Чем отличается цифровое телевидение от аналогового?
Не только наша страна, но и другие развитые страны оставили в прошлом аналоговое телевидение (ATV). Простые обыватели перешли на цифровое (DTV), сами того не ведая: просто купив современный телевизор. Что аналоговый, что цифровой сигналы все телевизоры получают одинаково – в виде электромагнитных импульсов с телевышек, либо по кабелям провайдеров. Как в одном, так и другом случае можно смотреть программы и фильмы, переключая телеканалы. В чём же тогда состоит принципиальная разница между аналоговым и цифровым телевидением? Почему цифровой формат лучше аналогового?
22 мая 1935 года берлинская телевизионная станция первой в мире начала регулярное телевещание. Йозеф Геббельс, гений и ас политической пропаганды, в своих высказываниях мечтал, чтобы телевизор вошёл в каждый дом. У министра пропаганды и президента Палаты культуры Германии буквально захватывало дух от того, какие огромные возможности для пиара может дать телевидение!
Но для тех времён это было ещё технически и экономически нереально: охвата сигнала телебашни с трудом хватало на покрытие одного г.Берлина, а сами чёрно-белые телевизоры с экраном 18 х 22 см стоили около трёх тысяч рейхсмарок – непозволительная роскошь по тем временам.
Но, начиная с 50-х годов прошлого столетия, телевидение уже семимильными шагами распространялось по миру. До недавнего времени был доступен только один вид телевещания – аналоговый. Название получено от одноименного сигнала, с помощью которого передается картинка и звук.
В таком вещании яркость, цвет и звук представлены быстрыми изменениями амплитуды, частоты и фазы потока. Он изменяется в реальном времени и в непрерывном диапазоне, что означает, что шум и помехи воспроизводятся телевизором. Это и есть главный недостаток этого способа передачи данных.
Сравнение на примере льющейся воды
Давайте сравним электромагнитные волны с волнами обычными, водяными. Предположим, что аналоговое телевидение – это струя воды, источник вещания – это бак с водой, а телевизор – бокал, в который наливают воду.
При использовании аналогового сигнала электромагнитные волны идут от передающей станции на антенну телеприёмника. Как бы, вода из бака (источника телевещания) льётся в бокал. Из крана, тонкой струёй.
Если дунул ветер (помехи) – стройная и тугая струя от него разбрызгивается, и в бокал попадает уже не вся жидкость. То же самое – пользователь получает картинку с помехами, и (или) со звуковыми искажениями.
При использовании цифрового формата – сигнал, поставляется зрителю посредством спутника связи, вращающегося вокруг Земли. Как известно, спутники постоянно перемещаются по орбите. Если ёмкость с жидкостью (спутник) на время исчезает, то потоку неоткуда литься.
Поэтому в зоне видимости приёмника всегда находится несколько космических ретрансляторов, сменяющих друг друга. Вода течёт в бокал бесперебойно, и никакой ветер ей не мешает.
При аналоговом способе передачи сигнала изображение и звук доходят до зрителя не в первозданном, а в подобном, слегка искажённом виде. А цифровой сигнал – это последовательность кодов, взятых из конечного набора значений. Такую волну невозможно перехватить, и она очень устойчива к помехам.
Сравнение на примере обычного человеческого зрения
Аналоговые – это естественные, окружающие нас повсеместно виды сигналов. В природе все звуки, цвета, изображения, вкусы и запахи возникают и передаются в виде аналоговых данных.
Например, чтобы иметь зрительное представление об окружающем мире, человеку важно получать два вида аналоговой информации – цвет и яркость наблюдаемых объектов. В сетчатке глаза нейроны становятся аналогом цвета и яркости, и в мозгу возникает визуальная картина действительности. Но эта картина может искажаться туманом, дождем, снегом, дымом и другими зрительными помехами.
Подобным образом передается информация и в аналоговом телевидении:
- Сначала изображение и звук поступают на микрофон и камеру;
- Затем преобразуются в электрические сигналы, которые становятся простым аналогом звука и изображения;
- Телевизионная вышка передаёт, а бытовая антенна принимает сигнал;
- В телевизоре аналогом электрического сигнала становятся видеокартинки и звуковая дорожка к ним.
Телевидение цифровое устроено иначе:
На первом этапе в камере и микрофоне электрический сигнал так же станет аналогом звука и картинки. Но для дальнейшей передачи аналого-цифровой преобразователь зашифрует данные в цифровой код, и только тогда телевышка передаст сигнал в эфир.
Телевизионная антенна примет цифровые данные. Далее всё будет зависеть от телевизора. Если он оборудован встроенным цифро-аналоговым преобразователем (ресивером), то телевизор примет, поймёт и обработает сигнал. На экране появится изображение, а из динамиков послышатся звуки. Если же нет – то данные для него останутся не расшифрованной «китайской грамотой», поэтому просматривать любимые телепередачи не получится.
Аналоговое телевидение сопровождало нас много лет, и ещё продолжает сопровождать (тех, у кого телевизоры старого образца, выпущенные до первой половины 2010-х годов). С простой генерацией, передачей и приёмом данных справлялись относительно дешёвые, но эффективно работающие передатчики и приёмники. Казалось бы, чего ещё желать?
Однако, на пути электромагнитных волн всегда попадаются преграды и помехи. Примером может послужить то, как туман мешает зрительному восприятию мира человеком. Для аналогового вещания таким туманом могут стать промышленные электромагнитные излучения, другие радиосигналы, рельеф местности, магнитные бури на солнце, а также естественное затухание сигнала.
Поэтому на приёмники аналоговая информация зачастую и поступает в неидеальном, искаженном виде. Отсюда плохой временами звук и периодически искажённое изображение с помехами.
Цифровое телевидение позволяет передавать видеокартинки с высоким разрешением, и с широким соотношением сторон экрана. Это делает более экономичным использование ограниченного пространства радиоспектра. Можно передавать до десяти телеканалов в рамках одной полосы частот, добавлять различные дополнительные функции.
Способы передачи данных
В цифровом телевидении, также, как и в аналоговом, существует три способа передачи данных:
- Эфирное: телетанции передают зашифрованный электромагнитный сигнал, а телевизоры принимают его и декодируют в аналоговый – при помощи специального встроенного или внешнего оборудования: тюнеров, ресиверов и приставок.
- Кабельное: распространение сжатых данных по оптоволокну. Кабельные провайдеры могут разместить около десяти цифровых каналов SD и 2 HD на одном частотном канале.
- Спутниковое. Процесс идентичен и для старого, и для нового телевидения, разница состоит в конечном продукте: DTV поставляет контент гораздо более высокого качества.
Цифровой сигнал имеет очевидные преимущества перед аналоговым. Аналоговые изображения и звук сначала кодируются и только потом передаются в виде цифровых данных, которые невозможно исказить. Если цифровой сигнал дошёл до приёмника, то отличное качество передачи гарантировано.
На примере старых телефонных станций и современной сотовой связи
В качестве сравнения можно привести старые АТС (автоматические телефонные станции) и современную сотовую связь. В первом случае был аналоговый сигнал, а во втором используется сигнал цифровой.
По обычному телефону в любой момент качество связи могло ухудшиться. Порой было еле-еле слышно абонента, даже живущего в том же городе. А при разговоре по междугородке – и подавно.
Сегодня же, в нашу эпоху, по сотовому телефону можно отлично общаться с собеседником, находящемся на другом континенте, в другом полушарии планеты Земля. Нет никаких помех. То же самое произошло и с телевидением. Благодаря кодированию, информация доходит до приёмников в неизменном виде. Поэтому телевизор воспроизводит качественные картинку и звук – первозданные, без изменений. А не их аналог, как это было при прежнем аналоговом телевидении.
Также, как прежняя телефонная связь устарела (можно вспомнить ещё телефонисток, которые раньше сидели и вручную «перевтыкали» штекеры кабелей) – также и аналоговое телевидение в нашу эпоху устарело, перестав отвечать современным требованиям. Цифровое напротив, только появившись, обошло аналоговое по всем показателям. Объём передаваемых данных растёт, за счёт этого повышается качество картинки и звука, увеличивается количество каналов.
