Différence principale - Signaux analogiques et numériques

Analogique et numérique sont deux formes qui sont utilisées pour transférer des signaux. Les différence principale entre les signaux analogiques et numériques est que, dans les signaux analogiques, le signal peut prendre n'importe quelle valeur dans une plage donnée tandis que, dans les signaux numériques, le signal ne peut représenter qu'une valeur parmi un ensemble discret de valeurs.

Que sont les signaux analogiques

Les signaux analogiques sont des signaux qui peuvent prendre n'importe quelle valeur sur une échelle continue. Il peut y avoir une plage 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 avec le temps, car la quantité qu'il enregistre change de valeur.

A titre d'exemple pour un signal analogique, considérons un disque vinyle. Lorsque la musique est jouée dans un studio, les microphones captent les variations de pression atmosphérique dues au son et convertissent ces changements de pression atmosphérique en un changement de tension dans un circuit électrique. La tension varie également en continu 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 se déplace, elle crée des rainures dans une laque. Plus tard, ces rainures sont transférées sur un disque vinyle. La variation dans les sillons est continue, et ces variations correspondent aux variations continues du son original. Lorsque la musique est lue sur un disque vinyle, une aiguille dans le lecteur se déplace le long des rainures et convertit ses mouvements en un signal électrique continu. Le signal peut être transmis à un haut-parleur, et le haut-parleur peut faire bouger sa membrane d'avant en arrière en fonction du signal qu'il reçoit.

Grossissement d'un disque vinyle montrant des sillons variant en continu, capables de produire un signal continu.

Étant donné que les signaux analogiques varient continuellement avec le temps, on dit qu'ils ont un résolution infinie. C'est-à-dire qu'un signal analogique peut transmettre un changement qui se produit dans une période de temps infiniment petite. Cependant, du bruit peut encore 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, changeant sa valeur à intervalles de temps. Les ordinateurs personnels sont de bons exemples d'appareils qui utilisent des signaux numériques. Étant donné que les ordinateurs communiquent en utilisant des "bits" de 1 et de 0, et parce qu'il existe un nombre fini de bits qui peuvent 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 approximative et discrète pour représenter le signal d'origine. 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 semble continue !)

Plus l'ensemble discret de valeurs que le signal numérique peut prendre, 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: soit 0, soit 1. Avec une conversion 2 bits, le signal peut prendre 4 valeurs différentes (00, 01, 10, 11). Le nombre de valeurs qu'un signal numérique peut prendre varie au fur et à mesure que les deux s'élèvent au nombre de bits utilisés. Plus le nombre de bits utilisés est grand, meilleure est la résolution.

Conversion du signal analogique continu (rouge) en un signal numérique discret (bleu). A gauche, la conversion a été faite 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 d'une surface d'un disque compact (CD). Sur un CD, les données sont enregistrées sous la forme d'une série de creux et de bosses. Chaque creux ou bosse correspond à un 0 ou à un 1, et le signal produit lors de la lecture d'un CD est donc numérique. Comparez ces variations sur le CD avec les variations plus continues trouvées sur un disque vinyle (ci-dessus).

Puits et bosses sur une surface de CD (amplifiés 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 connu sous le nom de 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 valeur parmi un ensemble discret de valeurs.

Résolution

Signaux analogiques avoir une résolution infinie.

Signaux numériques ont une résolution finie, qui dépend du nombre de bits utilisés pour acheminer les données.

Suppression du bruit

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

Dans signaux numériques, il est beaucoup plus facile de supprimer le bruit.

Image de courtoisie

"Un plan macro de sillons d'enregistrement, avec des variations clairement visibles." par 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