В чем разница цифровыми. Чем отличается аналоговое телевидение от цифрового

17.07.2019

Передача изображения и звука на огромные расстояния - давняя мечта человечества. До появления письменности люди передавали друг другу сюжетные рисунки на папирусе. В старинных легендах древние люди рассказывали о волшебных артефактах, с помощью которых можно общаться и видеть собеседника из другой страны. В русских народных сказках упоминается голубая тарелочка с наливным яблочком, которая может показывать, что происходит в том или ином месте.

В XX веке это чудо стало реальностью. Современные люди не могут представить свою жизнь без телевидения. В среднем каждый человек тратит 5 часов в день на просмотр телевизионных передач.

История возникновения

Создание современного телевидения стало возможно благодаря усилиям нескольких поколении ученых, изобретателей и инженеров. В 1933 г. ученый В. Зворыкин изобрел катодную трубку. Это устройство является основной частью большинства моделей телевизоров. Через три года был создан первый электрический телеприемник. Это был деревянный ящик с маленьким экраном.

В Советском Союзе первая массовая модель телевизора появилась в 1949 г. Она называлась КВН 49. В комплектацию устройства входила специальная линза, которая увеличивала изображение. В нее нужно было заливать дистиллированную воду.

В начале 50-х годов прошлого века была организована Центральная студия на Шаболовке, которая вещала на всей территории Советского Союза. Первый цветной телевизор в СССР был создан в 1967 году. В этом же году начались трансляции советских телевизионных передач в цвете.

Аналоговое телевидение

Аналоговое телевидение - это один из вариантов вещания, при котором сигнал передается в аналоговом формате. Примером такого сигнала можно считать передачу звука в проводных телефонах. Электронная мембрана фиксирует колебания воздуха при разговоре и передает его на расстояние с помощью аналогичного электрического сигнала.

Аналоговое ТВ подключается с помощью обычной эфирной антенны. Она может быть комнатной или наружной. Также услугу подключения этого вида сигнала предоставляют операторы кабельного телевидения. Чтобы провести аналоговое кабельное телевидение, понадобится стандартный кабель.

Цифровое телевидение

В чем разница аналогового и цифрового телевидения? Современные телевизоры способны показывать изображение в высоком качестве. Цифровой способ вещания стал доступен только в 90-е годы прошлого века. В нем используется зашифрованный сигнал. Примером цифрового сигнала является передача сообщений с помощью азбуки Морзе. Точки и тире заменяются на цифры 1 и 0.

Развитие телевизионных систем

Цифровая техника долгое время использовалась как часть телевизионной системы в аналоговом телевидении. Сигнал преобразовывался в аналоговый и передавался на телевизионные приемники. Через некоторое время появились гибридные сети телевещания. Полностью цифровые системы появились в конце 1980-х годов. Такое телевидение обеспечивает передачу сигнала без искажений и помех. Цифровой способ вещания позволяет принимать сигнал без потери качества даже в движущемся автомобиле. В отличие от непрерывного аналогового сигала, цифровой передается несколькими порциями, которые разделены паузами. Это практически исключает его искажение. Если сигнал доходит до приемника, то он принимается в изначальном качестве. Но иногда на экране могут возникать расплывчатые квадратики. Также по этому каналу может передаваться другая полезная информация в виде телетекста.

Подключение к цифровому ТВ

Телевизоры старого образца можно подключить к цифровому телевидению с помощью специального прибора - ресивера. Это устройство преобразует сигнал в аналоговый.

Также понадобится дециметровая антенна. Приставка может передавать сигнал сразу на несколько приемников. Но при этом на каждом приборе будет транслироваться одна и та же передача. Для трансляции разных каналов необходимо приобрести приставку для каждого телевизора. При этом она должна поддерживать современный формат DVB-T2. Процесс подключения не требует особых знаний и навыков. С ним справится любой школьник. К недостаткам такого способа подключения можно отнести использование двух пультов управления.

Переход на цифровое телевидение

Аналоговое телевидение - это устаревший вид передачи сигнала. Возможности для его развития исчерпаны. Такой сигнал уступает цифровому по качеству изображения и количеству доступных каналов. Его качество зависит от расстояния от передающей телевизионной вышки. Аналоговый сигнал распространяется на расстояние не более 100 км. У цифрового телевидения преимуществ значительно больше.

На одной частоте, которую занимает аналоговый канал, могут поместиться десять цифровых каналов. Такой набор называется мултиплексом. Многие страны полностью перешли на цифровой формат. Согласно международному договору от 17 июня 2015 года, большинство государств обязуются освободить частоты, которые мешают вещанию цифрового телевидения в соседних странах. Многие из них уже сделали это. Однако некоторые государства не торопятся переходить на "цифру". Их правительство опасаются массовых протестов. Часто аналоговое ТВ является самым эффективным средством оповещения населения в случае природных катаклизмов.

Отключение в России

Когда в России отключат аналоговое телевидение? В Российской Федерации переход на "цифру" запланирован на начало 2019 года. Эта дата переносилась несколько раз, и было неясно, когда в России отключат аналоговое телевидение. Соответствующее решение было принято еще в 2009 году. Правительство планировало закончить постепенный переход на цифровое телевидение в 2015 году. Но из-за сложной экономической ситуации этот период был продлен на несколько лет.

Многих телезрителей беспокоит вопрос, когда в России отключат аналоговое телевидение. Для осуществления перехода необходимо обеспечить доступ к цифровому телевидению 95 процентов населения страны. Для этого были созданы 2 пакета бесплатных телеканалов и радиостанции. В первый пакет вошли 10 федеральных каналов. Второй мултиплекс был создан за счет средств телевизионных компаний. До 2010 года 40 процентов россиян принимали не более 4 каналов на свои телевизоры. Бесплатные цифровые "кнопки" стали общедоступными на всей территории России. Практически любой россиянин может смотреть телевизионные передачи в высоком качестве.

В настоящее время обсуждается создание третьего пакета бесплатных каналов. В него должны войти региональные передачи. Но эксперты считают, что запуск этого пакета экономически нецелесообразен. Для его создания требуется освободить дополнительные частоты. Это станет возможным только после отключения аналогового телевидения. Единственный регион, где уже сейчас доступен третьи мултиплекс, - это Крым. Ему досталась в наследство украинская инфраструктура.

Когда в России отключат аналоговое телевидение? В следующем году государство прекратит его субсидирование. Это означает, что аналоговые каналы смогут продолжить работу только за счет собственных средств. Большинство из них уже транслируются в цифровом формате. Чтобы понять, какие каналы будут отключены после перехода, нужно просто включить телевизор. Каналы, которые перестанут работать в аналоговом формате в 2019 году, имеют литеру "А" рядом с логотипом.

Заключение

Переход на новый формат ТВ - это долгий и дорогой процесс. От отключения аналогового вещания телевидения в первую очередь пострадают региональные каналы. Многие из них не имеют дорогостоящего оборудования для вещания в цифровом формате. Только в нескольких регионах они уже дублируются. Также после перехода на "цифру" малообеспеченные слои населения могут вовсе остаться без телевидения. Комнатная антенна для аналогового телевидения станет бесполезным предметом. Проблему могут решить благотворительные организации, взяв на себя расходы по покупке необходимого оборудования. Также планируется государственное субсидирование в виде бесплатной раздачи приставок для цифрового ТВ нуждающимся.

10.01.2019

В нашей статье вы узнаете преимущества цифрового телевидения перед аналоговым, в чем их разница и отличия

Цифровое телевидение уже прочно вошло в нашу жизнь и скоро окончательно вытеснит «обычное» (аналоговое) — для понимания этого факта достаточно заглянуть в любой интернет магазин спутникового телевидения 3dsattv.ru и ознакомиться с предлагаемым ассортиментом можно перейдя по ссылке. Однако если остановить на улице «среднестатистического» прохожего, то он едва ли сможет чётко и внятно ответить на вопрос чем отличается аналоговое телевидение от цифрового и в чём заключаются основные преимущества последнего. Попытаемся же ответить на данный вопрос кратко, но понятно — и с примерами.

Основы

Телевидение — это технология передачи иллюзии движущегося изображения для человеческого глаза/мозга, основанная на простом физиологическом факте: при последовательной смене статических изображений начиная примерно от 16 штук в секунду человек перестаёт различать отдельные изображения (кадры) и вместо них ощущает видимость движения. Для передачи каждый кадр разлагается на строки, которые затем передаются последовательно, одна за другой. Поскольку минимальная нижняя граница восприятия этой иллюзии у разных людей также различается, в телевидении (как и в кино) нижняя граница частоты кадров поднята минимум до нескольких десятков секунду (25 или даже 50, если вести речь о полукадрах — изображениях, состоящих только из чётных либо только нечётных строк). Необходимость трансформировать *аналоговое* изображения в полукадры была вызвана технической необходимостью, поскольку во время создания телевидения электроника была очень несовершенна.

Практические примеры

Ниже показаны стоп-кадры из одного и того же сюжета, для сигналов, прошедших через кабельную сеть одного и того же оператора: разница между цифровым и аналоговым телевидением с одной и той же разрешающей способностью (общим числом строк и количеством элементов в строке) очевидна.

Визуально отличие цифрового телевидения выражается в отсутствии «теней» (результат переотражения транслируемого сигнала от неоднородностей кабеля) и «размывающих» изображение шумов/помех, а также существенно большей кажущейся чёткости изображения.

Принципы цифрового ТВ

Суть его заключается в аналогово-цифровом преобразовании, которое осуществляется при съёмке изображения на фоточувствительную CCD-матрицу — либо при оцифровке видеопотока аналогового изображения от источника специальными быстродействующими аналогово-цифровыми преобразователями. Полученные данные определённым образом кодируются и затем к цифровому потоку добавляется избыточная/проверочная информация, позволяющая контролировать его целостность, а также полностью восстанавливать его при повреждениях, не превышающих критическую величину. На двух следующих стоп-кадрах понятно, *чем отличается аналоговое телевидение* от цифрового в плане реакции на сильную (разрушающую изображение) помеху.

