Un signal est un courant électromagnétique ou électrique qui est utilisé pour transporter des données d’un système ou d’un réseau à un autre. Le signal est une fonction qui transmet des informations sur un phénomène.
En électronique et en télécommunications, il désigne toute tension variant dans le temps qui est une onde électromagnétique transportant des informations. Un signal peut également être défini comme un changement observable de qualité comme de quantité. Il existe deux principaux types de signaux : Le signal analogique et le signal numérique.
Qu’est-ce qu’un signal analogique ?
Un signal analogique est un signal continu dans lequel une quantité variant dans le temps représente une autre variable basée sur le temps. Ce type de signaux fonctionne avec des valeurs physiques et des phénomènes naturels tels que les tremblements de terre, la fréquence, les volcans, la vitesse du vent, le poids, l’éclairage, etc.
Caractéristiques du signal analogique
Voici les caractéristiques essentielles d’un signal analogique
- Ces types de signaux électroniques varient dans le temps
- Les valeurs minimales et maximales sont soit positives, soit négatives.
- Ils peuvent être périodiques ou non périodiques.
- Le signal analogique fonctionne sur des données continues.
- La précision du signal analogique n’est pas élevée par rapport au signal numérique.
- Il vous aide à mesurer des valeurs naturelles ou physiques.
- Le signal analogique se présente sous la forme d’une courbe, d’une ligne ou d’un graphique, de sorte qu’il peut ne pas être significatif pour tous.
Qu’est-ce qu’un signal numérique ?
Un signal numérique est un signal utilisé pour représenter les données comme une séquence de valeurs distinctes à un moment donné. Il ne peut prendre qu’une seule d’un nombre fixe de valeurs. Ce type de signal représente un nombre réel dans une plage de valeurs constante. Voyons maintenant les principales différences entre les signaux numériques et analogiques.
Caractéristiques des signaux numériques
Voici les caractéristiques essentielles des signaux numériques
- Les signaux numériques sont des signaux séparés dans le temps.
- Ce type de signaux électroniques peut être traité et transmis plus facilement qu’un signal analogique.
- Les signaux numériques sont polyvalents, c’est pourquoi ils sont largement utilisés.
- La précision du signal numérique est meilleure que celle du signal analogique.
- Un signal analogique est un signal continu alors que les signaux numériques sont des signaux séparés dans le temps.
- Le signal analogique est désigné par des ondes sinusoïdales alors que le signal numérique est désigné par des ondes carrées
- Le signal analogique utilise une gamme continue de valeurs qui vous aident à représenter l’information, tandis que le signal numérique utilise des 0 et des 1 discrets pour représenter l’information.
- Si l’on compare les signaux numériques et analogiques, la largeur de bande du signal analogique est faible alors que celle du signal numérique est élevée.
- Les instruments analogiques donnent des erreurs d’observation considérables alors que les instruments numériques ne causent jamais d’erreurs d’observation.
- Le matériel analogique n’offre jamais une mise en œuvre flexible, alors que le matériel numérique offre une flexibilité dans la mise en œuvre.
- Si l’on compare les signaux analogiques et numériques, les signaux analogiques sont adaptés à la transmission audio et vidéo, tandis que les signaux numériques sont adaptés à l’informatique et à l’électronique numérique.
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Échantillonnage et numérisation du son
Le son est un signal analogique : c'est une onde mécanique.
Pour l'échantillonner et avoir une version discrète de celui-ci, on sélectionne certaines valeurs à un intervalle de temps donné : une période temporelle.
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Échantillonnage : Passage d'un signal analogique à un signal discrétisé
Après avoir réalisé cette discrétisation, on peut numériser le signal : pour chaque échantillon, on lui associe une valeur numérique.
À la fin de ce processus, on obtient un signal numérisé.
La télévision numérique est désormais omniprésente dans la majeure partie du pays. Les téléviseurs récents reçoivent un signal numérique de qualité de manière autonome, les téléviseurs plus anciens le font à l'aide d'un boîtier décodeur spécial. Quelle est la différence entre les anciens signaux analogiques et les nouveaux signaux numériques ? Ce point n'est pas clair pour de nombreuses personnes et doit être expliqué.
