Différence entre les signaux analogiques et numériques

Différence principale - signaux analogiques et numériques

Analogique et numérique sont deux formes qui sont utilisées pour transférer des signaux. le différence principale entre les signaux analogiques et numériques est que, dans les signaux analogiques, le signal peut prendre tout valeur dans une plage donnée tandis que, dans les signaux numériques, le signal ne peut représenter qu’un ensemble de valeurs discrètes.

Que sont les signaux analogiques?

Les signaux analogiques sont des signaux pouvant prendre n'importe quelle valeur sur une échelle continue. Il peut y avoir un intervalle pour les valeurs que le signal peut prendre, mais dans cette plage, le signal peut représenter n’importe quelle valeur. Un signal analogique varie de manière continue et régulière dans le temps, la quantité qu’il enregistre change de valeur..

À titre d’exemple pour un signal analogique, considérons un disque vinyle. Lorsque vous écoutez de la musique en studio, les microphones enregistrent les variations de pression atmosphérique dues au son et convertissent ces variations en pression alternative dans un circuit électrique. La tension varie également de manière continue chaque fois que le son varie. Le circuit électrique est connecté à une aiguille qui se déplace en fonction de la tension. Lorsque l'aiguille bouge, elle crée des rainures dans une laque. Plus tard, ces rainures sont transférées sur un disque vinyle. Les variations dans les grooves sont continues et ces variations correspondent aux variations continues du son d'origine. Lorsque la musique est lue sur un disque vinyle, une aiguille du lecteur se déplace dans les rainures et convertit ses mouvements en un signal électrique continu. Le signal peut être transmis à un haut-parleur et celui-ci peut faire aller et venir sa membrane en fonction du signal qu'il reçoit..

Grossissement d’un disque vinyle présentant des rainures à variation continue capables de produire un signal continu.

Les signaux analogiques variant continuellement dans le temps, on dit qu'ils ont une résolution infinie. C'est-à-dire qu'un signal analogique peut transmettre un changement qui se produit dans un laps de temps infiniment petit. Cependant, du bruit peut toujours être introduit, ce qui détériorera la qualité du signal au fil du temps.

Que sont les signaux numériques?

Dans un signal numérique, le signal ne peut prendre qu'un ensemble de valeurs discrètes. Le signal lui-même est également discontinu et change de valeur à intervalles de temps. Les ordinateurs personnels sont de bons exemples de périphériques utilisant des signaux numériques. Étant donné que les ordinateurs communiquent en utilisant des «bits» de 1 et de 0 et qu'il existe un nombre fini de bits pouvant être traités dans un temps donné, un ordinateur ne peut pas gérer un signal continu. Au lieu de cela, un signal doit être «décomposé» en une forme numérique. Cela implique d'abord échantillonnage le signal analogique à différents moments. Ensuite, le signal est quantifié: c’est-à-dire que, pour chaque intervalle de temps, le signal reçoit une valeur discrète approximative représentant le signal original. Les intervalles de temps impliqués sont souvent très petits, de sorte que nous ne pouvons pas remarquer la différence (une chanson ou une vidéo entendue sur un ordinateur a l'air continue!)

Plus l'ensemble de valeurs discrètes que le signal numérique peut prendre est important, plus le signal sera proche de la forme analogique d'origine. Le terme résolution indique en combien de valeurs un signal peut être décomposé. Par exemple, une conversion 1 bit ne peut prendre que deux valeurs: 0 ou 1. Avec une conversion 2 bits, le signal pourrait prendre 4 valeurs différentes (00, 01, 10, 11). Le nombre de valeurs pouvant être prises par un signal numérique varie en fonction du nombre de bits utilisé. Plus le nombre de bits utilisés est élevé, meilleure est la résolution.

Conversion du signal analogique continu (rouge) en un signal numérique discret (bleu). Sur la gauche, la conversion a été effectuée en utilisant 2 bits, créant ainsi 4 niveaux différents que le signal numérique pourrait prendre. A droite, 3 bits sont utilisés. Par conséquent, le signal peut être représenté par 8 niveaux différents. Ce signal a une résolution plus élevée et est «plus proche» du signal analogique d'origine.

L'image ci-dessous montre une image agrandie de la surface d'un disque compact (CD). Sur un CD, les données sont enregistrées sous forme d'une série de creux et de bosses. Chaque fosse ou bosse correspond à un 0 ou à un 1 et le signal produit lors de la lecture d’un CD est numérique. Comparez ces variations sur le CD avec les variations plus continues trouvées sur un disque vinyle (ci-dessus).

Des creux et des bosses sur une surface de CD (grossis à l'aide d'un microscope à force atomique)

Au fil du temps, un signal numérique peut également acquérir du bruit. Cependant, il est plus facile de séparer le bruit en utilisant un processus appelé régénération.

Différence entre les signaux analogiques et numériques

Nature du signal

Un Signal analogique peut prendre n'importe quelle valeur dans une plage donnée.

UNE signal numérique ne peut prendre qu'une partie d'un ensemble discret de valeurs.

Résolution

Signaux analogiques avoir une résolution infinie.

Signaux numériques avoir une résolution finie, qui dépend du nombre de bits utilisés pour transmettre des données.

Supprimer le bruit

Il est difficile de supprimer le bruit dans signaux analogiques. Le bruit peut s'accumuler avec le temps.

Dans signaux numériques, il est beaucoup plus facile d'éliminer le bruit.

Courtoisie d'image

“Une macro de grooves record avec des variations clairement visibles.” De Shane Gavin (Travail personnel) [CC BY 2.0], via Wikimedia Commons

“Résolution 2 bits avec quatre niveaux de quantification…” par Hyacinth (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Modifié)

“Résolution 3 bits avec huit niveaux de quantification…” par Hyacinth (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Modifié)

“Micrographie d'un CD-ROM réalisé avec un microscope à force atomique (mode de déviation)” par freiermensch (travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons