Аналоговый сигнал

Мать и дочь необыкновенно похожи друг на друга. Допустим ли такой параллелизм в работе?

Илья Ильф

Любые способы технической регистрации и передачи информации (граммофон, магнитофон, кинокамера, видеокамера, фотоаппарат и т. д.), которые существовали в докомпьютерную эру и продолжают успешно функционировать, основаны на аналоговых технологиях.

Эти устройства называются аналоговыми, потому что уровни оригинального сигнала, например звука, похожи на уровни электрического тока, с помощью которого сигнал передается (один сигнал "аналогичен" по форме другому) (рис. 3.1). Если выразиться максимально обобщенно, то непрерывные значения одного сигнала задаются непрерывно изменяющейся физической величиной другого сигнала.

ЧАСТЬ II.

СИГНАЛЫ, СЧИСЛЕНИЯ И ОСНОВЫ КОДИРОВАНИЯ

Глава 3. Аналоговый и импульсный сигналы Глава 4. Системы счисления Глава 5. Бит и кодовая таблица Глава 6. Преобразование аналогового сигнала в цифровые коды

Всем, кто не знаком с принципами кодирования, необходимо начинать с этой части (в ней излагаются системы счисления и общие принципы дискретизации, квантования и кодирования). Техническим специалистам эту часть можно только просмотреть для того, чтобы помочь автору более удачно сформулировать положения "популярной теории".

В данной части книги рассмотрены предпосылки компьютерной графики. Сначала рассматриваются способы передачи информации (аналоговый и импульсный), сравнение которых показывает, почему импульсная технология могла стать основой компьютерной графики. При этом подтверждается преимущество дискретных сигналов, которые основаны на двоичной системе счисления. Импульсная технология оперирует двумя сигналами, поэтому настоятельно требуется использование бинарной (двоичной) системы счисления. Для более последовательного рассмотрения двоичной системы последняя дана на фоне нескольких других систем счисления. Двоичная система необходима не сама по себе, она используется для кодирования произвольных чисел, текста и другой изначально дискретной информации.

Двоичная система удачно согласуется с теорией информации и служит средством формирования кодовых таблиц. Правда, кодирование непрерывного сигнала требует нескольких предварительных этапов: дискретизации, усреднения, создания таблицы квантования, собственно квантования, создания таблицы кодирования и собственно кодирования.

Для кодирования информации, имеющей непрерывный характер, необходимы особые предварительные операции: дискретизации и квантования.

Чувствительность к помехам

Когда форма сигнала в каждый данный момент изменяется, всевозможные помехи (среди них наиболее характерны атмосферные или индустриальные - работа мощных станков или даже систем зажигания автомобилей, а также собственные шумы системы) в процессе передачи постоянно влияют на характер сигнала. В результате форма сигнала искажается, что препятствует "чистой" передаче.

В качестве примера можно показать влияние помехи на условный синусоидальный сигнал, который в результате сложения совокупности частот изменяет свою идеальную форму, что, безусловно, придает "звучанию" иную (дополнительную) тембральную окраску (рис. 3.2).

Эта глава описывает причины перехода

Глава 3.

Аналоговый и импульсный сигналы

Эта глава описывает причины перехода на импульсные способы передачи информации, аналоговый же сигнал необходим, во-первых, для сравнения, во-вторых, он неизбежен на входе и выходе любых технических информационных систем.

Для того чтобы понять своеобразие компьютерных технологий и отличие передачи цифровой информации от традиционной радио- и телеинформации, необходимо сравнить аналоговый сигнал, который обладает способностью к затуханию и подверженностью к помехам, с импульсным сигналом, обеспечивающим полное восстановление сигнала, т. к. вместе с сигналом он позволяет передать количество передаваемых импульсов.

