أنواع الإشارات: تناظرية، رقمية، منفصلة. ما هو التلفزيون الرقمي والتلفزيون، وكيفية اختيار الحق

الإشارات هي رموز معلومات يستخدمها الأشخاص لنقل الرسائل إليها نظام معلومات. يمكن إعطاء الإشارة، لكن ليس من الضروري استقبالها. في حين أن الرسالة لا يمكن اعتبارها إلا إشارة (أو مجموعة إشارات) تم استلامها وفك تشفيرها بواسطة المستلم (إشارة تناظرية ورقمية).

كانت إحدى الطرق الأولى لنقل المعلومات دون مشاركة الأشخاص أو الكائنات الحية الأخرى هي حرائق الإشارات. وعندما نشأ الخطر، كانت النيران تشتعل بالتتابع من موقع إلى آخر. بعد ذلك، سننظر في طريقة نقل المعلومات باستخدام الإشارات الكهرومغناطيسية وسوف نتناول هذا الموضوع بالتفصيل إشارة تناظرية ورقمية.

يمكن تمثيل أي إشارة كدالة تصف التغييرات في خصائصها. هذا التمثيل مناسب لدراسة أجهزة وأنظمة الهندسة الراديوية. بالإضافة إلى الإشارة في الهندسة الراديوية، هناك أيضًا الضوضاء، وهي بديلها. لا ضجيج معلومات مفيدةويشوه الإشارة من خلال التفاعل معها.

المفهوم نفسه يجعل من الممكن الهروب من محددة كميات فيزيائيةعند النظر في الظواهر المتعلقة بتشفير المعلومات وفك تشفيرها. نموذج رياضيتتيح لك الإشارة في البحث الاعتماد على معلمات وظيفة الوقت.

أنواع الإشارة

إشارات بواسطة بيئة فيزيائيةتنقسم ناقلات المعلومات إلى كهربائية وبصرية وصوتية وكهرومغناطيسية.

وفقا لطريقة الإعداد، يمكن أن تكون الإشارة منتظمة أو غير منتظمة. يتم تمثيل الإشارة العادية كدالة حتمية للوقت. يتم تمثيل الإشارة غير المنتظمة في الهندسة الراديوية بوظيفة زمنية فوضوية ويتم تحليلها باستخدام نهج احتمالي.

يمكن أن تكون الإشارات، اعتمادًا على الوظيفة التي تصف معلماتها، تناظرية أو منفصلة. تسمى الإشارة المنفصلة التي تم كميتها إشارة رقمية.

معالجة الإشارات

تتم معالجة الإشارات التناظرية والرقمية وتوجيهها لإرسال واستقبال المعلومات المشفرة في الإشارة. بمجرد استخراج المعلومات، يمكن استخدامها لأغراض مختلفة. وفي حالات خاصة، يتم تنسيق المعلومات.

يتم تضخيم الإشارات التناظرية وتصفيتها وتعديلها وإزالة تشكيلها. يمكن أيضًا أن تخضع البيانات الرقمية للضغط والكشف وما إلى ذلك.

الإشارات التناظرية

تدرك حواسنا جميع المعلومات التي تدخلها في شكل تناظري. فمثلاً، إذا رأينا سيارة تمر بجانبنا، فإننا نرى حركتها بشكل مستمر. إذا تمكن دماغنا من تلقي معلومات حول موقعه مرة واحدة كل 10 ثوانٍ، فسيتم دهس الأشخاص باستمرار. ولكن يمكننا تقدير المسافة بشكل أسرع بكثير وهذه المسافة محددة بوضوح في كل لحظة من الزمن.

يحدث الشيء نفسه تمامًا مع المعلومات الأخرى، حيث يمكننا تقييم الحجم في أي لحظة، والشعور بالضغط الذي تمارسه أصابعنا على الأشياء، وما إلى ذلك. وبعبارة أخرى، فإن جميع المعلومات التي يمكن أن تنشأ في الطبيعة تقريبًا موجودة عرض تناظري. أسهل طريقة لنقل هذه المعلومات هي من خلال الإشارات التناظرية، والتي تكون مستمرة ومحددة في أي وقت.

لفهم كيف تبدو الإشارة الكهربائية التناظرية، يمكنك تخيل رسم بياني يوضح السعة على المحور الرأسي والوقت على المحور الأفقي. إذا قمنا، على سبيل المثال، بقياس التغير في درجة الحرارة، فسيظهر خط مستمر على الرسم البياني، يعرض قيمته في كل لحظة زمنية. لنقل مثل هذه الإشارة باستخدام التيار الكهربائي، نحتاج إلى مقارنة قيمة درجة الحرارة بقيمة الجهد. لذلك، على سبيل المثال، يمكن ترميز 35.342 درجة مئوية كجهد 3.5342 فولت.

تُستخدم الإشارات التناظرية في جميع أنواع الاتصالات. ولتجنب التداخل، يجب تضخيم هذه الإشارة. كلما ارتفع مستوى الضوضاء، أي التداخل، كلما كان من الضروري تضخيم الإشارة حتى يمكن استقبالها دون تشويه. تستهلك طريقة معالجة الإشارات هذه الكثير من الطاقة لتوليد الحرارة. حيث إشارة تضخيمقد يتسبب في حد ذاته في حدوث تداخل مع قنوات الاتصال الأخرى.