Contenu
- 1 Types de signaux
- 1.1 Signal analogique
- 1.2 Signal discret
- 1.3 Signal numérique
- 2 La différence entre numérique et discret
- 3 Comparer des signaux numériques et analogiques
- 4 Avantages et inconvénients de chaque type de signal
- 5 Exemples de transmissions numériques et analogiques
- 5.1 Ingénierie informatique
- 5.2 Enregistrement et téléphonie
- 5.3 Mesures électriques
- 5.4 Télévision numérique et analogique
Types de signaux
Un signal est un changement de quantité physique dans le temps et l'espace. Il s'agit essentiellement de codes de communication dans les environnements d'information et de gestion. Graphiquement, tout signal peut être représenté comme une fonction. Une ligne sur un graphique peut être utilisée pour identifier le type et les caractéristiques d'un signal. L'analogique ressemblera à une courbe continue, le numérique à une ligne rectangulaire brisée sautant de zéro à un. Tout ce que nous voyons avec nos yeux et entendons avec nos oreilles est un signal analogique.
Signal analogique
La vue, l'ouïe, le goût, l'odorat et le toucher nous parviennent sous forme de signaux analogiques. Le cerveau commande les organes et en reçoit des informations sous forme analogique. Dans la nature, toutes les informations sont transmises uniquement de cette manière.
En électronique, le signal analogique est basé sur la transmission de l'électricité. Certaines tensions correspondent à la fréquence et à l'amplitude du son, à la couleur et à la luminosité de l'image, etc. Autrement dit, la couleur, le son ou l'information sont analogues à la tension électrique.
Par exemple .Appliquons une certaine tension aux couleurs bleu 2V, rouge 3V et vert 4V. Nous changeons la tension et l'image apparaît sur l'écran dans la couleur correspondante.
Il importe peu que le signal soit envoyé par fil ou par radio. Un émetteur émet en continu et un récepteur traite une forme analogique d'information. Le récepteur convertit la tension en un son ou une couleur correspondante en recevant un signal électrique ou radio continu par voie hertzienne. Une image apparaît sur l'écran ou un son est diffusé par le haut-parleur.
Signal discret
L'essence du signal réside dans son nom. Discret, du latin discretusqui signifie discontinu (divisé). On peut dire que le discret répète l'amplitude de l'analogique, mais la courbe lisse devient une courbe en escalier. Changeant soit dans le temps, en restant continu en magnitude, soit en niveau, sans discontinuité dans le temps.
Ainsi, pendant une certaine période de temps (une milliseconde ou une seconde, par exemple), un signal discret aura une valeur déterminée. À la fin de ce temps, il change brusquement vers le haut ou vers le bas et reste ainsi pendant une autre milliseconde ou seconde. Elle le restera pendant une période ininterrompue. Par conséquent, le discret est un analogue converti. C'est-à-dire qu'il est à mi-chemin du numérique.
Signal numérique
Après le discret, l'étape suivante de la conversion de l'analogique est un signal numérique. La principale caractéristique est qu'il est là ou il n'est pas. Toutes les informations sont converties en signaux limités dans le temps et en magnitude. Les signaux de la technologie des données numériques sont codés avec un zéro et un un dans différentes variantes. La base est un bit qui prend l'une de ces valeurs. Un bit vient de l'anglais binary digit ou chiffre binaire.
Mais un bit a une capacité limitée à transférer des informations, c'est pourquoi ils sont combinés en blocs. Plus il y a de bits dans un bloc, plus il transporte d'informations. La technologie numérique utilise des bits réunis en blocs de multiples de 8. Un bloc de 8 bits est appelé un octet. Un octet est une petite valeur, mais il peut déjà stocker des informations cryptées sur toutes les lettres de l'alphabet. Cependant, l'ajout d'un seul bit double le nombre de combinaisons de zéro et de un. Alors que 8 bits permettent 256 encodages, 16 bits en permettent 65536. Et un kilooctet ou 1024 octets n'est pas du tout un petit nombre.
AVERTISSEMENT ! Il n'y a pas d'erreur sur le fait que 1 Ko est égal à 1024 octets. C'est la méthode acceptée dans un environnement informatique binaire. Mais le monde entier utilise largement le système de numération décimal, où le kilo correspond à 1000. C'est pourquoi il existe aussi le KB décimal qui équivaut à 1000 octets.
Beaucoup d'informations sont stockées dans un grand nombre d'octets concaténés, plus il y a de combinaisons de 1 et de 0, plus il y a d'informations codées. Ainsi, en 5 à 10 Mo (5000 à 10000 Ko), nous disposons de données de bonne qualité sur les pistes musicales. Si vous allez plus loin, vous aurez déjà encodé des données cinématographiques dans 1000 Mo.
Mais comme toutes les informations qui nous entourent sont analogiques, nous avons besoin d'un effort et d'un appareil pour les rendre numériques. C'est dans ce but qu'un DSP (processeur de signal numérique) ou DSP (processeur de signal numérique) a été inventé. Chaque appareil numérique possède un tel processeur. Les premiers sont apparus dans les années 1970. Les techniques et les algorithmes évoluent et s'améliorent, mais le principe reste le même : la conversion de données analogiques en données numériques.
Le traitement et la transmission d'un signal numérique dépendent des caractéristiques du processeur - débit binaire et vitesse. Plus le débit binaire est élevé, meilleur est le signal. Les vitesses sont données en millions d'instructions par seconde (MIPS) et un bon processeur a plusieurs dizaines de MIPS. La vitesse détermine le nombre de uns et de zéros que l'appareil peut "entasser" en une seconde et transmettre qualitativement une courbe de signal analogique continue. Le réalisme d'une image télévisée dépend de ceci TV et le son des haut-parleurs.
La différence entre un signal discret et un signal numérique
Tout le monde a probablement entendu parler du code Morse. Il a été inventé par l'artiste Samuel Morse, d'autres innovateurs l'ont amélioré, et tout le monde l'a utilisé. Il s'agit d'un mode de transmission de texte où les points et les tirets codent les lettres. En termes plus simples, l'encodage est appelé code morse. Il a longtemps été utilisé pour le télégraphe et pour la transmission d'informations par radio. Il peut également être signalé à l'aide d'un projecteur ou d'une torche.
Le code du morse ne dépend que du signe lui-même. Elle ne dépend pas de sa durée ou de son volume (force). Quelle que soit la force avec laquelle vous appuyez sur la touche (clignotement de la torche), seules deux variantes sont perçues - un point et un tiret. Il est seulement possible d'augmenter la vitesse de transmission. Ni le volume ni la durée ne sont pris en compte. L'essentiel est que le signal soit reçu.
Il en va de même pour un signal numérique. L'important est de coder les données avec des 0 et des 1. Le récepteur doit seulement distinguer la combinaison de zéros et de uns. Peu importe le volume ou la durée de chaque signal. L'important est d'obtenir les zéros et les uns. C'est l'essence même de la technologie numérique.
Un signal discret est obtenu en codant le volume (luminosité) et la durée de chaque point et tiret, ou 0 et 1. Dans ce cas, il y a plus d'options d'encodage, mais aussi plus de confusion. Le volume et la durée peuvent ne pas être discernables. C'est la différence entre les signaux numériques et les signaux discrets. Le numérique est généré et perçu sans ambiguïté, discret avec des variations.
Comparaison entre les signaux numériques et analogiques
Le signal d'une station de télévision ou de téléphonie mobile peut être transmis sous forme numérique et analogique. Le son et l'image, par exemple, sont des signaux analogiques. Un microphone et une caméra captent la réalité environnante et la convertissent en ondes électromagnétiques. La fréquence des oscillations émises dépend de la fréquence du son et de la lumière, et l'amplitude de l'émission dépend du volume et de la luminosité.
L'image et le son convertis en oscillations électromagnétiques sont propagés dans l'espace par l'antenne de transmission. Le récepteur inverse le processus et convertit les ondes électromagnétiques en son et en vidéo.
La propagation des vibrations électromagnétiques dans l'air est entravée par les nuages, les orages, le relief, les interférences électriques industrielles, le vent solaire et d'autres perturbations. La fréquence et l'amplitude sont souvent déformées et le signal de l'émetteur au récepteur présente des variations.
La voix et l'image du signal analogique sont reproduites avec la distorsion causée par les interférences, et le fond reproduit les sifflements, les croassements et la distorsion des couleurs. Plus la réception est mauvaise, plus ces effets étrangers sont prononcés. Mais si le signal est reçu, il peut au moins être vu et entendu.
Dans la transmission numérique, l'image et le son sont numérisés avant d'être diffusés et parviennent au récepteur sans distorsion. L'influence des facteurs externes est minime. Le son et les couleurs sont de bonne qualité, voire inexistants. Le signal est garanti pour atteindre le récepteur à une certaine distance. Cependant, un certain nombre de répéteurs sont nécessaires pour la transmission sur de longues distances. Par conséquent, pour transmettre un signal cellulaire, les antennes sont placées aussi près que possible les unes des autres.