Виды современного цифрового телевидения
Приём цифрового сигнала возможен, если в телевизоре имеется встроенный ресивер с поддержкой следующих форматов:
- DVB-T2 – для приёма эфирного сигнала.
- DVB-C, DVB-C2 – для подключения к кабельному телевидению.
- DVB-S, DVB-S2 – для приёма посредством спутниковой антенны.
Еще один способ получить качественный цифровой сигнал – подключение к всемирной паутине – сети Интернет. Для этого в телевизоре должен быть блок Wi-Fi или LAN вход и поддержка Смарт-режима.
Если телевизор соответствует перечисленным параметрам, дело останется только за настройками. Нужно задать источник сигнала – кабель, антенна или Wi Fi (LAN). Потом переключиться на поиск цифровых каналов и дождаться результата. В противном случае, понадобится приобрести соответствующую приставку.
В качестве антенны скорее всего можно будет использовать старую, которая ловила аналоговый сигнал. Только лишь в каких-то редких исключениях её приходится настраивать точно на телецентр, или же покупать новую.
Как понять, какой сигнал у меня ловит телевизор на данный момент
Очень просто и элементарно — присмотреться к экрану. С июня 2018-го года ФГУП «РТРС», вместе со всеми основными (да и не основными тоже) федеральными телеканалами маркируют аналоговые каналы литерой А. Наличие федеральных каналов без указанной литеры, будет свидетельствовать, что ваш телевизор уже принимает цифровое вещание.
То же самое, как на экране смартфона есть указатель, какой вид сигнала в данный момент принимается: 4G, Н+, E (EDGE), и т.п.
Обладателям старых телевизоров с лучевым кинескопом можно не гадать – у них аналоговые аппараты, и цифровой формат для них неприемлем. Так же просто и владельцам новых, купленных после 2015 года телевизоров. Потому что в этих устройствах уже установлены необходимые ресиверы, и остаётся только лишьзапустить настройку необходимых каналов.
Можно сориентироваться и тем, кто находится где-то «посерединке». Владельцам этих телевизоров, для того, чтобы понять: способен ли их «телек» принимать цифровое телевидение, или же ему доступно только аналоговое, нужно сделать следующее:
- Найти в штатной инструкции, или же в интернете, характеристики телевизора. Если есть поддержка DVB стандарта, то останется только настроить свой телевизор на цифровые каналы.
- Поискать в настройках и различить цифровые и аналоговые каналы.
Цифровое телевидение у нас в России распространяется двумя мультиплексами, в которые входят всего 20 каналов (список каналов). В первом – 10 общедоступных федеральных каналов, во втором – 10 выбранных на основании конкурса телеканалов.
Достойной альтернативой эфирному ТВ стало телевидение кабельное. Провайдеры предлагают огромный выбор каналов цифрового вещания, в том числе высокой чёткости (HD). Сложности могут возникнуть только при выборе самого провайдера и тарифного плана.
В разных странах используются разные стандарты цифрового вещания:
- DVB (Часть Азии, Европа, в том числе РФ);
- ATSC (США, Канада, Южная Корея);
- DTMB (материковый Китай, Гонконг, Куба).
Стандарт DVB использует кодированную модуляцию уплотнения канала. Распространение эфирного сигнала происходит в формате DVB-T2. Система отличается множеством преимуществ, одно из них – увеличение скорости передачи данных c 24,13 до 35,4 Мбит/с.
Подробнее о физике разных видов сигналов – аналогового и цифрового
Сигналы — это изменения физических величин во времени и пространстве. По сути, это коды для обмена данными в информационно-управленческой среде. Графически говоря, любой сигнал может быть выражен в виде функции. Используя линии на графике, можно определить тип и характеристики сигнала.
Моделирование будет выглядеть как непрерывная кривая, а число будет выглядеть как ломаная прямоугольная линия, переходящая от нуля к единице. Всё, что мы видим глазами и слышим ушами, предстает в виде аналоговых сигналов.