في الوقت الحاضر، لا تزال الإشارات التناظرية تستخدم في التلفزيون والراديو لتحويل إشارة الإدخال في الميكروفونات. لكن بشكل عام، يتم استبدال هذا النوع من الإشارات أو استبدالها بالإشارات الرقمية في كل مكان.

الإشارات الرقمية

يتم تمثيل الإشارة الرقمية بالتسلسل القيم الرقمية. الإشارات الأكثر استخدامًا اليوم هي الإشارات الرقمية الثنائية، لأنها تستخدم في الإلكترونيات الثنائية وأسهل في التشفير.

على عكس نوع الإشارة السابقة، فإن الإشارة الرقمية لها قيمتان “1” و “0”. إذا تذكرنا مثالنا مع قياس درجة الحرارة، فسيتم إنشاء الإشارة بشكل مختلف. إذا كان الجهد الذي توفره الإشارة التناظرية يتوافق مع قيمة درجة الحرارة المقاسة، ففي الإشارة الرقمية لكل قيمة درجة حرارة سيكون هناك كمية معينة مننبضات الجهد. نبضة الجهد نفسها ستكون مساوية "1" ، وغياب الجهد سيكون "0". ستقوم معدات الاستقبال بفك تشفير النبضات واستعادة البيانات الأصلية.

بعد أن تخيلنا كيف ستبدو الإشارة الرقمية على الرسم البياني، سنرى أن الانتقال من قيمة صفرإلى الحد الأقصى يتم بشكل حاد. وهذه الميزة هي التي تسمح لجهاز الاستقبال "برؤية" الإشارة بشكل أكثر وضوحًا. في حالة حدوث أي تداخل، يكون من الأسهل على جهاز الاستقبال فك تشفير الإشارة مقارنة بالإرسال التناظري.

ومع ذلك، من المستحيل إعادة بناء إشارة رقمية بمستوى ضوضاء مرتفع جدًا، بينما من النوع التناظريإذا كان هناك تشويه كبير، فلا يزال من الممكن "اصطياد" المعلومات. هذا بسبب تأثير الهاوية. جوهر التأثير هو أن الإشارات الرقمية يمكن أن تنتقل عبر مسافات معينة، ثم تتوقف ببساطة. يحدث هذا التأثير في كل مكان ويتم حله ببساطة عن طريق إعادة إنشاء الإشارة. عندما تنقطع الإشارة، تحتاج إلى إدخال مكرر أو تقليل طول خط الاتصال. لا يقوم المكرر بتضخيم الإشارة، ولكنه يتعرف على شكلها الأصلي ويخرجها نسخة طبق الأصلويمكن استخدامه حسب الرغبة في الدائرة. تُستخدم طرق تكرار الإشارة هذه بنشاط في تقنيات الشبكات.

من بين أمور أخرى، تختلف الإشارات التناظرية والرقمية أيضًا في القدرة على تشفير المعلومات وتشفيرها. وهذا أحد أسباب التحول الاتصالات المتنقلةإلى "رقم".

الإشارات التناظرية والرقمية والتحويل الرقمي إلى التناظري

نحتاج إلى التحدث أكثر قليلاً عن كيفية نقل المعلومات التناظرية عبر قنوات الاتصال الرقمية. دعونا نستخدم الأمثلة مرة أخرى. كما ذكرنا سابقًا، الصوت هو إشارة تناظرية.

ماذا يحدث في الهواتف المحمولةالتي تنقل المعلومات عبر القنوات الرقمية

يتم كشف الصوت الذي يدخل إلى الميكروفون التحويل التناظري إلى الرقمي(أدك). تتكون هذه العملية من 3 خطوات. يتم أخذ قيم الإشارة الفردية على فترات زمنية متساوية، وهي عملية تسمى أخذ العينات. وفقا لنظرية كوتيلنيكوف حول عرض النطاقالقنوات، يجب أن يكون تردد أخذ هذه القيم ضعف أعلى تردد للإشارة. وهذا يعني أنه إذا كان الحد الأقصى لتردد قناتنا هو 4 كيلو هرتز، فسيكون تردد أخذ العينات 8 كيلو هرتز. بعد ذلك، يتم تقريب جميع قيم الإشارة المحددة أو، بمعنى آخر، كميتها. كلما زاد عدد المستويات التي تم إنشاؤها، زادت دقة الإشارة المعاد بناؤها عند جهاز الاستقبال. يتم بعد ذلك تحويل جميع القيم إلى كود ثنائي يتم إرساله إليه المحطة الأساسيةومن ثم يصل إلى مشترك آخر، وهو المتلقي. يتم إجراء التحويل من الرقمي إلى التناظري (DAC) في هاتف المتلقي. هذا إجراء عكسي، والغرض منه هو الحصول على إشارة عند الإخراج مطابقة قدر الإمكان للإشارة الأصلية. ثم تخرج الإشارة التناظرية على شكل صوت من مكبر صوت الهاتف.

في كثير من الأحيان نسمع تعريفات مثل الإشارة "الرقمية" أو "المنفصلة"؛ ما هو الفرق بينها وبين "التناظرية"؟

جوهر الفرق هو أن الإشارة التناظرية مستمرة في الوقت المناسب (الخط الأزرق)، في حين أن الإشارة الرقمية تتكون من مجموعة محدودة من الإحداثيات (النقاط الحمراء). إذا قمنا بتقليل كل شيء إلى الإحداثيات، ثم أي قطعة الإشارات التناظريةيتكون من عدد لا نهائي من الإحداثيات.

