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 […]

• 

  В настоящее время большинство людей смотрят цифровое телевидение, сами того не осознавая. На смену эфирным антеннам и кинескопам пришло новое поколение ТВ с плазменным экраном и принципиально новым форматом сигнала. Когда вы сменили свой телевизор на плоский и поменяли антенну на приемник – вы перешли с аналогового вещания на цифровое. Эти два вида телевидения получили свое название напрямую от именования сигнала: цифровой сигнал и аналоговый сигнал. Отличие между ними достаточно большое, как и качество получаемого изображения. В данной статье вы сможете узнать, почему аналоговое телевидение изжило себя, как формат; как именно работают эти сигналы и в чем их принципиальное различие.

  Цифровое и аналоговое телевидение – чем характеризуется аналоговый сигнал

  Всем привычный тип сигнала, который передавался по антенне или самодельном приемнике “чебурашка”, носит название аналоговый. Суть данного метода передачи в его непрерывности и сравнительной медлительности. Безопасность такого вещания всегда находится под угрозой, чем и обусловлены не малочисленные сбои в работе телевидения, вклинивание посторонних сигналов. Многие из подрастающего поколения могут помнить, как один из федеральных каналов внезапно начинал транслировать нечто, совершенно незнакомое и не предназначенное для эфира, либо сигнал и вовсе пропадал при плохой погоде.

  Основным плюсом аналогового ТВ являлась его доступность – вы протягиваете антенну и можете смотреть любые каналы, которые удалось “поймать”. Минусы уже очевидны: нестабильность сигнала, его шаткая безопасность.

  Цифровое и аналоговое телевидение – характеристики цифрового вещания

  На смену аналоговому сигналу пришло цифровое телевидение: быстрое, качественное и четкое. Такой сигнал способен преодолевать любые расстояния, донося до зрителя ничем не искаженную картинку. Вы не почувствуете дискомфорта в плохую погоду. Также отпала надобность протягивать длинные конструкции из антенн, чтобы лучше поймать сигнал. Теперь достаточно установить специальный приемник и вставить шнур в телевизор.

  Современные телевизоры, тем не менее, имеют аналоговый вход на задней панели с разъемами, так как на территории нашей страны до сих пор остается аналоговое вещание. Вы имеете возможность выбирать, какое телевидение смотреть либо чередовать способы.

  Цифровой сигнал, по сути своей, практически невозможно ненароком перехватить или вклиниться в вещание. Такой тип передачи отправляет сигнал небольшими, но очень частыми порциями.

  
  

  Разница между цифровым и аналоговым телевидением

  Сравнить такие сигналы достаточно просто, не вдаваясь в подробности их технических характеристик: аналоговое телевидение уступает цифровому в комфортабельности и безопасности, однако цифровой сигнал вы не получите бесплатно, без противозаконных манипуляций. Такое телевидение провайдерам легче контролировать.

  Можно подвести основные итоги пользования двумя видами ТВ:

  • Если говорить о бесперебойности вещания, то этим может похвастаться только цифровой сигнал. Его аналоговый собрат слишком привередлив к расстоянию, погоде и другим барьерам.
  • В целях экономии лучше пользоваться аналоговым телевидением – его сигнал распространяется на территории городов, а зрители просто “ловят” его антеннами. Цифровое ТВ вы не получите, пока у вас не появится специальный приемник.
  • Аналоговое телевидение не может дать абонентам такого широкого выбора различных каналов. Цифровой сигнал же быстрее и неприхотливее, поэтому его возможности не ограничены каким-либо количеством каналов.
  • Говоря о мобильности, выигрывает цифровое ТВ. Возможно, вы пытались поймать хотя бы один канал стареньким маленьким телевизором с антенной, находясь в дороге или низменных отдаленных районах – это практически невозможно, пока вы не найдете возвышенное место и не построите огромные и длинные антенны из банок и проволок.

