сигналы преобразовываются в электрические, идут по кабелям, и, при помощи динамика второго телефона, обратно конвертируются в звук.

Все это – аналоговая связь. Другими словами – вибрации, которые создаются под воздействием голоса, имеют свои уникальные частоты. И второй человек, который их «получает» посредством радиосвязи, слышит ни что иное, как аналогичные вибрации, но предварительно обработанные электроникой.

Аналоговые системы связи относятся к первому поколению сотовых сетей.

Аналоговые стандарты радиосвязи

Наиболее популярный аналоговый стандарт радиосвязи – МРТ1327. Его разработали в Англии, по приказу Департамента Промышленности и Торговли. Сегодня он имеет статус общеевропейского.

Основа МРТ1327 – совокупность транкинга вместе с выделением управляющей линии радиосети. Как это работает:

  • Как только включается питание приемопередатчика, устройство начинает сканировать все свободные каналы в сети
  • Как только свободная линии будет обнаружена, устройство зарегистрируется в этой свободной сети
  • После регистрации все последующие взаимодействия основного и мобильного радиооборудования будут производиться посредством управляющей линии
  • Так, из этой линии абонентское устройство будет получать данные обо всех передачах/приемах и текстовые сообщения
  • В случае, когда во время перемещения пользователя канал начнет ставать нестабильным, радиоустройство повторить сканирование, и найдет другой свободный канал

Все голосовые вызовы в такой системе используют транкинг. То есть, во время разговора будет выделен один определенный канал.

Особенность этого стандарта заключается в том, что «он предлагает» своим пользователям до 103 6 800 идентификаторов, для радиосистем выделяется до 32 768 идентификаторов, а для управления – до 1024 каналов.

Хотите подробнее разузнать об этом, и других аналоговых стандартах радиосвязи? Обратитесь в нашу Компанию по телефону, указанному выше, и мы подробно вас проконсультируем по всем вопросам.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *