Монитор analog digital что это

Чем отличаются аналоговый сигнал от цифрового — примеры использования

Цифровое телевидение охватило уже практически территорию всей страны. Качественный цифровой сигнал новые телевизоры принимают самостоятельно, старые – с помощью специальной приставки. В чем разница между старым аналоговым и новым цифровым сигналом? Многим это непонятно и требует разъяснения.

Виды сигналов

Сигнал это изменение физической величины во времени и пространстве. По сути это коды для обмена данными в информационной и управленческой средах. Графически любой сигнал можно представить в виде функции. По линии на графике можно определить тип и характеристики сигнала. Аналоговый будет выглядеть как непрерывная кривая, цифровой как ломаная прямоугольная линия, скачущая от ноля до единицы. Все, что мы видим глазами и слышим ушами поступает в виде аналогового сигнала.

Аналоговый сигнал

Зрение, слух, вкус, запах и тактильные ощущения поступают нам в виде аналогового сигнала. Мозг командует органами и получает от них информацию в аналоговом виде. В природе вся информация передаётся только так.

В электронике аналоговый сигнал основан на передаче электричества. Определённым величинам напряжения соответствуют частота и амплитуда звука, цвет и яркость света изображения и так далее. То есть цвет, звук или информация являются аналогом электрического напряжения.

Например: Зададим передачу цветов определённым напряжением синий 2 В, красный 3 В, зелёный 4 В. Изменяя напряжение получим на экране картинку соответствующего цвета.

При этом неважно идёт сигнал по проводам или радио. Передатчик непрерывно отправляет, а приёмник обрабатывает аналоговый вид информации. Принимая непрерывный электрический сигнал по проводам или радиосигнал через эфир приёмник преобразует напряжение в соответствующий звук или цвет. Изображение появляется на экране или звук транслируется через динамик.

Дискретный сигнал

Вся суть кроется в названии. Дискретный от латинского discretus, что означает прерывистый (разделённый). Можно сказать, что дискретный повторяет амплитуду аналогового, но плавная кривая превращается в ступенчатую. Изменяясь либо во времени, оставаясь непрерывной по величине, или по уровню, не прерываясь по времени.

Так, в определенный период времени (например миллисекунду или секунду) дискретный сигнал будет какой-то установленной величины. По окончании этого времени он резко изменится в большую или меньшую сторону и останется таким ещё миллисекунду или секунду. И так беспрерывно. Поэтому дискретный это преобразованный аналоговый. То есть полпути до цифрового.

Цифровой сигнал

После дискретного следующим шагом преобразования аналогового стал цифровой сигнал. Главная особенность – либо он есть, или его нет. Вся информация преобразуется в сигналы ограниченные по времени и по величине. Сигналы цифровой технологии передачи данных кодируются нолем и единицей в разных вариантах. А основой является бит, принимающий одно из этих значений. Бит от английского binarydigit или двоичный разряд.

Но один бит имеет ограниченную возможность для передачи информации, поэтому их объединили в блоки. Чем больше битов в одном блоке, тем больше информации он несёт. В цифровых технологиях используют биты объединенные в блоки кратные 8. Восьмибитовый блок назвали байтом. Один байт небольшая величина, но уже может хранить зашифрованную информацию о всех буквах алфавита. Однако при добавлении всего одного бита число комбинаций ноля и единицы удваивается. И если 8 битов делает возможным 256 вариантов кодировки, то 16 уже 65536. А килобайт или 1024 байт и вовсе немаленькая величина.

ВНИМАНИЕ! Ошибки в том, что 1 КБ равен 1024 байт нет. Так принято в двоичной компьютерной среде. Но в мире широко используется десятичная система исчисления, где кило это 1000. Поэтому существуют еще и десятичный кБ равный 1000 байт.

В большом количестве объединённых байтов хранится много информации, чем больше комбинаций 1 и 0 тем больше закодировано. Поэтому в 5 – 10 МБ (5000 – 10000 кБ) имеем данные музыкального трека хорошего качества. Идём дальше, и в 1000 МБ закодирован уже фильм.

Но так как вся окружающая людей информация аналоговая, то для её приведения в цифровой вид нужны усилия и какое-либо устройство. Для этих целей был создан DSP (digital signal processor) или ЦПОС (цифровой процессор обработки сигналов). Такой процессор есть в каждом цифровом устройстве. Первые появились еще в 70-е годы прошлого века. Методы и алгоритмы меняются и совершенствуются, но принцип остаётся постоянным – преобразование аналоговых данных в цифровые.

Обработка и передача цифрового сигнала зависит от характеристик процессора — разрядности и скорости. Чем они выше, тем качественней получится сигнал. Скорость указывается в миллионах инструкций в секунду (MIPS), и у хороших процессоров достигает нескольких десятков MIPS. Скорость определяет сколько единиц и нолей сможет устройство «запихнуть» в одну секунду и качественно передать непрерывную кривую аналогового сигнала. От этого зависит реалистичность картинки в телевизоре и звука из динамиков.

Отличие дискретного сигнала от цифрового

Про Азбуку Морзе наверное слышали все. Придумал художник Самуэль Морзе, другие новаторы усовершенствовали, а использовали все. Это способ передачи текста, где точками и тире закодированы буквы. Упрощенно, кодировка называется морзянкой. Её долго использовали на телеграфе и для передачи информации по радио. Кроме того, сигналить можно с помощью прожектора или фонарика.

Код морзянки зависит только от самого знака. А не от его продолжительности или громкости (силы). Как ни ударь ключом (моргни фонариком), воспринимаются только два варианта– точка и тире. Можно только увеличить скорость передачи. Ни громкость, ни продолжительность в расчёт ни принимаются. Главное, что бы сигнал дошёл.

Так же и цифровой сигнал. Важно закодировать данные с помощью 0 и 1. Получатель должен только разобрать, комбинацию нолей и единиц. Неважно с какой громкостью и какой продолжительностью будет каждый сигнал. Важно получить нолики и единички. Это суть цифровой технологии.

Дискретный сигнал получится если закодировать ещё громкость (яркость) и продолжительность каждой точки и тире, или 0 и 1. В этом случае вариантов кодировки больше, но и путаницы тоже. Громкость и продолжительность можно не разобрать. В этом и разница между цифровым и дискретным сигналами. Цифровой генерируется и воспринимается однозначно, дискретный с вариациями.

Сравнение цифрового и аналогового сигналов

Сигнал радиостанции телецентра или мобильной связи может передаваться в цифровой и аналоговой форме. Например звук и изображение, это аналоговые сигналы. Микрофон и камера воспринимают окружающую действительность и преобразуют в электромагнитные колебания. Частота колебаний на выходе зависит от частоты звука и света, а амплитуда передачи от громкости и яркости.

Изображение и звук, преобразованные в электромагнитные колебания распространяются в пространство передаточной антенной. В приемнике идёт обратный процесс — электромагнитных колебаний в звук и видео.

Распространению электромагнитных колебаний в эфире препятствуют облака, грозы, рельеф местности, промышленные электронаводки, солнечный ветер и прочие помехи. Частота и амплитуда нередко искажаются и сигнал от передатчика к приемнику приходит с изменениями.

Голос и изображение аналогового сигнала воспроизводятся с искажениями, вызванными помехами, а фоном воспроизводится шипение, хрипы и цветовое искажение. Чем хуже прием, тем отчетливее эти посторонние эффекты. Но если сигнал дошёл, его хоть как то видно и слышно.

При цифровой передаче изображение и звук перед трансляцией в эфир оцифровываются и до приёмника доходят без искажений. Влияние посторонних факторов минимально. Звук и цвет хорошего качества либо их нет вовсе. Сигнал гарантированно поступает на определенное расстояние. Но для дальней передачи необходим ряд ретрансляторов. Поэтому для передачи сотового сигнала антенны ставят как можно ближе друг к другу.

Наглядным примером отличия двух типов сигналов может служить сравнение старой проводной телефонной и современной сотовой связи.

Проводная телефония не всегда хорошо работает даже в пределах одного населённого пункта. Звонок на другой конец страны это испытание голосовых связок и слуха. Нужно докричаться и прислушаться к ответу. Шумы и помехи отфильтровываем ушами, недостающие и искаженные слова додумываем сами. Хоть и плохой звук, но есть.