  Можно сказать, что аналоговое телевидение по сей день остается самым доступным, но уже не самым прогрессивным и быстрым. Если вы цените качество изображения, его звук и надежность, то плюсы цифрового вещания перевешивают с большим отрывом.

  Человек ежедневно разговаривает по телефону, смотрит передачи различных телеканалов, слушает музыку, бороздит по просторам интернета. Все средства связи и иная информационная среда основываются на передаче сигналов различных типов. Многие задаются вопросами о том, чем отличается аналоговая информация от других видов данных, что такое цифровой сигнал. Ответ на них можно получить, разобравшись в определении различных электросигналов, изучив их принципиальное отличие между собой.

  Аналоговый сигнал

  Аналоговый сигнал (континуальный) – естественный инфосигнал, имеющий некоторое число параметров, которые описываются временной функцией и беспрерывным множеством всевозможных значений.

  Человеческие органы чувств улавливают всю информацию из окружающей среды в аналоговом виде. Например, если человек видит рядом проезжающий грузовик, то его движение наблюдается и изменяется непрерывно. Если бы мозг получал информацию о передвижении автотранспорта раз в 15 секунд, то люди всегда бы попадали под его колеса. Человек оценивает расстояние моментально, и в каждый временной момент оно определено и различно.

  То же самое происходит и с иной информацией – люди слышат звук и оценивают его громкость, дают оценку качеству видеосигнала и тому подобное. Соответственно, все виды данных имеют аналоговую природу и постоянно изменяются.

  На заметку. Аналоговый и цифровой сигнал учувствует в передаче речи собеседников, которые общаются по телефону, сеть интернет работает на основе обмена этих каналов сигналов по сетевому кабелю. Такого рода сигналы имеют электрическую природу.

  Аналоговый сигнал описывается математической временной функцией, похожей на синусоиду. Если совершить замеры, к примеру, температуры воды, периодически нагревая и охлаждая ее, то на графике функции будет отображена беспрерывная линия, которая отражает ее значение в каждый временной промежуток.

  

  Во избежание помех такие сигналы требуется усиливать посредством специальных средств и приборов. Если уровень помех сигнала высокий, то и усилить его нужно сильнее. Этот процесс сопровождается большими затратами энергии. Усиленный радиосигнал, например, нередко сам может стать помехой для иных каналов связи.

  Интересно знать. Аналоговые сигналы ранее применялись в любых видах связи. Однако сейчас он повсеместно вытесняется или уже вытеснен (мобильная связь и интернет) более совершенными цифровыми сигналами.

  Аналоговое и цифровое телевидение пока сосуществуют вместе, но цифровой тип телерадиовещания с большой скоростью сменяет аналоговый способ передачи данных из-за своих существенных преимуществ.

  

  Для описания этого типа инфосигнала применяются три основных параметра:

  • частота;
  • протяженность волны;
  • амплитуда.

  Недостатки аналогового сигнала

  Аналоговый сигнал имеют нижеследующие свойства, в которых прослеживается их разница от цифрового варианта:

  1. Этот вид сигналов характеризуется избыточностью. То есть аналоговая информация в них не отфильтрована – несут много лишних информационных данных. Однако пропустить информацию через фильтр возможно, зная дополнительные параметры и природу сигнала, например, частотным методом;
  2. Безопасность. Он практически полностью беспомощен перед неавторизированными вторжениями извне;
  3. Абсолютная беспомощность перед разнородными помехами. Если на канал передачи данных наложена любая помеха, то она будет в неизменном виде передана сигнальным приемником;
  4. Отсутствие конкретной дифференциации уровней дискретизации – качество и количество передаваемой информации ничем не ограничивается.

  Вышеприведенные свойства являются недостатками аналогового способа передачи данных, на основании которых можно считать его полностью себя изжившим.

  Цифровой и дискретный сигналы

  Цифровые сигналы – искусственные инфосигналы, представленные в виде очередных цифровых значений, которые описывают конкретные параметры предаваемой информации.