Аналоговый и импульсный сигналы

ЧАСТЬ II СИГНАЛЫ, СЧИСЛЕНИЯ И ОСНОВЫ КОДИРОВАНИЯ Глава 3 Аналоговый и импульсный сигналы Аналоговый сигнал Затухание аналогового сигнала Чувствительность к помехам Проблемы копирования Причина потери качества Общая характеристика аналогового сигнала Импульсный сигнал Преодоление затухания Возможность контроля сигнала Неограниченные возможности копирования Общая характеристика импульсного сигнала Различие аналоговых и импульсных сигналов Кодирование и декодирование импульсных сигналов

Импульсный сигнал

Другим принципом передачи и записи информации является импульсная форма сигнала. Эта форма получила такое название потому, что сигнал передается короткими одинаковыми импульсами тока. В каждый данный момент ток может иметь два уровня.

Кодирование и декодирование импульсных сигналов

Кому — так, кому — знак. Марина Цветаева

Если внимательно рассмотреть схему передачи звука в аналоговом варианте (рис. 3.4), становится ясно, что форма сигнала в источнике и во всех остальных устройствах примерно одинакова. Синусоиду, которую генерирует, скажем, источник звука, в той или иной степени повторит микрофон, все усилители и конечное выводное устройство — динамик, который вернет звук, весьма напоминающий "оригинал".

Неограниченные возможности копирования

Самые впечатляющие преимущества импульсного способа передачи связаны с копированием информации.

Вспомним схему копирования аналоговой информации и сравним ее со схемой копирования при импульсном способе передачи информации, которая имеет следующий характер: "оригинал — копия 1", "копия 1 — копия 2", "копия 2 — копия 3", "копия 3 — копия 4",... , "копия 999 — копия 1000" и так до бесконечности.

Схема копирования аналоговой информации была представлена в разд. "Проблемы копирования" данной главы.

В самом деле, любая копия, даже если она сотая, а может быть, и миллионная, абсолютно идентична оригиналу. Почему? Потому что копирование состоит в передаче относительно простых и (главное!) сосчитанных импульсов.

Общая характеристика аналогового сигнала

Голосовая и пластическая линия непрерывны.

Марина Цветаева

Можно указать на следующие особенности аналоговых сигналов.

Аналоговый сигнал можно сравнить с мелодией — повышением и понижением голоса. Мелодия может сохраняться на более высоких или более низких тонах, если отношение тонов относительно друг друга будет соблюдаться.

Общая характеристика импульсного сигнала

Импульсный способ передачи информации интересен прежде всего тем, что обладает важными достоинствами:

устойчивостью к затуханию и помехам;
возможностью контроля передаваемого сигнала на его соответствие исходному сигналу.

Даже этих свойств достаточно, чтобы понять, почему импульсная природа взята в качестве основы компьютерных технологий.

Однако стоит еще раз рассмотреть два способа в сравнении и на очень простых примерах.

Определение

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — устройство, которое обеспечивает представление аналогового (непрерывного) сигнала соответствующими цифровыми кодами.

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство, которое обеспечивает преобразование кода цифрового сигнала в соответствующий аналоговый (непрерывный) сигнал.

Этап передачи между АЦП и ЦАП — это импульсно-цифровой этап, или короче цифровой. В самом деле, с помощью последовательности импульсов передаются некие числа, которые представляют собой не сигнал как таковой (например, звук или изображение), а только его шифрованную форму (коды). Проще говоря, любая информация, которая передается последовательностью совершенно одинаковых импульсов, не может быть "аналогичной" (совпадать по форме) исходной. Совокупность импульсов — это последовательность кодов.

Принципам кодирования посвящена глава 5.

На первый взгляд, усложнение схемы двумя дополнительными устройствами может показаться большим недостатком. На самом деле, в этом кроется колоссальное достоинство, которое всегда несет с собой унификация, особенно в технических системах и на производстве.

Определение

Аналоговый способ передачи информации — это способ, у которого каждому мгновенному значению входной величины (например, звука) соответствует мгновенное значение другой величины, отличающейся по физической природе (например, электрического тока), но изменяющейся по тому же закону, что и входная величина.

Поэтому аналоговую технологию отличает, прежде всего, непрерывный континуум информации (в процессе записи или передачи нет дискретных элементов, нет разрывов, даже в моменты "тишины"). Примерно также непрерывно мы воспринимаем информацию с помощью органов зрения или слуха.

Определение

Импульсный способ передачи информации — это способ, у которого передача происходит не непрерывно, а только в отдельные моменты времени, в промежутках между ними сигнал отсутствует или его воздействие пренебрежимо мало.

Такой способ передачи сигналов дает возможность преодолеть указанные выше недостатки аналогового сигнала.

Содержание главы

Преодоление затухания

Стоит заметить (не касаясь технических подробностей), что значительный диапазон между двумя уровнями сигнала (или даже между наличием и отсутствием сигнала) создают условия, уменьшающие затухание и повышающие различение сигналов, например в случае общего понижения напряжения в сети.

В самом деле, довольно основательный запас "прочности" позволяет устройствам приема, передачи и воспроизведения легко "разобраться", какой из уровней в данный момент поступает в обработку. Кроме того, эти два уровня имеют заранее известные (стандартные) значения, которые не трудно проконтролировать и легко восстановить.

Причина потери качества

Неправильную установку можно исправить. Отсутствие установки исправить нельзя.

Илья Ильф

Теперь зададим себе естественный вопрос: почему же нельзя исправить, восстановить исходный уровень аналогового сигнала?

Если отбросить очень сложные технические подробности, причина состоит в том, что исходное (эталонное) состояние передаваемой аналоговой информации не фиксируется. По линии связи распространяется такой сигнал, который реально существует в каждый данный момент. И усилители "поднимают" сигнал не до исходного уровня, а лишь увеличивают его в том виде, какой до них "дошел". Если, например, вместо полезного сигнала до усилителя докатился треск и шум, то он вынужден усиливать и их или только их.

Пример-метафора

Подобный прием используют в знаках дорожного движения, сводя изображение к двум максимально контрастным цветам (черное изображение на желтом фоне) для того, чтобы обеспечить различимость на самой большой дистанции. Если бы использовалось аналоговое изображение, например тоновая фотография даже великолепного качества, то достаточно уверенное восприятие было бы возможно только с близкого расстояния.

Пример-метафора

Аналоговый способ передачи информации легко представить следующей метафорой. Пользователь получает почтовый перевод, из которого следует, что ему высланы деньги. И вот когда он незамедлительно является в кассу, кассир говорит ему: "Возьмите 100 рублей. Больше нет, уже вечер, и касса пустая".

И хотя таких ситуаций в реальности не случается, тем не менее, это — в чистом виде аналоговый принцип. С точки зрения получателя: какую сумму отправили — неизвестно, поэтому получайте столько, сколько останется.

Таким образом, стоит уяснить, что, посылая аналоговый сигнал, никто не может гарантировать, что он дойдет в исходном состоянии. Совсем другое дело — импульсный способ передачи.

Пример-метафора

Продолжая пример с почтовым переводом, можно утверждать, что в "правильном" почтовом переводе всегда указывается, какая сумма пересылается. И если указано, скажем, 100 рублей, то получателю уже не грозит получить 120 или 80. Больше не дадут, а меньше не захочется. В данном случае получателя не касаются проблемы кассира. Если в кассе сейчас нет 100 рублей (бывают разные ситуации), это означает, что получатель повторно придет за переводом и рано или поздно его получит.

Исходя из этого примера, читатель может убедиться, почему импульсные технологии надежнее: всегда можно проверить и сравнить, какой объем информации передан и какой объем на самом деле достиг назначения.

Пример-метафора

Стоит сравнить перевозку разнообразных предметов индивидуально и унифицированно. Одно дело— каждой вещи создавать свою особенную упаковку, совсем другое — предусмотреть один-два стандартных ящика, которые легко складировать, перемещать и учитывать. Особенно стоит обратить внимание на возможность "учета". В свое время мы об этом вспомним.

Для передачи информации используются два основных способа: аналоговый и импульсный.
Аналоговый способ необходим по причине того, что объективная информация (звук, цвет) представляет собой аналоговую форму. Поэтому на этапах ввода и вывода информации приходится иметь дело с аналоговыми сигналами. Рассмотренные в данной главе особенности достаточны для того, чтобы представлять себе, какие сигналы подлежат преобразованию в форму, "понятную" компьютеру.
С другой стороны, компьютерные технологии не обладают органами чувств и мышлением, которыми природа снабдила человека. Для их функционирования требуется самый простой и однообразный вид сигнала, каковым является импульсный.

Таким образом, мы закончили обсуждение аналогового способа, который по-прежнему используется в технике, и переходим к более детальному рассмотрению импульсного способа передачи.

Импульсный сигнал характеризуется прежде всего тем, что одинаковые импульсы нетрудно сосчитать и передать их количество вместе с информационным сигналом. Это позволяет абсолютно достоверно осуществлять копирование информации.

Далее предстоит разобраться, каким образом происходит кодирование самых разных форм информации, откуда эти коды берутся, как мы их можем получать, доставлять и использовать, т. е. рассмотреть в предельно популярном виде основы кодирования.

Но прежде необходимо от технических вопросов передачи информации перейти к математическим основам кодирования.

Такое взаимодействие характерно, например, для

Такое взаимодействие характерно, например, для модемной связи. Когда происходит связь модемов по телефонной линии, модем-приемник передает модему-отправителю на языке специального почтового протокола готовность к приему почтового отправления. Модем-отправитель информирует на том же языке об отсылке пакета в несколько килобайт и начинает бит за битом (последовательная передача) пересылать указанный пакет. Если на линии происходит сбой, то протокол взаимодействия заставляет модем-приемник ответить, что объем переданного пакета не соответствует заявленному. В этом случае происходит повторная передача пакета.

Если же пакет дошел в полном объеме (модем-приемник "сосчитал" импульсы и их оказалось ровно столько, сколько было заявлено), модем-приемник заявляет об успешности и происходит передача следующего пакета или прямая связь разрывается.

в микрофоне под влиянием колебаний

Передача звука состоит в том, что в микрофоне под влиянием колебаний воздуха мембрана колеблется и "трясет" пьезоэлемент, в котором механическое воздействие создает электрический потенциал. В цепи появляется ток, уровень которого соответствует уровню звука в данный момент. Таким образом, с помощью микрофона звуковые волны преобразовываются в электрические сигналы.

Последующая запись такого сигнала, скажем, на грампластинку также производится непрерывно: резец устройства не отрывается от пластинки до конца записи. И при воспроизведении граммофонной пластинки игла адаптера также непрерывно "дергается" в нарезанных бороздках и, в зависимости от силы колебания, продуцирует ток различных уровней, соответствующих ранее записанному сигналу.

Когда сигнал через систему усилителей попадает на воспроизводящее устройство (динамик), он вызывает колебание другой мембраны: она притягивается или отталкивается электромагнитами, тем самым создавая колебания воздуха, а следовательно, обеспечивая условия восприятия звука человеком. Характерно, что ухо человека воспринимает такой сигнал практически неотличимо от ситуации, если бы источник звука располагался в непосредственной близости.

Данный пример (пока не касающийся графической информации) приведен только для того, чтобы подчеркнуть, что характер процедуры записи и воспроизведения идентичен для всех аналоговых систем. Процедура включает преобразование естественного сигнала в электрический, а затем электрического снова в такой же естественный, при этом электрический сигнал по форме аналогичен исходному, а конечный результат, в свою очередь, аналогичен электрическому, а следовательно, и исходному (естественному).

Человеческий голос, также преодолевая сопротивление

Человеческий голос, также преодолевая сопротивление воздушной среды, не может распространяться бесконечно. Поэтому, если требуется передача сигнала голосом, то можно, например, выстроить цепочку людей на таком расстоянии друг от друга, которое бы обеспечивало "слышимость", исключающую ситуацию "испорченного телефона". Впрочем, голос— очень ненадежный источник сигнала, чаще используют зрительные сигналы: флажки, фонари, семафоры или светофоры.

Примерно такая же идея положена в устройство телефонных линий. Когда вы говорите в трубку дома, и, скажем, во Владивостоке вас прекрасно слышат, то это вовсе не потому, что вы так громко кричите. Понятно, что сигнал на пути в несколько тысяч километров периодически усиливается, предотвращая естественное затухание.

Если читателю не очень по

Если читателю не очень по душе пример с абстрактными волнами, стоит представить, как влияют на различение звуков голоса порывы ветра или помехи в телефонной трубке.

Если передается, допустим, конкретный звуковой

Если передается, допустим, конкретный звуковой сигнал с определенной громкостью и если в момент воспроизведения уровень тока ниже, чем тот, при котором была произведена передача, то громкость результирующего сигнала сможет настолько снизиться, что тихие звуки совсем пропадут (хотя сигнал может и вовсе исчезнуть). При этом нет никакой практической возможности убедиться, что сигнал не соответствует исходному (может быть, и в самом деле передаваемые звуки должны быть тихими или в это время "передается" пауза).

Разумеется, если бы была какая-либо техническая возможность в самом начале сохранить данные о том, какими должны быть передаваемые сигналы, а на входе в другое устройство можно было проверить, соответствуют ли они этой информации (идеальному сигналу), то только тогда можно гарантировать их абсолютно точное воспроизведение.

Проблемы копирования

Затухание и подверженность помехам, помимо уже упомянутой необходимости усиливать сигнал, имеют еще одно весьма неприятное следствие. А именно, при каждом копировании аналоговой информации ее качество довольно резко ухудшается.

Различие аналоговых и импульсных сигналов

"По квитанции — корова рыжая одна. Брали мы ее одну и возвращать будем одну,
чтобы не нарушать отчетности".

Эдуард Успенский

Рассмотрев два принципа передачи сигналов по отдельности, следует выяснить принципиальное различие между ними, которое состоит в том, что аналоговый сигнал не содержит информации об исходном состоянии, а импульсный сигнал всегда снабжается информацией о количестве передаваемых импульсов.

Характер исходного и передаваемого сигналов

Рис. 3.1. Характер исходного и передаваемого сигналов

Влияние помехи на передаваемый сигнал (а — полезный сигнал, b — излучение помехи, с — сумма колебаний, т. е. сигнал с помехой)

Рис. 3.2. Влияние помехи на передаваемый сигнал (а — полезный сигнал, b — излучение помехи, с — сумма колебаний, т. е. сигнал с помехой)

Схема импульсного сигнала

Рис. 3.3. Схема импульсного сигнала

Форма аналогового сигнала на разных этапах его передачи

Рис. 3.4. Форма аналогового сигнала на разных этапах его передачи

Если таким же образом построить схему в импульсном варианте, то в схеме появится принципиальная ошибка. Ее смысл состоит в том, что в начале линии передачи, например, звука, после микрофона и предварительных усилителей должен находиться "кодировщик" - устройство, которое определенным образом преобразовывает аналоговый сигнал, поступающий от микрофона, в поток импульсов. А в конце линии передачи должен находиться "декодировщик" - устройство, которое выполняет обратную процедуру, а именно, преобразовывает поток импульсов в аналоговый сигнал, "понятный" для динамика и, в конечном счете, для человека.

Схема передачи импульсных сигналов

Рис. 3.5. Схема передачи импульсных сигналов

Справка

Модемом называется устройство, которое обеспечивает модуляцию и демодуляцию информационных сигналов (МОдуляция и ДЕМодуляция). Назначение модулятора модема заключается в том, что поток цифровых данных из компьютера преобразуется в аналоговые сигналы, пригодные для передачи по телефонному каналу связи. Демодулятор модема выполняет обратную задачу.

