Что такое аналоговый сигнал
Каждый из нас ежедневно сталкивается с электронными приборами – это уже ставший привычным мобильный телефон, компьютер для работы и отдыха, телевизор, радиоприемник и пр. Лет десять назад никто особо не задумывался, цифровой или аналоговый сигнал используется в том или ином приборе. Однако прошло немного времени и термин «цифровой» благодаря продуманной рекламной кампании стал у многих ассоциироваться со словами «хороший, качественный, надежный». Стоит признать, что определенная доля истины в этом есть. Аналоговый сигнал начал использоваться для передачи информации ранее, чем цифровой. Это обусловлено более простой его обработкой, неготовностью инфраструктуры и некоторыми другими причинами.
Чтобы разобраться, что такое аналоговый сигнал, необходимо вспомнить основы электротехники, в частности, природу электрического тока. Ведь сигнал, о котором идет речь, по сути, непосредственно с ним связан – это может быть как прямая передача тока, так и посредством электромагнитных полей. Наверняка, о «знаменитой» синусоиде слышали все.
Мысленно проведем горизонтальную линию – это ось времени. На нее словно нанизана непрерывная волнообразная линия, причем высота волн, находящихся ниже и выше оси, равна. Далее представим, что мы эту волнообразную линию растягиваем вдоль оси времени. В результате уменьшится количество волн, приходящихся на какой-либо промежуток времени. А теперь «сожмем» синусоиду – волны стали идти чаще. Другими словами, этими действиями мы изменяем частоту. Если же продолжить мысленный эксперимент и «сжать/растянуть» волны вверх и вниз относительно оси времени, то тем самым удастся изменить амплитуду. Именно так и формируется аналоговый сигнал.
В радиоприемниках используются эти два способа – FM (Frequency Modulation) и AM (Amplitude Modulation). Разумеется, приведенный пример упрощен для понимания. Кроме изменения частоты и (или) амплитуды волны подвергаются и другим, более специфичным, изменениям. Более подробно об этом можно прочитать на специализированных сайтах или в литературе.
Исходя из вышесказанного, можно сформулировать определение: аналоговый сигнал это непрерывный во времени модулированный способ передачи информации. Одним из его недостатков является подверженность «шумовому загрязнению». Сейчас мобильные телефоны есть у всех. И каждый, хотя бы однажды, оставлял телефон возле работающего телевизора или колонок компьютера. Те странные упорядоченные щелчки, раздающиеся в динамиках перед получением СМС или приемом звонка, известны всем. Они представляют собой электромагнитную наводку, вклинивающуюся в воспроизводимый телевизором или компьютером звук. Очевидно, что это нежелательное явление.
Наводка возникает в проводниках колонок. Фактически, передающаяся модулированная волна (аналоговый сигнал) подвергается внешнему воздействию, в нее вносятся искажения. Конечно, в данном случае человек легко выделяет полезные данные (звук) от шума, но вот если сигнал принимают логические схемы, то возникает ряд сложностей. Например, невозможно достоверно определить, где полезные данные, а где шум.
Поэтому аналоговый способ передачи был заменен цифровым. Аналоговый и цифровой сигнал принципиально различны. Второй создается следующим образом: синусоида условно дробится на множество точек, положение каждой из которых кодируется определенной последовательностью импульсов и промежутков (отсутствием тока). Обычно импульс соответствует логической единице, а промежуток – нулю (хотя может быть и противоположный способ). Приемное устройство декодирует полученные импульсы и восстанавливает исходную синусоиду. Очевидно, что такой сигнал меньше подвержен шуму, так как декодирующий блок четко различает импульсы. Однако при чрезмерном уровне зашумленности цифровой сигнал попросту теряется.