Differenza tra segnali analogici e digitali

Differenza principale: segnali analogici e digitali

Analogico e digitale sono due forme utilizzate per trasferire i segnali. Il differenza principale tra i segnali analogici e digitali è quello, in segnali analogici, il segnale può assumere qualunque valore all'interno di un determinato intervallo mentre, nei segnali digitali, il segnale può rappresentare solo uno di un insieme discreto di valori.

Cosa sono i segnali analogici

I segnali analogici sono segnali che possono assumere qualsiasi valore su una scala continua. Ci può essere un gamma per i valori che il segnale può assumere, ma all'interno di questo intervallo, il segnale potrebbe rappresentare qualsiasi valore. Un segnale analogico varia continuamente e senza intoppi nel tempo, poiché la quantità che sta registrando cambia il suo valore.

Come esempio per un segnale analogico, prendi in considerazione un disco in vinile. Quando la musica viene riprodotta in uno studio, i microfoni raccolgono variazioni della pressione dell'aria a causa del suono e convertono questi cambiamenti nella pressione dell'aria in un cambiamento di tensione in un circuito elettrico. Anche la tensione varia continuamente ogni volta che il suono varia. Il circuito elettrico è collegato a un ago, che si muove in base alla tensione. Quando l'ago si muove, crea solchi in una lacca. Successivamente, questi solchi vengono trasferiti su un disco in vinile. Le variazioni nei solchi sono continue e queste variazioni corrispondono alle variazioni continue del suono originale. Quando la musica viene riprodotta su un disco in vinile, un ago nel lettore si muove lungo i solchi e converte i suoi movimenti in un segnale elettrico continuo. Il segnale può essere trasmesso a un altoparlante e l'altoparlante può far muovere la membrana avanti e indietro in base al segnale che riceve.

Un ingrandimento di un disco in vinile che mostra solchi in continua variazione, che sono in grado di produrre un segnale continuo.

Poiché i segnali analogici variano continuamente nel tempo, si dice che abbiano un segnale risoluzione infinita. Cioè, un segnale analogico può trasmettere un cambiamento che si verifica in un periodo di tempo infinitamente piccolo. Tuttavia, è ancora possibile introdurre il rumore, che peggiorerà la qualità del segnale nel tempo.

Cosa sono i segnali digitali

In un segnale digitale, il segnale può assumere solo un set di valori discreti. Il segnale stesso è anche discontinuo, cambiando il suo valore ad intervalli di tempo. I personal computer sono buoni esempi di dispositivi che utilizzano segnali digitali. Poiché i computer comunicano usando "bit" di 1 e 0 e poiché esiste un numero finito di bit che possono essere elaborati in un dato momento, un computer non può gestire un segnale continuo. Invece, un segnale deve essere "scomposto" in una forma digitale. Ciò comporta prima campionatura il segnale analogico in diversi punti del tempo. Quindi, il segnale è quantizzato: cioè, per ciascun intervallo di tempo, al segnale viene dato un valore discreto approssimativo per rappresentare il segnale originale. Gli intervalli di tempo coinvolti sono spesso molto piccoli, quindi non possiamo notare la differenza (una canzone o un video ascoltati su un computer sembra continuo!)

Più grande è il set di valori discreti che il segnale digitale potrebbe assumere, più il segnale sarà vicino alla forma analogica originale. Il termine risoluzione indica quanti valori può essere suddiviso in un segnale. Ad esempio, una conversione a 1 bit può assumere solo due valori: 0 o 1. Con una conversione a 2 bit, il segnale può assumere 4 valori diversi (00, 01, 10, 11). Il numero di valori che un segnale digitale potrebbe richiedere varia in base al numero di bit utilizzati. Maggiore è il numero di bit utilizzati, migliore è la risoluzione.

Conversione del segnale analogico continuo (rosso) in un segnale digitale discreto (blu). Sulla sinistra, la conversione è stata eseguita utilizzando 2 bit, creando così 4 livelli diversi che il segnale digitale potrebbe assumere. A destra, vengono usati 3 bit. Pertanto, il segnale può essere rappresentato da 8 diversi livelli. Questo segnale ha una risoluzione maggiore ed è "più vicino" al segnale analogico originale.

L'immagine sotto mostra un'immagine ingrandita di una superficie di un compact disc (CD). Su un CD, i dati vengono registrati come una serie di buche e dossi. Ogni buca o bump corrisponde a 0 o a 1, e quindi il segnale prodotto come un CD viene letto è digitale. Confronta queste variazioni sul CD con le variazioni più continue trovate su un disco in vinile (sopra).

Pozzi e dossi su una superficie CD (ingrandita usando un microscopio a forza atomica)

Nel tempo, un segnale digitale può anche acquisire rumore. Tuttavia, è più facile separare il rumore usando un processo noto come rigenerazione.

Differenza tra segnali analogici e digitali

Natura del segnale

Un segnale analogico può assumere qualsiasi valore in un determinato intervallo.

UN segnale digitale può prendere solo uno di un insieme discreto di valori.

Risoluzione

Segnali analogici avere una risoluzione infinita.

Segnali digitali avere una risoluzione finita, che dipende dal numero di bit usati per trasmettere i dati.

Rimozione del rumore

È difficile rimuovere il rumore segnali analogici. Il rumore può accumularsi nel tempo.

Nel segnali digitali, è molto più facile rimuovere il rumore.

Cortesia dell'immagine

"Un colpo di macro di solchi record, con variazioni chiaramente visibili." Di Shane Gavin (Opera propria) [CC BY 2.0], tramite Wikimedia Commons

"Risoluzione a 2 bit con quattro livelli di quantizzazione ..." di Hyacinth (Opera personale) [CC BY-SA 3.0], tramite Wikimedia Commons (Modificato)

"Risoluzione a 3 bit con otto livelli di quantizzazione ..." di Hyacinth (Opera personale) [CC BY-SA 3.0], tramite Wikimedia Commons (Modificato)

"Micrografia di un CD-ROM realizzato con un microscopio a forza atomica (modalità di deflessione)" di freiermensch (Opera propria) [CC BY-SA 3.0], tramite Wikimedia Commons