Звук в сотовой связи отлично слышно даже с другого полушария. Оцифрованный сигнал передаётся и принимается без искажений. Но и он не без изъянов. Если случаются сбои, то звук не слышен вовсе. Выпадают буквы, слова и целые фразы. Хорошо, что это бывает редко.

Примерно то же самое с аналоговым и цифровым телевидением. Аналоговое использует сигнал подверженный помехам, ограниченного качества и уже исчерпало возможности развития. Цифровое не искажается, обеспечивает звук и видео отличного качества, постоянно совершенствуется.

Преимущества и недостатки сигналов разных видов

Со времени изобретения аналоговая передача сигнала была значительно усовершенствована. И прослужила долгое время передавая информацию, звук и изображение. Несмотря на множество улучшений сохранила все свои недостатки – шумы при воспроизведении и искажения при передаче информации. Но главным аргументом для перехода на другую систему обмена данными стал потолок качества передаваемого сигнала. Аналоговый не может вместить объём современных данных.

Совершенствование методов записи и хранения, прежде всего видео контента, оставили аналоговый сигнал в прошлом. Единственным преимуществом аналоговой обработки данных пока ещё является широкое распространение и дешевизна устройств. Во всём остальном аналоговый уступает цифровому сигналу.

Примеры передачи цифрового и аналогового сигналов

Цифровые технологии постепенно теснят аналоговые и уже широко используются во всех сферах жизни. Зачастую мы просто не замечаем этого, а цифра окружает повсюду.

Вычислительная техника

Первые аналоговые вычислительные машины созданы ещё в 30-е годы ХХ века. Это были достаточно примитивные устройства, для выполнения узкоспециализированных задач. Аналоговые компьютеры появились в 1940-е, а широкое применение получили в 1960-е годы.

Постоянно совершенствовались, но с ростом объёма обрабатываемой информации постепенно уступили место цифровым устройствам. Аналоговые компьютеры хорошо приспособлены для автоматического контроля производственных процессов, из-за моментального реагирования на изменения входящих данных. Но скорость работы невысока и объём данных ограничен. Поэтому аналоговые сигналы применяются только в некоторых локальных сетях. В основном это контроль и управление производственными процессами. Где исходной информацией служат температура, влажность, давление, скорость ветра и подобные данные.

В некоторых случаях к помощи аналоговых компьютеров прибегают при решении задач, где точность обмена данными вычислений, не важна как для цифровых электронно-вычислительных машин.

В начале 21 века аналоговый сигнал уступил цифровым технологиям. В вычислительной технике смешанные цифровые и аналоговые сигналы применяют только для обработки данных на основе некоторых микросхем.

Звукозапись и телефония

Виниловая пластинка и магнитная лента два ярких представителя аналогового сигнала для воспроизведения звука. Оба по-прежнему выпускаются и пользуются спросом некоторых ценителей. Многие музыканты считают, что только записав альбом на плёнку можно добиться сочного настоящего звучания. Меломаны любят послушать диски с характерными шумами и потрескиваниями. С 1972 года выпускались магнитофоны осуществляющие цифровую запись на магнитную ленту, но распространения не получили из-за дороговизны и больших габаритов. Применяются только в профессиональной звукозаписи.

Ещё один пример аналогового и цифрового сигналов в звукозаписи – микшеры и синтезаторы звука. В основном используются цифровые устройства, а применение аналоговых вызвано привычками и предрассудками. Считается, что цифровая запись до сих пор не добилась того эффекта всеохватывающей передачи музыки. И он присущ только аналоговому сигналу.

Тогда как молодёжь, не представляет музыку без MP3 файлов, хранящихся в памяти телефонов, флешек и компьютеров. А онлайн – сервисы обеспечивают доступ к своим хранилищам с миллионами цифровых записей.

Телефония ушла еще дальше. Цифровая сотовая связь практически вытеснила проводную. Последняя осталась в государственных органах, учреждения здравоохранения и подобных организациях. Большинство уже не представляет жизнь без соты и как быть привязанным к проводу. Сотовая связь, основа передачи данных в которой цифровой сигнал надёжно связывает абонентов всего мира.

Электрические измерения

Цифровая обработка и передача данных прочно обосновалась в электрических измерениях. Электронные осциллографы, вольт и амперметры, мультиизмерительные приборы. Все приборы, где информация выводится на электронный дисплей, используют цифровой сигнал для передачи измерения. В быту чаще всего можно столкнуться с этим при виде стабилизаторов и реле напряжений. Оба устройства измеряют напряжение в сети, обрабатывают и передают цифровой сигнал на дисплей.

Всё чаще цифровая технология используется и для передачи данных электрических измерений на дальние расстояния. Для контроля показателей электрических сетей на подстанциях и диспетчерских пультах управления устанавливают цифровое оборудование. Аналоговые приборы популярны только в щитах, непосредственно у точек измерения.

Ещё одно широкое применение цифрового сигнала – учёт электроэнергии. Жильцы часто забывают посмотреть показания прибора и занести их в личный кабинет или передать энергоснабжающей организации. От забот избавляют цифровые системы учёта электроэнергии. Показания сразу попадают в систему учета. Поэтому отсутствует необходимость постоянного общения абонента с поставщиком, можно иногда зайти в личный кабинет и сверить данные.

Аналоговое и цифровое телевидение

С аналоговым телевидением человечество прожило долгие годы. Все привыкли к простым и понятным вещам. Вначале эфирное, потом кабельное чуть лучшего качества. Простая антенна, телевизор и изображение посредственного качества. Но технологии записи и хранения видео ушли далеко вперёд аналогового сигнала. И он уже не может в полной степени передать современный фильм или телепередачу. Качество, стабильность и хороший уровень сигнала может обеспечить только цифровое телевидение.

У цифрового телевидения очень много преимуществ. Первое и очень большое – компрессия сигнала. Благодаря этому, увеличилось количество просматриваемых каналов. Так же улучшилось качество передачи видео и звука, без этого просто невозможна трансляция для современных телевизоров с большими экранами. Вместе с этим появилась возможность показать информацию о транслируемой передаче, следующих телепрограммах и тому подобную.

Вместе с плюсами появилась и небольшая проблема. Для приёма цифрового сигнала нужен специальный тюнер.

Особенности эфирного телевидения

Для приёма эфирного цифрового сигнала необходим тюнер Т2, другие названия – ресивер, декодер или теле приставка DVB-T2. Большинство современных светодиодных LED телевизоров изначально оснащены такими устройствами. Поэтому их владельцам не о чем беспокоится. При отключении аналогового телевидения нужно только перенастроить каналы.

Нет проблем и для владельцев старых телевизоров без встроенного тюнера Т2. Здесь все просто. Нужно купить отдельную приставку DVB-T2, которая примет сигнал T2, обработает его и передаст готовую картинку на экран. Приставку можно легко подключить к любому телевизору.

Цифровой сигнал применяется во все больших сферах жизни. Телевидение не исключение. Не стоит бояться нового. Большинство телевизоров уже оснащены необходимым, а для старых нужно приобрести недорогую приставку. Тем более, что настроить устройство легко. А качество изображения и звука лучше.

Как подключить приставку цифрового телевидения к телевизору

Как подключить кабель от компьютера или ноутбука к телевизору?

Что такое ШИМ — широтно-импульсная модуляция

Для чего нужен осциллограф и как им выполнять измерения тока, напряжения, частоты и сдвига фаз

Как усилить сигнал от ТВ антенны?

Что такое RFID метки или метки радиочастотной идентификации?

Источник

Как модно подключать монитор: VGA, DVI, HDMI, DisplayPort, USB Type-C, Thunderbolt 3

Содержание

Содержание

Да, именно “модно”, а не “можно”. Среди всех возможных способов выберем актуальные. Для этого придётся вспомнить и хорошо известные интерфейсы, и подробнее рассмотреть наиболее производительные и перспективные.

Важно отличать видеоинтерфейс от видеоразъёма. Во многих случаях их отождествляют. Интерфейс — это более широкое понятие чем разъём и кабель для подключения. Для одного интерфейса пригодны несколько разъёмов, совместимых по электрическим характеристикам. Более того, один и тот же порт, например, USB-C используется и для передачи данных по стандарту USB, и для трансляции видео по Thunderbolt 3.

А Вы ещё пользуетесь VGA?