Справка

Слово "континуум" происходит от латинского "continuum", что означает "непрерывный", т. е. непрерывная совокупность чего-либо, например совокупность всех точек отрезка числовой прямой, т. е. континуум действительных чисел.

Справка

Слово "импульс" (от латинского слова "impulsus", что переводится как "удар" или "толчок") в отношении электрических сигналов означает кратковременное отклонение напряжения или силы тока от некоторого постоянного значения.

Основной характеристикой такого принципа является прерывистая природа сигнала. Можно представить передачу сигнала в виде графика, какой использовался для отображения аналогового сигнала (уровень тока и время "откладываются" по осям графика). В этом случае график отображает всего два состояния: "есть ток" (уровень, близкий к максимальному) и "нет тока" (уровень, близкий к нулевому) (рис. 3.3). Нет никаких иных вариантов, кроме чередования импульсов.

Важная мысль

Импульсный способ, конечно, не отменяет физически неизбежного затухания, однако передача всего двух очень "контрастных" уровней сигнала позволяет различать их даже при сильной степени затухания.

Важная мысль

Важнейшим достоинством импульсного способа передачи является возможность "учета и контроля" передаваемых импульсов.

В начале посылки совокупности таких сигналов можно указать количество импульсов и, тем самым, проконтролировать достоверность передачи. Если в результате передачи их количество не совпадает, происходит повторная передача. И, следовательно, сигнал не может потеряться или измениться, т. к. всегда имеется возможность проверить исходное состояние.

Если же, например, на линии происходит сбой и в какой-либо период времени передача невозможна, то при ее восстановлении совокупность сигналов повторяется.

Важная мысль

Главным достоинством импульсного способа передачи информации является абсолютная идентичность копий.

Важная мысль

Для преобразования аналогового сигнала в импульсный и импульсного — в аналоговый требуется наличие специальных устройств — преобразователей аналогового сигнала в импульсный и обратно.

Таким образом, поскольку в рассматриваемой схеме в начале происходит преобразование аналогового сигнала в импульсно-цифровой (или проще, в цифровой), "кодировщик" ("шифратор") получает название АЦП, т. е. аналого-цифровой преобразователь (analog-to-digital converter, или ADC), а в конце — преобразование цифрового сигнала в аналоговый, "декодировщик" ("дешифратор") при этом получает название ЦАП, т. е., наоборот, цифро-аналоговый преобразователь (digital-to-analog converter, или DAC) (рис. 3.5).

Важная мысль

В процессе преобразования естественного сигнала в электрический, а затем электрического снова в естественный, форма сигнала сохраняется аналогичной исходному.

Достоинством аналогового способа передачи информации является ее естественность и непрерывность, т. е. способность в данный момент максимально полно представлять непрерывный поток поступающей информации.

Вместе с тем, у аналогового принципа передачи информации есть существенные недостатки, из которых следует упомянуть два наиболее важных: способность к затуханию и чувствительность к помехам.

Важная мысль

Передача любого сигнала ограничивается естественным затуханием в среде, создающей сопротивление.

Поэтому электрический сигнал требует регулярного усиления в пунктах, далеко отстоящих от уровня своего полного затухания.

Важная мысль

Ухудшение аналогового сигнала в процессе копирования является принципиальным и не существует технологии полного исправления.

Важная мысль

Причина невозможности восстановить переданный аналоговый сигнал состоит в том, что исходное состояние сигнала ни в каком виде не фиксируется и не передается вместе с ним.

В этом заключается суть принципиального ограничения, которое невозможно каким-либо способом преодолеть. Передаваемая аналоговая информация представляет собой непрерывный континуум непрерывного сигнала. При этом сигнал в каждый данный момент ни с каким эталоном не сравнивается, а только соотносится (в нашем восприятии) с предыдущим уровнем сигнала.