  Для информации. Сейчас преимущественно применяется простой в кодировании битовый поток – двоичный цифровой сигнал. Именно такой тип может использоваться в двоичной электронике.

  

  Различие цифрового типа передачи данных от аналогового варианта состоит в том, что такой сигнал имеет конкретное число значений. В случае с битовым потоком их два: «0» и «1».

  Переход от нулевого значения к максимальному в цифровом сигнале производится резко, что позволяет принимающему оборудованию более четко считывать его. При появлении определенных шумов и помех приемнику будет легче декодировать цифровой электросигнал, чем при аналоговой информационной передаче.

  

  Однако цифровые сигналы отличаются от аналогового варианта одним недостатком: при высоком уровне помех их восстановить невозможно, а из континуального сигнала присутствует возможность извлечения информации. Примером этому может послужить разговор по телефону двух человек, в процессе которого могут пропадать целые слова и даже словосочетания одного из собеседников.

  Этот эффект в цифровой среде называется эффектом обрыва, который можно локализовать уменьшением протяженности линии связи или установкой повторителя, какой полностью копирует изначальный вид сигнала и передает его дальше.

  Аналоговая информация может передаваться по цифровым каналам, пройдя процесс оцифровки специальными устройствами. Такой процесс именуется аналогово-цифровым преобразованием (АЦП). Данный процесс может быть и обратным – цифро-аналоговое преобразование (ЦАП). Примером устройства ЦАП может послужить приемник цифрового ТВ.

  

  Цифровые системы также отличает возможность шифрования и кодирования данных, которая стала важной причиной оцифровывания мобильной связи и сети интернет.

  Дискретный сигнал

  Существует и третий тип информации – дискретная. Сигнал такого рода является прерывистым и меняется за момент времени, принимая любое из возможных (предписанных заранее) значений.

  Дискретная передача информации характеризуется тем, что изменения происходят по трем сценариям:

  1. Электросигнал меняется только по времени, оставаясь непрерывным (неизменным) по величине;
  2. Он изменяется только по уровню величины, оставаясь непрерывным по временному параметру;
  3. Также он может изменяться одномоментно и по величине, и по времени.

  Дискретность нашла применение при пакетной передаче большого объема данных в вычислительных системах.

  В России уже вовсю идёт подготовка к переходу от аналогового к цифровому телевидению. Главное их отличие – это технология и формат передачи. Система, которая используется в аналоговом телевидении, уже несколько устарела, ведь была придумана уже почти шестьдесят лет назад. В «цифре» передаётся не сигнал, а последовательность значений. Да и передача осуществляется по другим принципам, поэтому получается намного быстрее и качественнее. Это как международные авиаперевозки авиатранспортом сравнить с автомобильными перевозками. Конечно же, при помощи самолёта можно перевезти больше и с меньшими потерями, ведь не будет тряски от дорог и т.п.

  Плюсы цифрового телевидения

  Почему все хотят побыстрее перейти на цифровое телевидение? Изначально надо подметить, что долгие годы не было одного общего стандарта телевидения. Из-за этого было невозможно увидеть цветную картинку, если стандарты отличались. Это и приносило больше всего неудобств пользователям. Существует три стандарта аналогового телевидения – NTSC, SECAM и PAL.

  Кроме того, у «цифры» значительно лучшее качество, чем у аналогового. Это происходит из-за того, что системы работают по разным принципам. Аналоговое телевидение основывалось на делении частоты сигнала перед тем, как его подать. А вот цифровое телевидение подаёт прямой перекодированный поток, что позволяет не терять качество даже на больших расстояниях.

  Все знают, что у телевизионных каналов есть некоторое ограничение на частоты – их количество строго ограничено. И снова «цифра» впереди: на том участке частоты, где вмещается всего один аналоговый канал, можно поместить четыре цифровых телеканала, – ровно также

  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.