Хорошо видно, что здесь самое существенное отличие цифрового телевидения от аналогового в блочной структуре: повреждённый цифровой видеопоток приводит к распаду изображения «на квадратики», а в аналоговом «выпадают» серии повреждённых строк и происходит срыв синхронизации. С сугубо пользовательской точки зрения значительная разница между цифровым и «обычным» телевидением заключена в том, что по мере изобретения новых алгоритмов сжатия и обработки видеоинформации качество изображения растёт, причём зачастую его приём можно осуществлять на том же самом оборудовании, если произвести апгрейд (обновление) декодирующей видеопоток программы (так называемой «прошивки», «микрокода» или «фирмвари»). Ниже для сравнения представлен стоп-кадр т.н. телевидения высокой чёткости (HD TV) из той же самой сети/провайдера, сходный по сюжету — это самая наглядная демонстрация *преимущества цифрового телевидения перед аналоговым* (какие ещё новые функциональные возможности бытового телевизионного оборудования предлагает пользователям технический прогресс можно выяснить самостоятельно.

Также важно отметить, что постепенный отказ от систем аналогового телевидения идёт не только в мире, но и в России: по уже обнародованным официальным данным, господдержка систем ретрансляции аналогового телевизионного сигнала будет полностью прекращена в 2018-ом году.

Резюме

Для желающих по пунктам сравнивать *аналоговое и цифровое телевидение разница* может быть кратко сформулирована следующим образом:

трансляция цифрового сигнала менее энергетически затратна — провайдеру не требуется передатчик большой мощности;
цифровой сигнал занимает меньший частотный диапазон — соответственно, при той же загруженности радиоэфира можно без создания помех транслировать потребителям гораздо большее число телевизионных каналов;
в отличие от аналогового, цифровой сигнал значительно меньше подвержен любым типам помех и может быть восстановлен без потери качества при ретрансляции — провайдерам гораздо проще с ним работать;
по мере развития технологии, пользователи имеют возможность получать всё более качественный контент в большем разрешении — «простое» цифровое ТВ, ТВЧ (HD), телевидение ультравысокой чёткости (UHD) и так далее;
к цифровому сигналу легко применимы как алгоритмы избыточного (помехоустойчивого) кодирования/декодирования, так и шифрования — следовательно, провайдер цифрового ТВ получает возможность гибко предоставлять видеоконтент на платной основе;
с чисто пользовательской точки зрения цифровое ТВ логично приводит к созданию «телевидения по запросу» (TV-on-demand) — пользователь смотрит только то, что хочет и может сохранять контент без потери его качества, использовать внешний видеоархив и так далее;
появляется мультиязычная поддержка (выбор между различными сопровождающими видео аудиопотоками на разных языках), а также мультиязычные субтитры, расширяются возможности по передаче дополнительной информации о видеоконтенте (включая трансляцию расширенной программу передач вместе с видеопотоком);

Скупка металлолома

Основным и приоритетным направлением деятельности компании «Металлруторг» является покупка металлолома. Для любого поставщика выгодно работать не с мелкими перекупщиками, а с постоянным партнёром, который предлагает выгодные цены и лояльные условия. Многие предприятия задаются вопросом, как извлечь дополнительную прибыль, а ненужный металлолом сдать? В этом деле главное - это найти надёжную компанию, которая официально зарегистрирована и […]

Однорычажный или двухвентильный смеситель - что лучше выбрать?

Смеситель является незаменимой сантехникой на кухне и в ванной комнате. Из всего многообразия моделей, представленных в продаже, покупателям предстоит подобрать вариант, который будет наиболее удобным в использовании. Чаще всего необходимо делать выбор между однорычажными моделями и двухвентильными. Зная особенности каждого варианта, можно принять верное решение. Обращаясь в магазин Форватер, на покупку сантехники не потребуется много […]
Квадроциклы как вид транспорта - история появления и распространения

Квадроциклы как вид транспорта появились относительно недавно – намного позже, чем мотоциклы или автомобили. Что же стало причиной популярности квадроциклов? Квадроциклы как вид транспорта появились относительно недавно – намного позже, чем мотоциклы или автомобили. Изобрели их хитроумные японцы – в 70-х годах на американский рынок был выброшен трехколесный аппарат US90, предназначавшийся для фермеров. Фермеры восприняли […]

Цифровое телевидение стремительно набирает популярность в нашей стране, однако многие люди по-прежнему не знают, чем же оно принципиально отличается от старого доброго аналогового ТВ.