ش الإشارات الرقميةوتقع الإحداثيات على طول المحور الأفقي على فترات منتظمة، وفقا لتكرار أخذ العينات. في تنسيق القرص المضغوط الصوتي الشائع، يبلغ هذا 44100 نقطة في الثانية. وتتوافق الدقة الرأسية لارتفاع الإحداثيات مع عمق بتات الإشارة الرقمية؛ وبالنسبة لـ 8 بتات فهي 256 مستوى، ولـ 16 بت = 65536 ولـ 24 بت = 16777216 مستوى. كلما زاد عمق البت (عدد المستويات)، كلما كانت الإحداثيات الرأسية أقرب إلى الموجة الأصلية.

المصادر التناظرية هي: أشرطة الفينيل والصوت. المصادر الرقمية هي: CD-Audio وDVD-Audio وSA-CD (DSD) والملفات بتنسيقات WAVE وDSD (بما في ذلك مشتقات APE وFlac وMp3 وOgg وما إلى ذلك).

مزايا وعيوب الإشارة التناظرية

تتمثل ميزة الإشارة التناظرية في أننا ندرك الصوت بآذاننا في شكل تناظري. وعلى الرغم من أن نظامنا السمعي يترجم تدفق الصوت المدرك إلى عرض رقميوينقلها بهذا الشكل إلى الدماغ ولم يصل العلم والتكنولوجيا بعد إلى حد القدرة على توصيل اللاعبين ومصادر الصوت الأخرى مباشرة بهذا الشكل؛ وتجري حاليا دراسات مماثلة بنشاط للأشخاص الذين يعانون من الإعاقات، ونستمتع بالصوت التناظري حصريًا.

عيب الإشارة التناظرية هو القدرة على تخزين الإشارة ونقلها وتكرارها. عند التسجيل على شريط مغناطيسي أو الفينيل، ستعتمد جودة الإشارة على خصائص الشريط أو الفينيل. بمرور الوقت، تزول مغناطيسية الشريط وتتدهور جودة الإشارة المسجلة. تؤدي كل قراءة إلى تدمير الوسائط تدريجيًا، وتحدث إعادة الكتابة تشويهًا إضافيًا، حيث تتم إضافة انحرافات إضافية بواسطة الوسائط التالية (الشريط أو الفينيل)، وأجهزة القراءة والكتابة ونقل الإشارات.

إن عمل نسخة من الإشارة التناظرية هو نفس نسخ صورة فوتوغرافية عن طريق التقاط صورة لها مرة أخرى.

مزايا وعيوب الإشارة الرقمية

تشمل مزايا الإشارة الرقمية الدقة عند نسخ وإرسال دفق صوتي، حيث لا يختلف الأصل عن النسخة.

العيب الرئيسي هو أن الإشارة الرقمية هي مرحلة وسيطة وأن دقة الإشارة التناظرية النهائية ستعتمد على مدى تفصيل ودقة وصف الموجة الصوتية بواسطة الإحداثيات. ومن المنطقي تمامًا أنه كلما زاد عدد النقاط وكانت الإحداثيات أكثر دقة، زادت دقة الموجة. لكن لا يوجد حتى الآن إجماع حول عدد الإحداثيات ودقة البيانات الكافية للقول بأن التمثيل الرقمي للإشارة كافٍ لاستعادة الإشارة التناظرية بدقة، ولا يمكن تمييزها عن الأصل عن طريق آذاننا.

من حيث حجم البيانات، تبلغ سعة شريط الصوت التناظري العادي حوالي 700-1.1 ميجابايت فقط، في حين أن القرص المضغوط العادي يحمل 700 ميجابايت. وهذا يعطي فكرة عن الحاجة إلى شركات النقل سعة كبيرة. وهذا يؤدي إلى حرب تسويات منفصلة مع متطلبات مختلفةمن خلال عدد النقاط الموصوفة ودقة الإحداثيات.

اليوم، يعتبر كافيًا تمامًا تمثيل موجة صوتية بتردد أخذ عينات يبلغ 44.1 كيلو هرتز وعمق بت يبلغ 16 بت. وبمعدل أخذ عينات يبلغ 44.1 كيلو هرتز، من الممكن إعادة بناء إشارة تصل إلى 22 كيلو هرتز. كما تظهر الدراسات الصوتية النفسية، فإن الزيادة الإضافية في تردد أخذ العينات ليست ملحوظة، ولكن الزيادة في عمق البت تعطي تحسنًا ذاتيًا.

كيف تقوم DACs ببناء موجة

DAC هو محول رقمي إلى تناظري، وهو عنصر يحول الصوت الرقمي إلى تناظري. سننظر بشكل سطحي إلى المبادئ الأساسية. إذا أشارت التعليقات إلى الاهتمام بالنظر في عدد من النقاط بمزيد من التفصيل، فسيتم إصدار مادة منفصلة.

DACs متعددة البت

في كثير من الأحيان، يتم تمثيل الموجة كخطوات، وهو ما يرجع إلى بنية الجيل الأول من DACs R-2R متعددة البت، والتي تعمل بشكل مشابه لمفتاح الترحيل.

يستقبل مدخل DAC قيمة الإحداثيات الرأسية التالية وفي كل دورة على مدار الساعة يقوم بتحويل المستوى الحالي (الجهد) إلى المستوى المناسب حتى التغيير التالي.