Un bon exemple de la différence entre les deux types de signaux peut être observé en comparant l'ancien téléphone filaire et le réseau cellulaire moderne.
La téléphonie filaire ne fonctionne pas toujours bien, même au sein d'une même localité. Un appel à l'autre bout du pays est un test pour les cordes vocales et l'audition. Vous devez crier et écouter la réponse. Les bruits et les interférences sont filtrés par nos oreilles, les mots manquants et déformés sont interprétés par nous. Le son, bien que mauvais, est présent.
Vous pouvez entendre le son dans un réseau cellulaire, même depuis l'autre hémisphère. Un signal numérisé est transmis et reçu sans distorsion. Mais il n'est pas non plus sans défaut. En cas d'anomalie, aucun son ne peut être entendu. Des lettres, des mots et des phrases entières tombent. Heureusement, c'est rare.
Il en va à peu près de même pour la télévision analogique et numérique. L'analogique utilise un signal sujet à des interférences, de qualité limitée, et a déjà épuisé son potentiel de développement. Le numérique est exempt de distorsion, offre une excellente qualité de son et de vidéo et fait l'objet d'améliorations constantes.
Avantages et inconvénients des différents types de signaux
La transmission des signaux analogiques a été considérablement améliorée depuis son invention. Il est utilisé depuis longtemps pour transmettre des informations, des sons et des images. Malgré de nombreuses améliorations, il conserve tous ses défauts - bruit et distorsion dans la transmission des informations. Mais le principal argument pour passer à un autre système d'échange de données était le plafonnement de la qualité du signal transmis. L'analogique ne peut pas accueillir le volume des données modernes.
L'amélioration des méthodes d'enregistrement et de stockage, en particulier pour le contenu vidéo, a fait de l'analogique une chose du passé. Le seul avantage du traitement analogique des données, pour l'instant, est la grande disponibilité et le faible coût des appareils. À tous les autres égards, l'analogique est inférieur au numérique.
Exemples de transmission de signaux numériques et analogiques
La technologie numérique prend progressivement le pas sur la technologie analogique et est déjà largement utilisée dans tous les domaines de la vie. Souvent, nous ne le remarquons même pas, et le numérique est partout.
Informatique
Les premiers ordinateurs analogiques ont été créés dans les années 30 du vingtième siècle. Il s'agissait de dispositifs plutôt primitifs pour des tâches hautement spécialisées. Les ordinateurs analogiques sont apparus dans les années 1940 et ont été largement utilisés dans les années 1960.
Ils ont été continuellement améliorés mais ont peu à peu cédé la place aux dispositifs numériques à mesure que la quantité d'informations traitées augmentait. Les ordinateurs analogiques sont bien adaptés au contrôle automatique des processus de production, en raison de leur réaction immédiate aux changements dans les données entrantes. Mais la vitesse de fonctionnement est lente et la quantité de données est limitée. Les signaux analogiques ne sont donc utilisés que dans certains réseaux locaux. Ils sont principalement utilisés pour la surveillance et le contrôle des processus de production. Les informations d'entrée sont la température, l'humidité, la pression, la vitesse du vent et d'autres données similaires.
Dans certains cas, les ordinateurs analogiques sont utilisés pour résoudre des problèmes où la précision de l'échange de données de calcul n'est pas aussi importante que pour les ordinateurs numériques.
Au début du 21e siècle, le signal analogique a succombé à la technologie numérique. En informatique, les signaux mixtes numériques et analogiques ne sont utilisés que pour le traitement des données sur certaines puces.
Enregistrement sonore et téléphonie
Les disques vinyles et les bandes magnétiques sont deux représentants éminents du signal analogique pour la reproduction du son. Les deux sont encore en production et sont recherchés par certains connaisseurs. De nombreux musiciens pensent que seul l'enregistrement d'un album sur bande permet d'obtenir un son riche et authentique. Les mélomanes aiment écouter les disques avec le bruit et le crépitement caractéristiques. Depuis 1972, il existe des magnétophones qui enregistrent numériquement sur une bande magnétique, mais ils ne se sont pas généralisés en raison de leur coût élevé et de leur grande taille. Ils ne sont utilisés que dans les applications d'enregistrement professionnel.
Les tables de mixage et les synthétiseurs sonores constituent un autre exemple de signaux analogiques et numériques dans l'enregistrement sonore. Les appareils numériques sont majoritairement utilisés, et l'utilisation des appareils analogiques est due à l'habitude et aux préjugés. On estime que l'enregistrement numérique n'a pas encore atteint cet effet de transmission intégrale de la musique. Et elle n'est inhérente qu'au signal analogique.