Описание

Нетрудно догадаться, что в основе аналогового и цифрового телевидения лежат соответственно . Аналоговый сигнал идет непрерывно, а значит, в случае какого-либо влияния извне он оказывается уязвимым, что приводит к худшему качеству изображения и звука. Несомненным преимуществом аналогового сигнала является возможность принимать его с помощью простой эфирной антенны. Можно также воспользоваться услугами провайдера кабельного телевидения. Можно сказать, что аналоговый сигнал сегодня уже является устаревшим, поскольку он значительно уступает цифровому сигналу по ряду важнейших параметров – качество, безопасность и др.

Современные телевизоры созданы главным образом для работы с цифровым сигналом, хоть у них еще и наличествует аналоговый разъем. Просто всё дело в том, что аналоговый сигнал не способен раскрыть всего потенциала современных плазменных и ЖК-телевизоров, лучшее качество картинки может дать лишь цифровой сигнал. Он, в отличие от аналогового, поступает компактными «порциями», которые разделены паузами, и поэтому воздействовать на такой сигнал очень непросто. Даже при передаче цифрового сигнала на очень далекое расстояние качество картинки и звука остается на самом высоком уровне. Помимо прочего, цифровой сигнал позволяет передать куда больше каналов, чем аналоговый, поэтому абоненты, подключающие цифровое телевидение, получают более сотни телеканалов самой разной тематики.

Сравнение

Увы, аналоговое телевидение сегодня фактически не имеет явных преимуществ перед цифровым вещанием, кроме разве что возможности «ловить» сигнал с помощью обычной антенны. Впрочем, цифровое телевидение тоже может быть мобильным с помощью приемника цифрового сигнала. Учитывая, что вне зависимости от расстояния цифровой сигнал остается защищенным от взлома и помех и гарантирует высокий уровень качества, плюсы цифрового телевидения становятся совершенно очевидны.

Выводы сайт

Цифровое телевидение обеспечивает более высокий уровень качества и защиты сигнала. Аналоговый сигнал был и остается уязвимым для внешнего воздействия и не может обеспечить столь качественное изображение.
Цифровое телевидение более мобильное – уже сегодня можно принимать цифровой сигнал, находясь в дороге или далеко от дома.
Аналоговое телевидение не способно предоставить такого большого числа каналов, как цифровое. Благодаря особенностям цифрового сигнала, при подключении цифрового ТВ абонент может получить доступ к нескольким сотням различных телеканалов.

Этими словами Иоанн начал своё Евангелие, описывая времена, выходящие за пределы нашей эры. Мы начинаем эту статью не менее пафосно, и со всей серьёзностью заявляем, что в деле вещания «в начале был сигнал».

В телевидении, как и во всей электронике, сигнал является основой. Говоря о нем, мы имеем в виду электромагнитные колебания, которые распространяются в воздухе с помощью передающей антенны и вызывают колебания тока в антенне-приёмнике. Эфирная волна может быть представлена как в непрерывной, так и в импульсной форме, что значительно сказывается на конечном результате – качестве приёма ТВ.

Что такое аналоговое телевидение? Это телевидение, знакомое каждому, которое застали ещё родители наших родителей. Оно транслируется незакодированным способом, его основой выступает аналоговый сигнал, и принимает его обычный, знакомый нам с детства, аналоговый телевизор. В настоящее время во многих странах осуществляется процесс оцифровки аналогового сигнала, а стало быть, эфирного телевидения. В некоторых странах Европы этот процесс уже завершён и наземное аналоговое ТВ отключено. На это есть причины, в которых предлагает разобраться эта статья.

Отличия цифрового сигнала от аналогового

Для большинства людей различие между аналоговым и цифровым сигналом может быть совершенно неявным. И все же их разница значительна и заключается не просто в качестве подачи телеэфира.

Аналоговым сигналом являются полученные данные, которые мы видим, слышим и воспринимаем, как мир, который нас окружает. Этот метод генерирования, обработки, передачи и записи сигналов – традиционный и пока очень распространённый. Данные преобразовываются в электромагнитные колебания, отражающие частоту и интенсивность явлений по принципу полного соответствия.

Цифровой сигнал представляет собой совокупность координат, описывающих электромагнитную волну, которая не недоступна для восприятия напрямую, без декодирования, т.к. является последовательностью электромагнитных импульсов. Говоря о дискретности и непрерывности сигналов, подразумевают соответственно «принятие значений из конечного набора» и «принятие значений из бесконечно множества».

Примером дискретности могут быть школьные оценки, которые принимают значения из набора 1,2,3,4,5. Фактически, цифровой видеосигнал часто создаётся путём оцифровки аналогового сигнала.

Уходя от теории, на деле можно выделить следующие ключевые отличия между аналоговыми и цифровыми сигналами:

аналоговое телевидение уязвимо для помех, вносящих в него шумы, в то время как цифровой импульс либо вовсе перекрыт помехами и отсутствует, либо поступает в первоначальном виде.
принять и считать аналоговый сигнал может любое устройство, работа которого базируется на том же принципе, что и вещание передатчика. Цифровая волна предназначена определённому «адресату», а стало быть, устойчива к перехвату, т.к. надёжно закодирована.