VGA разработан компанией IBM в далёком 1987 году изначально для своих компьютеров, но получил в итоге повсеместное распространение. Это аналоговый интерфейс с раздельной передачей сигналов RGB, кадровой и строчной развёрток. Не взирая на его почтенный возраст, до сих пор встречается на мониторах, проекторах и другой технике. При этом Intel, AMD и другие крупные производители комплектующих давно отказались от поддержки VGA. Поэтому сейчас интерес представляют только преобразователи интерфейса в более современные. Среди разъёмов VGA 15-контактный разъём типа “D-sub” стал монополистом.

VGA обеспечивает передачу кадров с максимальным разрешением 2048*1500 и частотой 60 Гц. От разрешения зависит и допустимая максимальная длина кабеля. Поскольку интерфейс аналоговый, качество картинки сильно зависит от длины и качества кабеля, а также от условий его эксплуатации. Вибрации и другие воздействия могут вызвать помехи.

DVI. Отец цифровых видеоинтерфейсов

Аббревиатура DVI расшифровывается дословно как “цифровой визуальный интерфейс”. Это первый цифровой интерфейс, который стал широко применяться в мониторах и видеокартах. Определено три типа передачи данных, два режима работы и соответствующие им разъёмы.

DVI-A поддерживает только аналоговую передачу данных, DVI-D — только цифровую, а в DVI-I доступны оба варианта. Тот самый переходник DVI-VGA работает как раз благодаря наличию комбинированного типа DVI-I.

Более сложные адаптеры с цифро-аналоговым преобразователем позволят “подружить” VGA с DVI-D.

Таким образом можно подсоединить запылившийся монитор к современным видеокартам, на которых часто присутствует DVI-D.

Режимы Single-link и Dual-link определяют пропускную способность и соответствующее максимальное разрешение и частоту обновления экрана. Для Single-link это 1920×1200 (60 Гц) или 1920×1080 (75 Гц), а для Dual-link — 2560×1600 (60 Гц) или 2048×1536 (75 Гц). При этом битрейт интерфейса достигает 3.4 Гбит/с. Full HD можно передать по кабелю длиной до 10 метров.

HDMI. Мейнстрим передачи мультимедиа

HDMI — это следующий шаг эволюции цифровых интерфейсов после DVI-D. Он более компактный, быстрый и передаёт многоканальный цифровой звук. Существует три актуальных версии стандарта: 1.4, 2.0 и 2.1. Последняя версия была объявлена в конце 2017 года и постепенно интегрируется в новые продукты. В таблице представлены основные характеристики в зависимости от версии. Начиная с версии 2.0 появилась поддержка соотношения сторон 21:9 и нескольких видеопотоков.

Длина кабеля не указана в спецификации HDMI. Вместо этого устанавливаются критерии эффективности на основе адекватного уровня сигнала, и длина кабеля по сути определяется его качеством. На практике без использования репитеров она не превышает десяти метров.

Если нужно обеспечить стабильную картинку на больших расстояниях, то под оплёткой должно быть скрыто оптоволокно.

Выбор кабеля HDMI — важный аспект производительности вашей мультимедийной системы. Сертифицированные кабели имеют следующие обозначения:

Дополнение в обозначении “with Ethernet” указывает на возможность объединения устройств в сеть 100 Мбит/с.

Существуют три основных форм-фактора разъёма HDMI: стандартный (type А) и уменьшенные мини (type C) и микро (type D) для ноутбуков и других мобильных устройств.

Пара важных правил. Первое — никогда не соединять/отсоединять кабели на работающем оборудовании! Иначе может случиться “Хьюстон, у нас проблемы!” Второе — если кабель длинный (более 5 метров) и в нём есть усилители, то у провода есть направленность. Это означает, что один конец нужно подключать строго к источнику, а другой — строго к устройству вывода изображения. Обратите внимание на маркировку в виде стрелок или обозначения монитора на одном из разъёмов.

HDMI электрически совместим с DVI (DVI-D и DVI-I), поэтому проблем с переходом между этими интерфейсами нет. Также есть и адаптеры для VGA, где по аналогии с DVI трудится внутренний преобразователь в цифру.

DisplayPort. Пристегнитесь, взлетаем!

Разъём DisplayPort (DP) встречается практически на всех современных видеокартах и топовых мониторах.

Принципиальное отличие от HDMI — пакетная передача данных, расширяющая возможности упаковки нескольких потоков в один канал. Такой принцип используется в PCI-Express и USB.