Зрение, слух, вкус, обоняние и осязание приходят к нам в виде аналоговых сигналов. Мозг управляет органами и получает от них информацию в аналоговой форме. В природе вся информация передается только таким образом.
В электронике аналоговые сигналы основаны на передаче электричества. Определённые значения напряжения соответствуют частоте и амплитуде звука, цвету и яркости света изображения и так далее. То есть цвет, звук или информация подобны напряжению.
Например: мы установим передачу цветов с определенным напряжением синий 2В, красный 3В, зеленый 4В. Изменяя напряжение, мы получим изображение соответствующего цвета на экране. При этом не имеет ни малейшего значения, передаётся ли сигнал по проводам, или же по радиоприёмникам.
Передатчик передает непрерывно, а приёмник обрабатывает информацию аналогового типа. Принимая непрерывный электрический сигнал по проводу, или радиосигнал через эфир, приёмник преобразует напряжение в соответствующий звук или цвет. Изображение появляется на экране или звук транслируется через динамик.
А есть сигнал дискретный. Весь смысл кроется в его названии. Слово «дискретный» происходит от латинского discretus, что означает «прерывистый» («разделени»е). Можно сказать, что амплитуда дискретного повторения имитируется, но плавная кривая становится прерывистой.
Следовательно, в течение определенного промежутка времени (например, миллисекунд или секунд) дискретный сигнал будет иметь определённое заданное значение. По истечении этого промежутка времени он резко изменится в большую или меньшую сторону и будет оставаться еще в течение миллисекунды или секунды.
Таким образом, дискретное преобразуется в аналоговое. Другими словами, оцифровка происходит посередине.
Цифровой сигнал: вся информация преобразуется в сигналы, которые ограничены по времени и амплитуде. Сигналы цифровой технологии передачи данных кодируются нулями и единицами в различных вариантах. Их основой является бит. Биты от английского binarydigit или двоичный бит.
Но бит обладает ограниченной способностью передавать информацию, поэтому они объединяются в блоки. Чем больше битов в блоке, тем больше информации он несёт.
Цифровая технология использует биты, объединенные в блоки, кратные 8. Такой блок называется байтом. Байт — это небольшое число, но в нем уже может храниться зашифрованная информация обо всех буквах алфавита.
Однако, когда добавляется только одна цифра, количество комбинаций нуля и единицы удваивается. Если 8 бит делают возможными 256 вариантов кодирования, то 16 — это уже 65536. А один килобайт или 1024 байта — это уже совсем не малое число.
Большой объём информации хранится в большом количестве объединенных байтов, и чем больше комбинаций 1 и 0, тем больше кодировок. Но, поскольку вся информация окружающая людей является аналоговой, требуются усилия и оборудование, чтобы перевести ее в цифровую форму.
Для этих целей были созданы DSP (цифровой сигнальный процессор) или CPOS. Каждое цифровое устройство имеет такой процессор. Впервые он появился ещё в далёких 1970-х годах.
Методы и алгоритмы меняются и совершенствуются, но принцип остается прежним – преобразование аналоговых данных в цифровые. Обработка и передача цифровых сигналов зависят от характеристик процессора — разрядности и скорости.
Чем они выше, тем лучше сигнал. Скорость выражается в миллионах инструкций в секунду (MIPS), а для хорошего процессора она достигает десятков MIPS. Скорость определяет, сколько 1 и 0 секунд устройство может «заполнить» за одну секунду, и качественно передает непрерывную кривую аналогового сигнала.
От этого напрямую зависит достоверность изображения в телевизоре и звучание его динамиков.
В заключение, отмечу главное: основным отличием аналогового и цифрового телевидения является отличное качество последнего. А телевизоры отличаются наличием или отсутствием специального цифрового ресивера для приёма цифрового сигнала. При цифровом вещании по одной частоте можно одновременно передавать целый пакет каналов — мультиплекс. Цифровой сигнал не боится никаких помех в эфире. Потому и пришёл на замену аналоговому.
оценивших 2, оценка: 5,00 из 5
Смотрите также статьи по теме