Качество изображения

Качество картинки в телевизоре, которую предоставляет аналоговое ТВ во многом обусловлено ТВ стандартом. Кадр, который несёт с собой аналоговое вещание, включает 625 строк с соотношением сторон 4×3. Таким образом, старый кинескоп демонстрирует изображение из телевизионных линий, в то время как цифровое изображение составлено из пикселей.

При слабом приёме и помехах телевизор будет «снежить» и шипеть, недодавая зрителю изображение и звук. В попытках внести улучшения в эту ситуацию, в своё время, было реализовано .

Другие возможности

Несмотря на быстрое развитие электронных технологий и преимущества цифрового сигнала перед аналоговым, все ещё существуют области, в которых аналоговая технология незаменима, как, к примеру, профессиональная обработка звука. Но, хотя оригинальная запись может быть не хуже «цифры», после редактирования и копирования она неизбежно будет зашумлена.

Вот набор основных операций, которые можно выполнять с аналоговым потоком:

усиление и ослабление;
модуляция, направленная на снижение его восприимчивости к помехам, и демодуляция;
фильтрация и обработка частоты;
умножение, суммирование и логарифмирование;
обработка и изменение параметров его физических величин.

Особенности аналогового и цифрового телевидения

Обывательское суждение о крахе эфирного ТВ и переходе на технологии вещания будущего несколько несправедливо, уже потому, что телезрители подменяют понятия: эфирное и аналоговое ТВ. Ведь под эфирным принято понимать любое телевидение, транслируемое по наземному радиоканалу.

И «аналог» и «цифра» – это разновидности эфирного ТВ. Невзирая на то, что аналоговое телевидение отличается от цифрового, их общий принцип вещания идентичен – телевизионная вышка транслирует каналы и гарантирует качественный сигнал лишь в ограниченном радиусе. При этом цифровой радиус охвата короче, чем дальность незакодированного потока, а значит, ретрансляторы должны устанавливаться ближе друг к другу.

А вот мнение о том, что «цифра» обойдёт «аналог» в конечном счёте, правдиво. Телезрители многих стран уже стали «очевидцами» преобразования аналогового сигнала в цифровой и вовсю наслаждаются просмотром телепрограмм в HD качестве.

Особенности эфирного телевидения

Существующая эфирная телесистема использует для передачи телевизионного продукта аналоговые сигналы. Они распространяются посредством волн с высоким уровнем колебаний, достигая наземных антенн. Для того чтобы увеличить площадь вещательного покрытия устанавливают ретрансляторы. Их функция – сконцентрировать и усилить сигнал, передавая его удалённым приёмникам. Сигналы передаются с фиксированной частотой, поэтому каждый канал соответствует своей частоте и в телевизоре закреплён в порядке нумерации.

Преимущества и недостатки цифрового телевещания

Информация, передаваемая с помощью цифрового кода, практически не содержит ошибок и искажений. Устройство, которое оцифровывает исходный сигнал, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Для кодирования импульсов используют систему единиц и нулей. Чтобы считывать и преобразовывать двоично-десятичный код, в приёмник встроено устройство, именуемое цифро-аналоговым преобразователем» (ЦАП). Ни для АЦП, ни для ЦАП не существует половинных значений, к примеру, 1,4 или 0,8.

Этот способ зашифровки и передачи данных подарил нам новый формат ТВ, у которого есть много достоинств:

изменение силы или длины импульса не влияет на его распознавание декодером;
равномерное покрытие вещания;
в отличие от аналогового вещания, отражения от препятствий преобразованного эфира складываются и улучшают приём;
частоты вещания используются эффективнее;
возможен приём на аналоговом телевизоре.

Отличие цифрового телевидения от аналогового

Разницу между аналоговым и цифровым вещанием проще всего заметить, представив итоговые характеристики обеих технологий в виде таблицы.

Цифровое ТВ	Аналоговое телевидение
Разрешение цифрового изображения составляет 1280×720, что даёт в общей сложности 921600 пикселей. В случае формата развёртки 1080i разрешение изображения составляет 1920×1080, что даёт впечатляющий итог: более 2 миллионов 70 тысяч пикселей.	Максимальное разрешение аналоговой «картинки» составляет приблизительно 720×480, что даёт в общей сложности более 340 000 пикселей.
Звук
Аудио, как и видео, передаётся без искажений. Многие программы сопровождаются объёмным стереосигналом.	Качество звука варьируется.
Приёмник
Стоимость телевизора, адаптированного для цифрового приёма, в несколько раз выше, чем цена обычного телевизора.	Аналоговый телевизор имеет умеренную стоимость.
Телеканалы
Просмотр цифровых каналов даёт зрителю обширный выбор: большое количество и тематическая направленность телеканалов.	Количество программ до 100.
Другое
Приём программ на одном телевизоре. Дополнительные услуги, такие как «частная трансляция», «виртуальный кинозал», «хранение программ» и др.	Возможность подключения большего количества приёмников и одновременного просмотра нескольких программ.
Итог
Новое телевидение несёт с собой отличное качество изображения и звука, возможность создания мультимедийной домашней станции для игры, работы и обучения. Однако высокая стоимость адаптированных телевизоров и неспешное внедрение технологии кодирования ТВ на российском рынке пока что оставляют его позади имеющегося телевидения.	Старое доброе ТВ уступает цифровому в качестве изображения и звука. Тем не менее, цена приёмников и возможность распределения сигнала на большее количество телевизоров (возможность смотреть несколько программ одновременно) – весомый плюс.