Интерфейс был принят в 2006 году, с тех пор вышли версии 1.1-1.4, а в июне 2019 года объявлена спецификация 2.0. В последней планка полосы пропускания устанавливается на уровне 80 (!) Гбит/с. Устройства с новейшим DP на борту начнут появляться только к концу 2020 года, но это уже то будущее, что становится настоящим. При этом и версии 1.3-1.4 обладают впечатляющими характеристиками, превосходящими, например, HDMI 2.0. К одному порту можно подключить два монитора с разрешением 4K или четыре с 2K при 60 fps. В таблице приведены параметры для одного монитора.

Кабели DP аналогично HDMI не имеют ограничения по длине в описании самого стандарта. Требования предъявляются к обеспечению гарантированной скорости передачи данных. В продаже большинство кабелей не более трёх метров в длину.

Это один из немногих технических параметров, в котором DP уступает HDMI. Вообще сравнение этих интерфейсов из области “кто круче — Сталлоне или Шварценеггер”, но его постоянно приводят. По факту, технически DP — более “продвинутый” и быстрый интерфейс, но за HDMI говорит гораздо более развитая экосистема. Чтобы подключить проектор, подойдёт HDMI-провод от Blu-Ray проигрывателя или другой домашней мультимедиа-техники. В этом сегменте HDMI встречается в разы чаще, а DP — удел мощных видеокарт и профессионального оборудования.

Спецификации DP определяют два вида разъёмов, отличающихся только размером: полноразмерный (DisplayPort) и мини (mini DisplayPort). MiniDP используется также для Thunderbolt 2, что позволяет через этот порт работать и с мониторами, и с внешними дисками.

DP поддерживает совместимость со всеми рассмотренными выше интерфейсами. Кабели и адаптеры заботливо штампуются производителями.

USB Type-C. Курс на универсальность

Как сказано в начале, один и тот же порт может оказаться не тем, чем кажется. USB Type-C предлагает три сценария использования: собственно, USB-хост, передача изображений (alternate mode) и Thunderbolt 3.

USB-хост подразумевает подключение только USB-устройств, таких как внешние накопители и периферия. Такой порт не умеет передавать изображения.

В режиме alternate mode USB Type-C передаёт “сторонние” сигналы, в том числе, DP. Это возможно по двустороннему кабелю USB Type-C, обеспечивая работу с монитором 8K при 60 fps. При чем по этому же кабелю можно получать питание и данные SuperSpeed USB.

Совместимые устройства приведены на официальном сайте DP. Но далеко в такой конфигурации в буквальном смысле не уедешь — длина кабеля не более одного метра.

Также можно подключить HDMI-дисплей через адаптер или по кабелю HDMI-USB Type-C. Для того, чтобы всё работало, нужно чтобы источник поддерживал alternate mode. Разобраться в этом — задача нетривиальная. Если это ясно и чётко не прописано в спецификации устройства, то лучше обратиться в поддержку производителя за разъяснением.

Гораздо проще разобраться с Thunderbolt 3. DP уже “упакован” в интерфейсе, поэтому к такому порту можно смело подключать совместимый монитор.

Оба сценария перспективны с точки зрения универсальности использования разъёма USB Type-C. Со временем функциональность этого порта в устройствах расширяется, и подключение дисплея выглядит всё менее экзотичным.

Подключай и властвуй!

Интерфейсы VGA и DVI ещё встречаются, и даже чаще чем дисковые и кнопочные телефоны, но от них уже веет нафталином. Актуальны HDMI, DisplayPort, Thunderbolt 3 и USB. Чем позднее версия стандартов, тем лучше. Если у вас самые высокие требования к качеству и частоте обновления картинки, то обратите внимание на DisplayPort. Если предполагаются длинные кабели, то смотрите в сторону HDMI. Хотите дополнительно подключать к монитору и телефон, и планшет, используя единственный в доме кабель? Есть варианты с USB и Thunderbolt 3.

Не забывайте и основную заповедь — проверять совместимость всех составных частей. В вашей мультимедийной системе их три: источник сигнала, кабель и сам монитор. Все они должны поддерживать выбранный интерфейс в определённой версии и с кабелем необходимой длины. Да пребудет с вами сила!

Источник