Les plus jeunes, quant à eux, ne peuvent imaginer la musique sans les fichiers MP3 stockés sur les téléphones, les clés USB et les ordinateurs. Et les services en ligne donnent accès à leurs dépôts contenant des millions d'enregistrements numériques.
La téléphonie est allée encore plus loin. La téléphonie cellulaire numérique a pratiquement supplanté la téléphonie filaire. Ce dernier point est laissé aux agences gouvernementales, aux institutions de santé et aux organisations similaires. La plupart d'entre eux ne peuvent plus imaginer la vie sans cellule et comment être attachés à un fil. La communication cellulaire, l'épine dorsale de la transmission de données dans laquelle un signal numérique relie de manière fiable les abonnés du monde entier.
Mesures électriques
Le traitement et la transmission numériques des données sont solidement établis dans les mesures électriques. Oscilloscopes électroniques, voltmètres et ampèremètres, équipements de multimesure. Tous les instruments où les informations sont affichées électroniquement utilisent un signal numérique pour transmettre la mesure. Dans les foyers, on les rencontre le plus souvent sous la forme de stabilisateurs et de régulateurs de tension. Les deux appareils mesurent la tension du réseau, la traitent et transmettent le signal numérique à l'écran.
De plus en plus, la technologie numérique est également utilisée pour transmettre des données de mesure électrique sur de longues distances. Des équipements numériques sont installés dans les sous-stations et les salles de contrôle pour surveiller les performances des réseaux électriques. Les appareils analogiques ne sont populaires que dans les tableaux de distribution, directement aux points de mesure.
Une autre utilisation répandue des signaux numériques est le comptage de l'électricité. Les ménages oublient souvent de regarder les relevés des compteurs et les inscrire dans une armoire personnelle ou les remettre à la compagnie d'électricité. Un système de comptage numérique peut vous épargner bien des tracas. Les relevés vont directement dans le système de comptage. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de communiquer constamment entre l'abonné et le fournisseur ; vous pouvez parfois vous rendre à votre bureau personnel et vérifier les données.
Télévision analogique et numérique
L'humanité vit avec la télévision analogique depuis de nombreuses années. Il est simple et facile à comprendre. D'abord sur les ondes, puis sur le câble avec une qualité légèrement meilleure. Une antenne simpleUne simple antenne, un téléviseur et une image médiocre. Mais la technologie d'enregistrement et de stockage vidéo a largement dépassé le signal analogique. Et il ne peut plus transmettre intégralement un film ou un programme de télévision moderne. Seule la télévision numérique peut assurer la qualité, la stabilité et un bon signal.
La télévision numérique présente de nombreux avantages. La première et la plus importante est la compression du signal. Grâce à cela, le nombre de chaînes que vous pouvez regarder a augmenté. Il a également amélioré la qualité de la transmission vidéo et audio, ce qui est indispensable pour les téléviseurs modernes à grand écran. Il est également possible d'afficher des informations sur l'émission, les programmes à venir, etc.
Ces avantages s'accompagnent d'un léger problème. Vous avez besoin d'un tuner spécial pour recevoir un signal numérique.
Spécifications pour la télévision hertzienne
Pour recevoir un signal numérique hertzien, il vous faut un tuner T2, également appelé récepteur, décodeur ou décodeur DVB-T2. La plupart des téléviseurs LED modernes sont équipés de tels dispositifs à l'origine. Il n'y a donc pas lieu de s'inquiéter. Si vous arrêtez la télévision analogique, il vous suffit de reconfigurer les chaînes.
Aucun problème pour les propriétaires d'anciens téléviseurs sans tuner T2 intégré. Ici, c'est simple. Vous devez acheter un décodeur DVB-T2 séparé, qui recevra le signal T2, le traitera et enverra l'image prête à l'emploi à l'écran. Le boîtier décodeur peut facilement Connectez le boîtier décodeur à n'importe quel téléviseur.
Le signal numérique est utilisé dans tous les grands domaines de la vie. La télévision ne fait pas exception. N'ayez pas peur de la nouveauté. La plupart des téléviseurs sont déjà équipés de ce dont vous avez besoin, mais pour les appareils plus anciens, vous pouvez vous procurer un décodeur bon marché. D'autant plus qu'il est facile à mettre en place. Et la qualité de l'image et du son est meilleure.