Чувствительность антенны для телевизора

Нет универсального рецепта для выбора идеальной антенны, но есть обязательные требования, которые должны выполняться, чтобы она принимала аналоговые и цифровые сигналы. С увеличением расстояния от объекта вещания эти требования возрастают. В частности к чувствительности приёмника – его способности улавливать слабые по интенсивности телесигналы. Часто именно они становятся причиной нечёткого изображения. Эта проблема решается с помощью , который существенно повышает чувствительность антенны и снимает вопрос: как подключить её к цифровому телевидению? Тот же телевизор, и та же самая антенна, только возле телевизора появится эфирный цифровой тюнер.

Что такое диаграмма направленности антенны

Помимо чувствительности антенны, есть параметр, определяющий, в какой степени она способна фокусировать энергию. Он называется направленным усилением или направленностью, и являет собой отношение плотности излучения в заданном направлении к средней плотности излучения.
Графическая интерпретация этой характеристики представляет собой диаграмму направленности антенны. По своей сути это трёхмерная фигура, но для удобства работы её выражают в двух плоскостях, расположенных перпендикулярно друг к другу. Имея под рукой такую плоскую диаграмму и сопоставляя её с картой местности, можно спланировать зону приёма антенной аналогового видеосигнала. Также из этого графика можно извлечь ряд полезных практических характеристик телеантенны, таких как интенсивность бокового и обратного излучения и коэффициент защитного действия.

Какой сигнал лучше

Следует признать, что, несмотря на множество улучшений, реализованных в области аналогового представления информации, этот способ трансляции сохранил свои недочёты. Среди них – искажения во время передачи и шумы при воспроизведении.

Также необходимость преобразования аналогового сигнала в цифровой вызвана непригодностью имеющегося метода записи для хранения информации в полупроводниковой памяти.

К сожалению, существующее ТВ практически не имеет очевидных плюсов перед цифровым, исключая возможность принимать сигнал обычной ТВ-антенной, и делить его между телевизорами.

Очень часто мы слышим такие определения, как «цифровой» или «дискретный» сигнал, в чем его отличие от «аналогового»?

Суть различия в том, что аналоговый сигнал непрерывный во времени (голубая линия), в то время как цифровой сигнал состоит из ограниченного набора координат (красные точки). Если все сводить к координатам, то любой отрезок аналогового сигнала состоит из бесконечного количества координат.

У цифрового сигнала координаты по горизонтальной оси расположены через равные промежутки времени, в соответствии с частотой дискретизации. В распространенном формате Audio-CD это 44100 точек в секунду. По вертикали точность высоты координаты соответствует разрядности цифрового сигнала, для 8 бит это 256 уровней, для 16 бит = 65536 и для 24 бит = 16777216 уровней. Чем выше разрядность (количество уровней), тем ближе координаты по вертикали к исходной волне.

Аналоговыми источниками являются: винил и аудиокассеты. Цифровыми источниками являются: CD-Audio, DVD-Audio, SA-CD (DSD) и файлы в WAVE и DSD форматах (включая производные APE, Flac, Mp3, Ogg и т.п.).

Преимущества и недостатки аналогового сигнала

Преимуществом аналогового сигнала является то, что именно в аналоговом виде мы воспринимаем звук своими ушами. И хотя наша слуховая система переводит воспринимаемый звуковой поток в цифровой вид и передает в таком виде в мозг, наука и техника пока не дошла до возможности именно в таком виде подключать плееры и другие источники звука напрямик. Подобные исследования сейчас активно ведутся для людей с ограниченными возможностями, а мы наслаждаемся исключительно аналоговым звуком.

Недостатком аналогового сигнала являются возможности по хранению, передаче и тиражированию сигнала. При записи на магнитную ленту или винил, качество сигнала будет зависеть от свойств ленты или винила. Со временем лента размагничивается и качество записанного сигнала ухудшается. Каждое считывание постепенно разрушает носитель, а перезапись вносит дополнительные искажения, где дополнительные отклонения добавляет следующий носитель (лента или винил), устройства считывания, записи и передачи сигнала.

Делать копию аналогового сигнала, это все равно, что для копирования фотографии ее еще раз сфотографировать.

Преимущества и недостатки цифрового сигнала

К преимуществам цифрового сигнала относится точность при копировании и передачи звукового потока, где оригинал ничем не отличается от копии.