وعلى الرغم من الاعتقاد بأن الأذن البشرية لا يمكنها سماع تردد أعلى من 20 كيلو هرتز، ووفقا لنظرية نيكويست فمن الممكن استعادة الإشارة إلى 22 كيلو هرتز، إلا أن جودة هذه الإشارة بعد الاستعادة تظل موضع تساؤل. في منطقة التردد العالي، عادة ما يكون شكل الموجة "المتدرج" الناتج بعيدًا عن الشكل الأصلي. أسهل طريقة للخروج من هذا الوضع هي زيادة معدل أخذ العينات عند التسجيل، ولكن هذا يؤدي إلى زيادة كبيرة وغير مرغوب فيها في حجم الملف.

البديل هو زيادة معدل أخذ العينات بشكل مصطنع عند التشغيل مرة أخرى في DAC عن طريق الإضافة القيم المتوسطة. أولئك. نتخيل مسار موجة مستمر (خط منقط رمادي) يربط بسلاسة الإحداثيات الأصلية (النقاط الحمراء) ونضيف نقاط وسيطةعلى هذا الخط (أرجواني غامق).

عند زيادة تردد أخذ العينات، يكون من الضروري عادة زيادة عمق البت بحيث تكون الإحداثيات أقرب إلى الموجة التقريبية.

بفضل الإحداثيات المتوسطة، من الممكن تقليل "الخطوات" وبناء موجة أقرب إلى الأصل.

عندما ترى وظيفة التعزيز من 44.1 إلى 192 كيلو هرتز في مشغل أو DAC خارجي، فهي وظيفة إضافة إحداثيات وسيطة، وليس استعادة أو إنشاء الصوت في المنطقة التي تزيد عن 20 كيلو هرتز.

في البداية، كانت هذه شرائح SRC منفصلة قبل DAC، والتي انتقلت بعد ذلك مباشرةً إلى شرائح DAC نفسها. اليوم يمكنك العثور على حلول حيث تتم إضافة هذه الشريحة إلى DACs الحديثة؛ ويتم ذلك من أجل توفير بديل للخوارزميات المضمنة في DAC وفي بعض الأحيان الحصول على المزيد أفضل صوت(كما هو الحال على سبيل المثال في Hidizs AP100).

حدث رفض الصناعة الرئيسي لـ DACs متعددة البتات بسبب عدم القدرة على المضي قدمًا التطور التكنولوجيمؤشرات الجودة مع تقنيات الإنتاج الحالية وأكثر من ذلك التكلفة العاليةضد DACs "النبضية" ذات الخصائص المماثلة. ومع ذلك، في منتجات Hi-End، غالبًا ما يتم إعطاء الأفضلية لـ DACs القديمة متعددة البت بدلاً من الحلول الجديدة ذات الخصائص الأفضل تقنيًا.

تبديل DACs

وفي أواخر السبعينيات انتشر على نطاق واسع الخيار البديل DACs تعتمد على بنية "النبض" - "دلتا سيجما". أصبحت تقنية Pulse DAC ظهور ممكنمفاتيح فائقة السرعة وتسمح باستخدام ترددات الموجة الحاملة العالية.

سعة الإشارة هي القيمة المتوسطة لسعات النبضة (تظهر النبضات ذات السعة المتساوية باللون الأخضر، وتظهر الموجة الصوتية الناتجة باللون الأبيض).

على سبيل المثال، سلسلة من ثماني دورات من خمس نبضات ستعطي سعة متوسطة (1+1+1+0+0+1+1+0)/8=0.625. كلما زاد تردد الموجة الحاملة، زاد عدد النبضات الخاضعة للتجانس والنتيجة أكثر القيمة الدقيقةالسعات. هذا جعل من الممكن تقديم دفق الصوت في شكل بت واحد مع نطاق ديناميكي واسع.

يمكن إجراء المتوسط ​​باستخدام مرشح تناظري عادي، وإذا تم تطبيق هذه المجموعة من النبضات مباشرة على السماعة، فسنحصل على صوت عند الإخراج، وفائق ترددات عاليةلن يتم إعادة إنتاجها بسبب القصور الذاتي العالي للباعث. تعمل مضخمات PWM وفقًا لهذا المبدأ في الفئة D، حيث لا يتم إنشاء كثافة طاقة النبضات من خلال عددها، ولكن من خلال مدة كل نبضة (وهو أمر أسهل في التنفيذ، ولكن لا يمكن وصفه باستخدام رمز ثنائي بسيط).

يمكن اعتبار DAC متعدد البتات بمثابة طابعة قادرة على تطبيق الألوان باستخدام أحبار Pantone. دلتا سيجما هي طابعة نفاثةمع مجموعة محدودة من الألوان، ولكن نظرًا للقدرة على تطبيق نقاط صغيرة جدًا (مقارنةً بطابعة قرن الوعل)، نظرًا لاختلاف كثافة النقاط لكل وحدة سطحية، فإنها تنتج المزيد من الظلال.

في الصورة، عادة لا نرى نقاطًا فردية بسبب دقة العين المنخفضة، ولكن فقط النغمة المتوسطة. وكذلك الأذن لا تسمع النبضات منفردة.

في النهاية، مع التقنيات الحالية في DACs النبضية، من الممكن الحصول على موجة قريبة مما ينبغي الحصول عليه نظريًا عند تقريب الإحداثيات المتوسطة.

