Щодня люди стикаються з використанням електронних приладів. Без них неможлива сучасна життя. Адже мова йде про телевізор, радіо, комп'ютер, телефон, мультиварці та інше. Раніше, ще кілька років тому, ніхто не замислювався про те, який сигнал використовується в кожному працездатному приладі. Зараз же слова «аналоговий», «цифровий», «дискретний» вже давно на слуху. Деякі види сигналів з перерахованих є якісними і надійними. Цифрова передача стала використовуватися набагато пізніше, ніж аналогові. Це пов'язано з тим, що такий сигнал набагато простіше обслуговувати, та й техніка на той момент не була настільки вдосконалена. З поняттям «дискретність» стикається кожна людина постійно. Якщо переводити це слово з латинської мови, то воно буде означати «уривчастість». Заглиблюючись далеко в науку, можна сказати, що дискретний сигнал являє собою метод передачі інформації, який передбачає зміну в часі середовища-переносника. Остання приймає будь-яке значення з усіх можливих. Зараз дискретність відходить на другий план після того, як було прийнято рішення проводити системи на чіпі. Вони є цілісними, а всі компоненти тісно взаємодіють один з одним. У дискретності все з точністю навпаки – кожна деталь завершена і пов'язана з іншими за рахунок спеціальних ліній зв'язку.

Сигнал

Сигнал являє собою спеціальний код, який передається в простір однією або кількома системами. Це формулювання є загальною. У сфері інформації і зв'язку сигналом названий спеціальний носій будь-яких даних, який використовується для передачі повідомлень. Він може бути створений, але не прийнятий, остання умова не обов'язково. Якщо ж сигнал є повідомленням, то його «ловля» вважається необхідною. Описуваний код передачі даних задається математичної функцією. Вона характеризує всі можливі зміни параметрів. У радіотехнічної теорії ця модель вважається базовою. В ній же аналогом сигналу був названий шум. Він являє собою функцію часу, яка вільно взаємодіє з переданим кодом і спотворює його.


В статті охарактеризовано види сигналів: дискретний, аналоговий і цифровий. Також коротко дана основна теорія по розглянутій темі.

Види сигналів

Існує кілька типів класифікації наявних сигналів. Розглянемо, які бувають види.

З фізичної середовищі носія даних поділяють електричний сигнал, оптичний, акустичний і електромагнітний. Є ще кілька видів, однак вони маловідомі.

За способом завдання сигнали поділяються на регулярні і нерегулярні. Перші являють собою детерміновані методи передачі даних, які задаються аналітичною функцією. Випадкові ж формулюються за рахунок теорії ймовірності, а також вони приймають будь-які значення в різні проміжки часу.

В залежності від функцій, які описують всі параметри сигналу, методи передачі даних можуть бути аналоговими, дискретними, цифровими (спосіб, який є квантованим за рівнем). Вони використовуються для забезпечення роботи багатьох електричних приладів.

Тепер читачеві відомі всі види передачі сигналів. Розібратися в них не складе праці будь-якій людині, головне - трохи подумати і згадати шкільний курс фізики.

Для чого обробляється сигнал?

Сигнал обробляється з для передачі та отримання інформації, яка в ньому міститься. Як тільки вона буде витягнута, її можна використовувати різними способами. В окремих ситуаціях її переформатують. Існує й інша причина обробки всіх сигналів. Вона полягає в невеликому стисненні частот (щоб не пошкодити інформацію). Після цього її форматують і передають на повільних швидкостях. В аналоговому і цифровому сигналах використовуються особливі методи. Зокрема, фільтрація, згортка, кореляція. Вони необхідні для відновлення сигналу, якщо він пошкоджений або має шум.

Створення і формування

Найчастіше для формування сигналів необхідний аналого-цифрові (АЦП) і цифро-аналоговий (ЦАП) перетворювачі. Найчастіше вони обидва використовуються лише в ситуації із застосуванням DSP-технологій. В інших випадках підійде тільки використання ЦАП. При створенні фізичних аналогових кодів з подальшим застосуванням цифрових методів покладаються на отриману інформацію, яка передається зі спеціальних приладів.

Динамічний діапазон

Діапазон сигналу обчислюється різницею більшого і меншого рівня гучності, які виражені в децибелах. Він повністю залежить від твору і особливостей виконання. Мова йде як про музичні треки, так і про звичайних діалогах між людьми. Якщо брати, наприклад, диктора, який читає новини, то його динамічний діапазон коливається в районі 25-30 дБ. А під час читання будь-якого твору він може виростати до 50 дБ.