Основным недостатком можно считать то, что сигнал в цифровом виде является промежуточной стадией и точность конечного аналогового сигнала будет зависеть от того, насколько подробно и точно будет описана координатами звуковая волна. Вполне логично, что чем больше будет точек и чем точнее будут координаты, тем более точной будет волна. Но до сих пор нет единого мнения, какое количество координат и точность данных является достаточным для того, что бы сказать, что цифровое представление сигнала достаточно для точного восстановления аналогового сигнала, неотличимого от оригинала нашими ушами.

Если оперировать объемами данных, то вместимость обычной аналоговой аудиокассеты составляет всего около 700-1,1 Мб, в то время как обычный компакт диск вмещает 700 Мб. Это дает представление о необходимости носителей большой емкости. И это рождает отдельную войну компромиссов с разными требованиями по количеству описывающих точек и по точности координат.

На сегодняшний день считается вполне достаточным представление звуковой волны с частотой дискретизации 44,1 кГц и разрядности 16 бит. При частоте дискретизации 44,1 кГц можно восстановить сигнал с частотой до 22 кГц. Как показывают психоакустические исследования, дальнейшее повышение частоты дискретизации мало заметно, а вот повышение разрядности дает субъективное улучшение.

Как ЦАП строят волну

ЦАП – это цифро-аналоговый преобразователь, элемент, переводящий цифровой звук в аналоговый. Мы рассмотрим поверхностно основные принципы. Если по комментариям будет виден интерес более подробно рассмотреть ряд моментов, то будет выпущен отдельный материал.

Мультибитные ЦАП

Очень часто волну представляют в виде ступенек, что обусловлено архитектурой первого поколения мультибитных ЦАП R-2R, работающих аналогично переключателю из реле.

На вход ЦАП поступает значение очередной координаты по вертикали и в каждый свой такт он переключает уровень тока (напряжения) на соответствующий уровень до следующего изменения.

Хотя считается, что ухо человека слышит не выше 20 кГц, и по теории Найквиста можно восстановить сигнал до 22 кГц, остается вопрос качества этого сигнала после восстановления. В области высоких частот форма полученной «ступенчатой» волны обычно далека от оригинальной. Самый простой выход из ситуации – это увеличивать частоту дискретизации при записи, но это приводит к существенному и нежелательному росту объема файла.

Альтернативный вариант – искусственно увеличить частоту дискретизации при воспроизведении в ЦАП, добавляя промежуточные значения. Т.е. мы представляем путь непрерывной волны (серая пунктирная линия), плавно соединяющий исходные координаты (красные точки) и добавляем промежуточные точки на этой линии (темно фиолетовые).

При увеличении частоты дискретизации обычно необходимо повышать и разрядность, чтобы координаты были ближе к аппроксимированной волне.

Благодаря промежуточным координатам удается уменьшить «ступеньки» и построить волну ближе к оригиналу.

Когда вы видите функцию повышения частоты с 44.1 до 192 кГц в плеере или внешнем ЦАП, то это функция добавления промежуточных координат, а не восстановления или создание звука в области выше 20 кГц.

Изначально это были отдельные SRC микросхемы до ЦАП, которые потом перекочевали непосредственно в сами микросхемы ЦАП. Сегодня можно встретить решения, где к современным ЦАП добавляется такая микросхема, это сделано для того, чтобы обеспечить альтернативу встроенным алгоритмам в ЦАП и порой получить еще более лучший звук (как например это сделано в Hidizs AP100).

Основной отказ в индустрии от мультибитных ЦАП произошел из-за невозможности дальнейшего технологического развития качественных показателей при текущих технологиях производства и более высокой стоимости против «импульсных» ЦАП-ов с сопоставимыми характеристиками. Тем не менее, в Hi-End продуктах предпочтение отдают зачастую старым мультибитным ЦАП-ам, нежели новым решениям с технически более хорошими характеристиками.

Импульсные ЦАП

В конце 70-тых широкое распространение получил альтернативный вариант ЦАП-ов, основанный на «импульсной» архитектуре – «дельта-сигма». Технология импульсных ЦАП-ов стала возможной появлению сверх-быстрых ключей и позволила использовать высокую несущую частоту.

Амплитуда сигнала является средним значением амплитуд импульсов (зеленым показаны импульсы равной амплитуды, а белым итоговая звуковая волна).

Например последовательность в восемь тактов пяти импульсов даст усредненную амплитуду (1+1+1+0+0+1+1+0)/8=0,625. Чем выше несущая частота, тем больше импульсов попадает под сглаживание и получается более точное значение амплитуды. Это позволило представить звуковой поток в однобитном виде с широким динамическим диапазоном.

Усреднение возможно делать обычным аналоговым фильтром и если такой набор импульсов подать напрямую на динамик, то на выходе мы получим звук, а ультра высокие частоты не будут воспроизведены из-за большой инертности излучателя. По этому принципу работают ШИМ усилители в классе D, где плотность энергии импульсов создается не их количеством, а длительностью каждого импульса (что проще в реализации, но невозможно описать простым двоичным кодом).