تجدر الإشارة إلى أنه بعد ظهور DAC دلتا سيجما، اختفت أهمية رسم "الموجة الرقمية" في الخطوات، لأن هذه هي الطريقة التي لا تقوم بها DACs الحديثة ببناء موجة في خطوات. من الصحيح إنشاء إشارة منفصلة بنقاط متصلة بخط ناعم.

هل تبديل DACs مثالي؟

ولكن في الممارسة العملية، ليس كل شيء ورديا، وهناك عدد من المشاكل والقيود.

لأن نظرًا لأنه يتم تخزين العدد الهائل من السجلات في إشارة متعددة البتات، فإن التحويل إلى إشارة نبضية باستخدام مبدأ "من بت إلى بت" يتطلب ترددًا حاملًا مرتفعًا بشكل غير ضروري، وهو ما لا تدعمه DACs الحديثة.

تتمثل الوظيفة الرئيسية لمحولات DAC النبضية الحديثة في تحويل إشارة متعددة البت إلى إشارة بت واحدة بتردد حامل منخفض نسبيًا مع القضاء على البيانات. في الأساس، هذه الخوارزميات هي التي تحدد جودة الصوت النهائية لمحولات DAC النبضية.

وللحد من مشكلة التردد الحامل العالي، يتم تقسيم التدفق الصوتي إلى عدة تدفقات ذات بتة واحدة، حيث يكون كل تيار مسؤولاً عن مجموعة البتات الخاصة به، والتي تعادل مضاعف تردد الموجة الحاملة لعدد التدفقات. تسمى هذه DACs دلتا سيجما متعددة البت.

اليوم، تلقت DACs النبضية ريحًا ثانية في الدوائر الدقيقة عالية السرعة هدف عامفي منتجات NAD وChord نظرًا لقدرتها على برمجة خوارزميات التحويل بمرونة.

تنسيق دي إس دي

بعد الاستخدام الواسع النطاق لـ Delta-Sigma DAC، كان من المنطقي تمامًا ظهور تنسيق التسجيل الكود الثنائيترميز دلتا سيجما مباشرة. يُسمى هذا التنسيق DSD (البث الرقمي المباشر).

لم يتم استخدام التنسيق على نطاق واسع لعدة أسباب. تبين أن تحرير الملفات بهذا التنسيق محدود بشكل غير ضروري: لا يمكنك مزج التدفقات أو ضبط مستوى الصوت أو تطبيق المعادلة. وهذا يعني أنه بدون فقدان الجودة، يمكنك فقط أرشفة التسجيلات التناظرية وإنتاج تسجيل بميكروفونين للعروض الحية دون مزيد من المعالجة. باختصار، لا يمكنك حقًا كسب المال.

في الحرب ضد القرصنة، لم تكن الأقراص بتنسيق SA-CD (ولا تزال غير مدعومة) بواسطة أجهزة الكمبيوتر، مما يجعل من المستحيل عمل نسخ منها. لا توجد نسخ – لا يوجد جمهور واسع. كان من الممكن تشغيل محتوى صوت DSD فقط من مشغل SA-CD منفصل من قرص خاص. إذا كان تنسيق PCM يحتوي على معيار SPDIF لنقل البيانات الرقمية من مصدر إلى DAC منفصل، فبالنسبة لتنسيق DSD لا يوجد معيار وتم ترقيم النسخ المقرصنة الأولى من أقراص SA-CD باستخدام المخرجات التناظريةمشغلات SA-CD (على الرغم من أن الوضع يبدو غبيًا، في الواقع تم إصدار بعض التسجيلات فقط على SA-CD، أو تم إجراء نفس التسجيل على Audio-CD بشكل سيئ عمدًا للترويج لـ SA-CD).

جاءت نقطة التحول مع الإصدار وحدات تحكم اللعبة SONY، حيث تم نسخ قرص SA-CD تلقائيًا الأقراص الصلبةلوحات المفاتيح. استفاد معجبو تنسيق DSD من هذا. حفز ظهور التسجيلات المقرصنة السوق على إطلاق DACs منفصلة لتشغيل تدفقات DSD. تدعم معظم DACs الخارجية التي تدعم DSD اليوم نقل بيانات USB باستخدام تنسيق DoP كتشفير منفصل للإشارة الرقمية عبر SPDIF.

الترددات الحاملة لـ DSD صغيرة نسبيًا، 2.8 و5.6 ميجاهرتز، لكن هذا التدفق الصوتي لا يتطلب أي تحويل مع ترقق البيانات وهو منافس تمامًا للتنسيقات دقة عالية، مثل DVD-Audio.

لا توجد إجابة واضحة لسؤال أيهما أفضل، DSP أم PCM. كل هذا يتوقف على جودة تنفيذ DAC معين وموهبة مهندس الصوت عند التسجيل الملف النهائي.

خلاصة عامة

الصوت التناظري هو ما نسمعه وندركه كما لو كان العالم من حولنا بأعيننا. صوت رقمي، وهي مجموعة من الإحداثيات التي تصف الموجة الصوتية، والتي لا يمكننا سماعها مباشرة دون تحويلها إلى إشارة تناظرية.

لا يمكن إعادة تسجيل الإشارة التناظرية المسجلة مباشرة على شريط صوتي أو فينيل دون فقدان الجودة، بينما يمكن نسخ الموجة في التمثيل الرقمي بتًا مقابل بت.

