Информация аналоговая и цифровая

В природе информация распространяется в виде сигналов, а все сигналы, как известно, имеют энергетическую природу. Они могут быть сильнее или слабее, им свойственно явление затухания. Сигналы разной интенсивности несут разную информацию. Информацию такого рода называют аналоговой. Аналоговая информация непрерывна, и мы никогда не встретим два листа на дереве, имеющих одинаковый цвет, или два облака на небе, имеющих одинаковую форму.

В компьютерах информация представляется в виде данных, которые имеют другую природу. Аналоговые сигналы заменяются числовым представлением. Чем больше яркость зелёного цвета на фотографии, тем большим числом в памяти компьютера представляется этот сигнал. То же относится и к красному, и к синему, и к серому цвету. То же относится и к звукам и к другим видам сигналов. Информацию, представленную в такой форме, называют цифровой. Цифровая информация дискретна, поскольку для представления бесконечного многообразия цветов, звуков и форм используется вполне определённое и конечное количество чисел.

Представление аналоговой информации в цифровом виде называется аналого-цифровым преобразованием. Чем больше разных чисел используется для такого преобразования, тем выше дискретность цифровой информации и тем выше её точность, то есть тем ближе цифровая информация к аналоговой.

Представление и способы передачи цифровой информации

Представление информации в виде цифровых данных не случайно выбрано в качестве основополагающего принципа работы компьютера. У аналоговых сигналов слишком многое зависит от интенсивности, а она постепенно уменьшается в процессе затухания. Другое дело-цифровые данные. Здесь всё просто: сигнал либо есть, либо его нет.

Цифровые данные по проводнику передаются путём смены текущего напряжения: нет напряжения-"0",есть напряжение-"1". Существует два способа передачи информации по физически передающей среде: цифровой и аналоговый.

При цифровом (узкополосном способе передачи) данные.

Передаются в их естественном виде на единой частоте. Он позволяет передавать только цифровую информацию, обеспечивает в каждый данный момент времени возможность использования передающей среды только двумя пользователями и допускает нормальную работу только на ограниченные расстояния. В то же время узкополосной способ передачи обеспечивает высокую скорость обмена данными - до 10 Мбит/с и позволяет создавать легко конфигурируемые вычислительные сети. Подавляющее число локальных вычислительных сетей использует узкополосную передачу.

Аналоговый способ передачи цифровых данных обеспечивает широкополосную передачу за счёт использования в одном канале сигналов различных несущих частот.

При аналоговом способе передачи происходит управление параметрами сигнала несущей частоты для передачи по каналу связи цифровых данных. Сигнал несущей частоты представляет собой гармоническое колебание, описываемое уравнением:

X = Xmax * sin,

где Xmax -амплитуда колебаний; - частота; t -время; -начальная фаза колебаний.

Передать цифровые данные по аналоговому каналу можно, управляя одним из параметров сигнала несущей частоты: амплитудой, частотой или фазой. Так как необходимо передавать данные в двоичном виде, то можно предложить следующие способы управления: амплитудный, частотный, фазовый.

Амплитудная модуляция:"0"-отсутствие сигнала, то есть отсутствие колебаний несущей частоты;"1"-наличие сигнала, то есть наличие колебаний несущей частоты.

Частотная модуляция предусматривает передачу сигналов 0 и 1 на разной частоте. При переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 происходит изменение сигнала несущей частоты.

Фазовая модуляция: при переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 меняется фаза колебаний, то есть их направление.

Дискретизация

Процесс записи и воспроизводства звука в компьютере в самых общих чертах выглядит следующим образом.

В состав звуковой платы входит аналогово-цифровой преобразователь (АЦП или ADC-Analog-to-Digital Converter), который при записи преобразует аналоговые звуковые колебания в понятные компьютеру комбинации битов. Для таких цифровых сигналов компьютер используется либо просто в качестве магнитофона, либо как микшерский пульт, либо как целая студия звукозаписи. При воспроизведении цифро-аналоговый преобразователь превращает записанные и обработанные «цифровые» звуки в нечто слышимое.

Дискретизацией называется первый этап описанного процесса - преобразование исходных аналоговых звуковых сигналов в цифровые, которые можно сохранить, обработать и в последующем воспроизвести. При этом, естественно, сигнал не может быть преобразован целиком в цифровом виде сохраняются его отдельные «фотоснимки» (выборки или мгновенные значения сигнала в определённые моменты времени). Чем выше частота выборок, тем точнее «цифровая копия» звука соответствует оригиналу.