Мультибитный ЦАП можно представить как принтер, способный наносить цвет пантоновыми красками. Дельта-Сигма – это струйный принтер с ограниченным набором цветов, но благодаря возможности нанесению очень мелких точек (в сравнении с пантовым принтером), за счет разной плотности точек на единицу поверхности дает больше оттенков.

На изображении мы обычно не видим отдельных точек из-за низкой разрешающей способности глаза, а только средний тон. Аналогично и ухо не слышит импульсов по отдельности.

В конечном итоге при текущих технологиях в импульсных ЦАП можно получить волну, близкую к той, что теоретически должна получится при аппроксимации промежуточных координат.

Надо отметить, что после появления дельта-сигма ЦАП исчезла актуальность рисовать «цифровую волну» ступеньками, т.к. так ступеньками волну современные ЦАП не строят. Правильно дискретный сигнал строить точками соединенной плавной линией.

Являются ли идеальными импульсные ЦАП?

Но на практике не все безоблачно, и существует ряд проблем и ограничений.

Т.к. подавляющее количество записей сохранено в многоразрядном сигнале, то перевод в импульсный сигнал по принципу «бит в бит» требует излишне высокую несущую частоту, которую современные ЦАП не поддерживают.

Основной функцией современных импульсных ЦАП является перевод многоразрядного сигнала в однобитный с относительно невысокой несущей частотой с прореживанием данных. В основном именно эти алгоритмы и определяют конечное качество звучания импульсных ЦАП-ов.

Чтобы уменьшить проблему высокой несущей частоты, звуковой поток разбивается на несколько однобитных потоков, где каждый поток отвечает за свою группу разряда, что эквивалентно кратному увеличению несущей частоты от числа потоков. Такие ЦАП называются мультибитными дельта-сигма.

Сегодня импульсные ЦАП-ы получили второе дыхание в быстродействующих микросхемах общего назначения в продуктах компаний NAD и Chord за счет возможности гибко программировать алгоритмы преобразования.

Формат DSD

После широкого распространения дельта-сигма ЦАП-ов вполне логичным было и появления формата записи двоичного кода напрямую дельта-сигма кодировке. Этот формат получил название DSD (Direct Stream Digital).

Широкого распространения формат не получил по нескольким причинам. Редактирование файлов в этом формате оказалось излишне ограниченным: нельзя микшировать потоки, регулировать громкость и применять эквализацию. А это значит, что без потери качества можно лишь архивировать аналоговые записи и производить двухмикрофонную запись живых выступлений без последующей обработки. Одним словом – денег толком не заработать.

В борьбе с пиратством диски формата SA-CD не поддерживались (и не поддерживаются до сих пор) компьютерами, что не позволяет делать их копии. Нет копий – нет широкой аудитории. Воспроизвести DSD аудиоконтент можно было только с отдельного SA-CD проигрывателя с фирменного диска. Если для PCM формата есть стандарт SPDIF для цифровой передачи данных от источника к отдельному ЦАП, то для DSD формата стандарта нет и первые пиратские копии SA-CD дисков были оцифровками с аналоговых выходов SA-CD проигрывателей (хоть ситуация и кажется глупой, но на деле некоторые записи выходили только на SA-CD, либо та же запись на Audio-CD специально была сделана некачественно для продвижения SA-CD).

Переломный момент произошел с выходом игровых приставок SONY, где SA-CD диск до воспроизведения автоматически копировался на жесткий диск приставки. Этим воспользовались поклонники формата DSD. Появление пиратских записей простимулировало рынок на выпуск отдельных ЦАП для воспроизведения DSD потока. Большинство внешних ЦАП с поддержкой DSD на сегодняшний день поддерживает передачу данных по USB используя формат DoP в виде отдельного кодирования цифрового сигнала через SPDIF.

Несущие частоты для DSD сравнительно небольшие, 2.8 и 5.6 МГц, но этот звуковой поток не требует никаких преобразований с прореживанием данных и вполне конкурентно-способен с форматами высокого разрешения, такими как DVD-Audio.

На вопрос что лучше, DSP или PCM однозначного ответа нет. Все упирается в качество реализации конкретного ЦАП и таланта звукорежиссера при записи конечного файла.

Общий вывод

Аналоговый звук – это то, что мы слышим и воспринимаем, как окружающий мир глазами. Цифровой звук, это набор координат, описывающих звуковую волну, и который мы напрямую услышать не можем без преобразования в аналоговый сигнал.

Аналоговый сигнал, записанный напрямую на аудиокассету или винил нельзя без потери качества перезаписать, в то время как волну в цифровом представлении можно копировать бит в бит.

Цифровые форматы записи являются постоянным компромиссом между количеством точностью координат против объема файла и любой цифровой сигнал является лишь приближением к исходному аналоговому сигналу. Однако при этом разный уровень технологий записи и воспроизведения цифрового сигнала и хранения на носителях для аналогового сигнала дают больше преимуществ цифровому представлению сигнала, аналогично цифровой фотокамере против пленочного фотоаппарата.