تعد تنسيقات التسجيل الرقمي عبارة عن مقايضة ثابتة بين مقدار دقة الإحداثيات مقابل حجم الملف، وأي إشارة رقمية هي مجرد تقريب للإشارة التناظرية الأصلية. ومع ذلك، في نفس الوقت مستوى مختلفتوفر تقنيات تسجيل وتشغيل الإشارات الرقمية وتقنيات تخزين الوسائط للإشارة التناظرية فوائد أكبر للتمثيل الرقمي للإشارة، بالمثل كاميرا رقميةمقابل كاميرا الفيلم.

أكثر تركيزا على العمل مع البث الرقمي. ويعتبر أكثر تقدما وتقدما. ومع ذلك، لفهم ما هي ميزتها، تحتاج إلى دراسة المصطلحات بشكل أعمق.

تلفزيون تناظري

تم بناء التلفزيون التناظري على أساس إشارة تناظرية. إنه يعمل بشكل مستمر، وهذا ليس مؤشرا على الجودة. بعد كل شيء، إذا كانت هناك إشارة، فإن الصورة بأكملها والصوت يعاني. من بين مزايا الإشارة التناظرية حقيقة أنه يمكن التقاطها بسهولة عن طريق البث العادي. ولكن على الرغم من مزاياها الواضحة، تعتبر الإشارة التناظرية اليوم قديمة ونادرا ما تستخدم في أي مكان. عيوب التلفزيون التناظري هي ضعف جودة الإشارة ونقصها اتصال آمنإلخ.

يمكن العثور على أجهزة تلفزيون تعمل بإشارة تناظرية في المقاطعات. التلفزيون الرقمي ليس مربحًا للمدن الصغيرة. ويعتاد الناس على ذلك ولا يريدون تغيير تقاليدهم.

بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن للإشارة التناظرية أن تكشف عن الإمكانات الكاملة لمعدات الفيديو الحديثة: أجهزة تلفزيون البلازما والكريستال السائل.

التلفزيون الرقمي

الكيبل التلفزيوني

الكيبل التلفزيونييحدد اسمها فقط طريقة نقل المعلومات، ولكن ليس الإشارة. لذلك، على سبيل المثال، يمكن إرسال الإشارة الرقمية أو التناظرية المعدة للإرسال في وسيلة نقل أو أخرى: عبر الكابل النحاسي، والأثير، وما إلى ذلك.

ولذلك، لا ينبغي تخصيص تلفزيون الكابل ل أنواع منفصلةلأنه يمكن أن يكون رقميًا وتناظريًا.

قبل أن تختار خيار التلفزيون الأفضل بالنسبة لك، تأكد من تقييم جميع خياراتك. قم بتقييم المعدات الموجودة في منزلك. بعد كل شيء، إذا كان لديك أنبوب واحد، فستكون الإشارة الرقمية مشكلة، لكن أجهزة تلفزيون LCD الحديثة بها موصلات تناظرية. اهتم أيضًا بالفرص التي يقدمها لك موفرو التلفزيون.

يمكن توضيح الفرق بين التلفزيون الرقمي والتناظري بسهولة من خلال الفرق بين التلفزيون الرقمي والتلفزيون التناظري الصوت التناظريأو الصور الفوتوغرافية. إذا كان هناك صورة التلفزيون التناظرية و تسجيل صوتيمشفرة باستخدام التناظرية إشارة كهربائية، ثم يتم استخدام الترميز الرقمي وفقًا لذلك.

في نهاية التسعينيات، لم يكن هناك سوى التناظرية في بلدنا تلفزيون ملون. استخدم البث نظام الترميز الفرنسي SECAM. ربما يتذكر القراء الأكبر سنًا أنه يمكن العثور على أفلام مشفرة باستخدام أشرطة الفيديو أنظمة بديلة- PAL أو NTSC، للمشاهدة المريحة التي تحتاج إلى جهاز فيديو يدعمها.

لمشاهدة التلفزيون الرقمي على جهاز كمبيوتر، كل ما تحتاجه هو وحدة USB صغيرة وهوائي UHF

تتمثل العيوب الرئيسية للتناظرية في ضعف الحماية ضد التداخل، فضلاً عن النطاق الواسع إلى حد ما من طيف الترددات الراديوية اللازمة لنقل قناة واحدة.

لذلك، كنا مقتصرين على الهواء بحد أقصى عشرين قناة ملونة، وعلى شبكات الكابل بمتوسط ​​70 (مع استثناءات نادرة).

إذا لم يكن تلفزيونك مزودًا بجهاز استقبال القنوات الرقمية، ثم يمكنك شراء وحدة فك ترميز منفصلة تدعم ذلك معيار DVB-T 2

مع الإشارة التناظرية، من الصعب جدًا إنشاء خدمة مناسبة للمستخدم والمشغل (مع إمكانية اتصال سريع/ تعطيل حزم القنوات، وما إلى ذلك). بالإضافة إلى ذلك، يحتاج التناظري إلى أجهزة إرسال عالية الطاقة ذات مساحة تغطية كبيرة تحتاج أجهزة الاستقبال مستوى عالإشارة مما يعني الطيف الترددييتم استخدامه بشكل غير عقلاني للغاية في البث الإذاعي: في المناطق المجاورة، من المستحيل الإرسال على نفس القناة؛ مطلوب تخطيط التردد المختص.