Аналоговий сигнал

Аналоговий сигнал є безперервним у часі способом передачі даних. Недоліком її можна назвати присутність шуму, що іноді призводить до повної втрати інформації. Дуже часто виникають такі ситуації, що неможливо визначити, де в коді важливі дані, а де звичайні спотворення.
Саме з-за цього цифрова обробка сигналів придбала велику популярність і поступово витісняє аналогову.

Цифровий сигнал

Цифровий сигнал є особливим потоком даних, він описується за рахунок дискретних функцій. Його амплітуда може прийняти певне значення вже заданих. Якщо аналоговий сигнал здатний чинити з величезною кількістю шумів, то цифровий відфільтровує велику частину отриманих перешкод. Крім цього, такий вид передачі даних переносить інформацію без зайвої смислового навантаження. Через один фізичний канал може бути відправлено відразу декілька кодів. Види цифрового сигналу не існують, оскільки він виділяється як окремий і самостійний метод передачі даних. Він являє собою двійковий потік. У наш час такий сигнал вважається самим популярним. Це пов'язано з простотою використання.

Застосування цифрового сигналу

Чим же відрізняється цифровий електричний сигнал від інших? Тим, що він здатний робити в ретранслятор повну регенерацію. Коли в обладнання зв'язку надходить сигнал, що має найменші перешкоди, він відразу ж змінює свою форму на цифрову. Це дозволяє, наприклад, телевишці знову сформувати сигнал, але вже без шумового ефекту. У тому випадку, якщо код поступає з великими спотвореннями, то, на жаль, відновленню він не підлягає. Якщо брати в порівнянні аналогову зв'язок, то в аналогічній ситуації ретранслятор може витягти частину даних, витрачаючи багато енергії. Обговорюючи стільниковий зв'язок різних форматів, при сильному спотворенні на цифровій лінії розмовляти практично неможливо, так як не чути слова або цілі фрази. Аналогова зв'язок у такому випадку більш дієва, адже можна продовжувати вести діалог. Саме із-за неполадки цифровий сигнал ретранслятори формують дуже часто для того, щоб скоротити розрив лінії зв'язку.

Дискретний сигнал

Зараз кожна людина користується мобільним телефоном або якийсь «дзвонилка» на своєму комп'ютері. Одне із завдань приладів або програмного забезпечення – це передача сигналу, в даному випадку голосового потоку. Для перенесення безперервної хвилі необхідний канал, який мав би пропускну здатність вищого рівня. Саме тому було прийнято рішення використовувати дискретний сигнал. Він створює не саму хвилю, а її цифровий вигляд. Чому ж? Тому що передача йде від техніки (наприклад, телефону або комп'ютера). У чому плюси такого виду перенесення інформації? З його допомогою зменшується загальна кількість переданих даних, а також легше організується пакетна відправлення. Поняття «дискретизація» вже давно стабільно використовується в роботі обчислювальної техніки. Завдяки такому сигналу передається не безперервна інформація, яка повністю закодована спеціальними символами і літерами, а дані, зібрані в особливі блоки. Вони є окремими і закінченими частинками. Такий метод кодування вже давно відсунуто на другий план, однак не зник повністю. За допомогою нього можна легко передавати невеличкі шматки інформації.

Порівняння цифрового і аналогового сигналів

Купуючи техніку, навряд чи хтось думає про те, які види сигналів використані у тому чи іншому приладі, а про їх середовища і природи вже тим більше. Але іноді все ж доводиться розбиратися з поняттями. Вже давно стало ясно, що аналогові технології втрачають попит, адже їх використання нераціонально. Натомість приходить цифровий зв'язок. Потрібно розуміти, про що йде мова і від чого відмовляється людство. Якщо говорити коротко, то аналоговий сигнал – спосіб передачі інформації, який передбачає опис даних безперервними функціями часу. По суті, кажучи конкретно, амплітуда коливань може бути будь-якого дорівнює значенню, що знаходиться в певних межах. Цифрова обробка сигналів описується дискретними функціями часу. Інакше кажучи, амплітуда коливань цього методу дорівнює строго заданим значенням. Переходячи від теорії до практики, треба сказати про те, що аналоговому сигналу характерні перешкоди. З цифровим ж таких проблем немає, тому що він успішно їх «згладжує». За рахунок нових технологій такий метод передачі даних здатний своїми силами без втручання вченого відновити всю вихідну інформацію. Говорячи про телебачення, можна вже з упевненістю сказати: аналогова передача давно вичерпала себе. Більшість споживачів переходять на цифровий сигнал. Мінус останнього полягає в тому, що якщо аналогову передачу здатний приймати будь-який прилад, то більш сучасний спосіб – тільки спеціальна техніка. Хоч і попит на застарілий метод вже давно впав, все ж такі види сигналів досі не здатні повністю піти з повсякденного життя.