لا تحتوي الإشارة الرقمية على هذه العيوب. الميزة الرئيسية للتقنية الرقمية هي إمكانية ضغط القناة المشفرة باستخدام الخوارزميات الحديثة (على سبيل المثال MPEG). بالضبط كيفية تشفير الإشارة وكيفية ضغطها يتم تحديدها بواسطة المعيار. اليوم في أوروبا وروسيا، عائلة المعايير الرئيسية هي DVB - وهي من بنات أفكار مشروع DVB للاتحاد الدولي.

تتضمن العائلة معايير للأقمار الصناعية والأرضية والكابلات و التلفزيون المحمول، تختلف في درجة الضغط وحصانة الضوضاء والمعلمات الأخرى (مهم، اعتمادًا على وسيلة النقل المستخدمة). ومع ذلك، في الصحافة "الرقمية" في مؤخراغالبًا ما يطلق عليه المعيار الأرضي (في حالة روسيا - DVB-T2). لنبدأ به.

من التناظرية إلى الرقمية على الهواء: النسخة الروسية

ونظرًا لمزايا التكنولوجيا الرقمية، بدأ المجتمع العالمي في الانتقال إلى معايير البث الحديثة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. في جميع البلدان، استمرت هذه العملية (ولا تزال مستمرة) بالتزامن مع "تحسين" البث الإذاعي، والذي يستخدم بنشاط ليس فقط من قبل العاملين في التلفزيون، ولكن أيضًا مشغلي الهاتف المحمولوالعسكريين والمستهلكين الآخرين.

بسبب الضغط في 1 التناظرية قناة تلفزيونية، على سبيل المثال، في معيار DVB-T2، يسمح لك بتركيب ما يصل إلى 10 قنوات رقمية بنفس جودة الصورة تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك، يحرر جزء من الطيف التخفيض المذكور أعلاه في قدرة المرسل. داخل دولة واحدة، يتم تنظيم هذه العمليات من قبل الدولة، وعلى المستوى القاري - من خلال اتفاقيات مختلفة بين الدول.

ووفقاً لأحد هذه الاتفاقيات، يجب أن تتوقف المناطق الحدودية الروسية في نهاية المطاف عن البث بالصيغة التناظرية. وبالتالي فإن الانتقال من التلفزيون التناظري إلى التلفزيون الرقمي لا يحدد الرغبة في التكنولوجيات الجديدة فحسب، بل يحدد أيضا المسؤولية تجاه أقرب جيراننا.

يمكن العثور على محولات USB غير مكلفة لاستقبال القنوات الرقمية ليس فقط لأجهزة الكمبيوتر الشخصية...
...ولكن أيضًا للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية. وفي الوقت نفسه، سيتم توصيلهما عبر micro-USB

الانتقال من التناظرية إلى التلفزيون الرقميبدأ البث في بلادنا في عام 2009. في ذلك الوقت، تم اعتماد معيار DVB-T، الذي تم تنفيذه بالفعل في عدد من البلدان الأوروبية، كأساس.

عليك أن تفهم أن التلفزيون عبارة عن سلسلة من التفاعل بين قائمة كاملة من الوسطاء بين منتج المحتوى ومستهلكه، ولكل منهم أسطول من المعدات التناظرية التي تحتاج إلى الاستبدال. يتضمن مشروع الدولة تحديث جزء فقط من هذه السلسلة - معدات التوزيع والنقل.

وفي بعض الحالات، تساعد الدولة استوديوهات التلفزيون على شراء معدات تصوير جديدة.

لكن يتعين على المشاهدين أن يفكروا في استبدال "أجهزة الاستقبال" بأنفسهم. كل هذه الصعوبات تمنعنا من التحول إلى معيار جديدحيثما تتم مثل هذه التحولات.

وفي بلادنا كان التحول أكثر صعوبة. في البداية، تم اتخاذ وتيرة عالية جدًا، ولكن بعد بضع سنوات، "تم تغيير الخيول في منتصف الطريق"، مما يوفر الوقت في الخطوة التطورية التالية: تقرر تقديم جيل ثانٍ أكثر تقدمًا من المعيار "الأرضي" - DVB -T2، الذي يوفر التنسيب أكثرالقنوات الرقمية على نطاق تردد القناة التناظرية (مقارنة بـ DVB-T).

تجدر الإشارة إلى أن الانتقال لا يعني أي زيادة في دقة صورة البث. يتضمن المشروع فقط تغيير طريقة تقديمه، ويجب أن نتوقع جودة HD على الهواء فقط في المستقبل البعيد (المعيار يدعم HD، ولكن على مستوى الدولة تقرر عدم التطرق إلى هذا الموضوع في الوقت الحالي).

اليوم، تعمل أجهزة إرسال DVB-T2 في جميع أنحاء البلاد تقريبًا. في مكان ما، يتم حاليًا تضمين تعدد إرسال واحد فقط (حزمة تحل محل قناة تناظرية واحدة)؛ وفي مناطق أخرى تم تضمين الجزء الثاني بالفعل. وهذا يعني أن وجود المناسب تلقي المعدات، يمكنك من الجو مشاهدة 20 قناة مجانًا وبجودة لائقة.

على الرغم من أنه قيل منذ بداية الانتقال أنه بحلول عام 2015، يجب أن تتحول بلادنا بالكامل إلى الرقمية وإيقاف تشغيل التناظرية، في الوقت الحالي تم تأجيل مسألة إيقاف التشغيل، لذلك التلفزيون التناظرييستمر في العمل.

صورة:الشركات المصنعة

أي إشارة، سواء كانت تناظرية أو رقمية، هي الاهتزازات الكهرومغناطيسية، تنتشر بتردد معين. اعتمادًا على الإشارة التي يتم توزيعها، يحدد الجهاز الذي يستقبل هذه الإشارة الصورة التي سيتم عرضها على الشاشة، على التوالي، مع الصوت.

على سبيل المثال، يمكن لبرج التلفزيون أو محطة الراديو إرسال الإشارات التناظرية والرقمية. ينتقل الصوت في شكل تناظري، ومن خلال جهاز الاستقبال يتم تحويله إلى اهتزازات كهرومغناطيسية. كما ذكرنا سابقًا، تنتشر الاهتزازات بتردد معين. كلما زاد تردد الصوت، زادت الاهتزازات، مما يؤدي إلى صوت أعلى.

بشكل عام، تنتشر الإشارة التناظرية بشكل مستمر، وتنتشر الإشارة الرقمية بشكل منفصل (متقطع)، أي. يأخذ اتساع التذبذبات قيمًا معينة لكل وحدة زمنية.

إذا واصلنا مثال الإشارة الصوتية التناظرية، فسنحصل على عملية يتم فيها نشر الموجات الكهرومغناطيسية باستخدام جهاز إرسال (هوائي). لأن تنتشر الإشارة التناظرية باستمرار، ثم يتم جمع التذبذبات، ويظهر تردد حامل عند الخرج، وهو التردد الأساسي، أي. تم ضبط المتلقي لذلك.

وفي جهاز الاستقبال نفسه، يتم فصل هذا التردد عن الاهتزازات الأخرى التي يتم تحويلها إلى صوت.

عيوب نقل المعلومات باستخدام إشارة تناظرية واضحة:

• ينشأ عدد كبير منالتشوش؛
• يتم نقل المزيد من المعلومات غير الضرورية؛
• أمن نقل الإشارة

إذا كان نقل المعلومات باستخدام إشارة تناظرية أقل وضوحًا في البث الإذاعي، فإن مسألة التحول إلى الإرسال الرقمي مهمة للغاية في التلفزيون.

المزايا الرئيسية للإشارة الرقمية على الإشارة التناظرية هي:

• مستوى أعلى من الحماية. يعتمد أمان نقل الإشارات الرقمية على حقيقة أن "الرقم" يتم إرساله في شكل مشفر؛
• سهولة استقبال الإشارة. يمكن استقبال الإشارة الرقمية على أي مسافة من مكان إقامتك؛
• يمكن للبث الرقمي توفير عدد كبير من القنوات. هذه هي الفرصة التي توفر لمحبي التلفزيون الرقمي كمية كبيرةقنوات تلفزيونية لمشاهدة الأفلام والبرامج؛
• تعد جودة الإرسال أعلى بعدة مرات من جودة البث التماثلي. توفر الإشارة الرقمية تصفية البيانات المستلمة، ومن الممكن أيضًا استعادة المعلومات الأصلية.

وبناء على ذلك يتم استخدام أجهزة خاصة لتحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية والعكس.

• يسمى الجهاز الذي يحول الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية محول تناظري رقمي(أدك)؛
• يسمى الجهاز الذي يحول الإشارة الرقمية إلى إشارة تناظرية محول رقمي تناظري(لجنة المساعدة الإنمائية).

وبناء على ذلك، يتم تثبيت ADC في جهاز الإرسال، ويتم تثبيت DAC في جهاز الاستقبال ويقوم بتحويل الإشارة المنفصلة إلى إشارة تناظرية تتوافق مع الصوت.

لماذا تعتبر الإشارة الرقمية أكثر أمانًا؟

يتم إرسال الإشارة الرقمية في شكل مشفر ويجب أن يحتوي الجهاز التناظري الرقمي على رمز لفك التشفير. يمكن لـ ADC إرسال و العنوان الرقميالمتلقي وحتى لو تم اعتراض الإشارة، فسيكون من المستحيل فك تشفيرها بالكامل بسبب عدم وجود جزء من الكود. هذا العقاريستخدم النقل الرقمي على نطاق واسع في الاتصالات المتنقلة.

وبالتالي فإن الفرق الرئيسي بين الإشارة التناظرية والرقمية هو هيكل مختلفإشارة مرسلة. الإشارات التناظرية عبارة عن تيار مستمر من التذبذبات ذات السعة والتردد المتفاوتين.

الإشارة الرقمية عبارة عن تذبذبات منفصلة (متقطعة)، تعتمد قيمها على وسط الإرسال.

في بعض الأحيان يكون لدى المستهلكين أسئلة حول كيفية إرسال الإشارة على شاشة التلفزيون.

في التلفزيون، قبل إرسال إشارة في شكل رقمي، يجب أن تكون الإشارة التناظرية رقمية. بعد ذلك، عليك اختيار الوسيط الذي سيتم الإرسال من خلاله: الكابل النحاسي، موجات الهواء، كابل الألياف الضوئية.

على سبيل المثال، العديد من المستخدمين على يقين من أن تلفزيون الكابل هو فقط الإرسال الرقميبيانات. هذا خطأ. يعتبر تلفزيون الكابل نوعًا تناظريًا ورقميًا لنقل الإشارات.