Возможность контроля сигнала

Если импульсный сигнал сравнивать с аналоговым сигналом (для которого характерно непрерывное и разнообразное изменение уровня тока), может сложиться впечатление полной скуки, поскольку по такому сигналу нельзя получить никакой даже приблизительной информации о сигнале: громкий он или тихий, быстрый или медленный, с повышающимся или понижающимся тоном и т. д.

Однако не стоит делать опрометчивых выводов. У скучных импульсов есть одно весьма существенное преимущество: импульсы можно сосчитать! Поэтому такой вид называют еще импульсно-цифровым способом передачи информации. (Понятно, что при всех красотах аналоговые "извивы" сосчитать невозможно).

у этого потрясающего достоинства есть

Впрочем, у этого потрясающего достоинства есть и неприятные последствия, т. к. оно представляет идеальную почву для пиратства и присвоения чужой интеллектуальной собственности.

это не означает безоговорочного преимущества

Впрочем, это не означает безоговорочного преимущества импульсных сигналов. Существует представление, что импульсные (цифровые) технологии по определению более качественны. Увы, это представление далеко от истины.

Достоинство цифровых технологий заключается не в их качестве (в дальнейшем мы увидим — почему). Более того, аналоговые сигналы гораздо ближе к исходному сигналу и "интереснее" по характеру: например, стоит послушать старый ламповый приемник, у которого мягкий, приятный, "человеческий" звук в сравнении с цифровыми устройствами воспроизведения. Именно поэтому ценятся старые пластинки, по-прежнему пользуются популярностью концерты живой музыки...

Сила же импульсно-цифровых технологий — в том, что можно надежно передавать и копировать, сохранять и воспроизводить исходное состояние сигнала (не объективной реальности, она гораздо шире всех возможных систем, а именно начального сигнала), поэтому они интенсивно завоевывают информационное пространство.

Учитывая столь полезные достоинства импульсной

Учитывая столь полезные достоинства импульсной техники, можно предположить, что на следующем витке развития воспроизводящей техники произойдет возврат к аналоговым сигналам, но на более высоком уровне в сочетании с возможностями импульсных технологий.

Вместе с тем, стоит обратить внимание, что при обсуждении и сравнении двух способов передачи информации мы упустили из виду одну важную особенность импульсного способа.

Эффект накопления искажений, присущий всем

Эффект накопления искажений, присущий всем аналоговым системам, ограничивает количество перезаписей, которые могут быть сделаны на аналоговом аудио- и видеомагнитофоне, буквально несколькими копиями.

Схема "оригинал — копия 1", "копия 1 — копия 2", "копия 2 — копия 3", "копия 3 — копия 4" и т. д. не работает после определенного, причем очень небольшого, числа этапов. При этом всем ясно, что каждая последующая копия по качеству заметно хуже предыдущей.

Поэтому в аналоговых системах копирование информации происходит по другой схеме: "оригинал — копия 1", "копия 1 - копия 2", "копия 1 -- копия 3", "копия 1 — копия 4" и т. д. Тем самым обеспечивается следующее условие: между источником информации и конечным его потребителем должно быть как можно меньше промежуточных этапов, т. к. каждый из них неизбежно вносит свои помехи и погрешности.

Такой порядок, безусловно, сдерживает копирование и распространение информации "цепочным" способом. Причем следует заметить, что этот недостаток является принципиальным и, как говорится, "исправлению не подлежит".

По указанным причинам для того,

По указанным причинам для того, чтобы при перезаписи не сильно удалиться от оригинала, необходимо обеспечивать копирование непосредственно с максимально близкой к оригиналу копии. Поэтому исходная запись ("оригинал") требует тщательного и заботливого хранения. А тиражирование, как правило, выполняется со второй и третьей копий.

Поэтому перед выступлением камерные певцы,

Поэтому перед выступлением камерные певцы, учитывая состояние своего голоса, договариваются с концертмейстером об уровне (тональности) исполнения.

Аналоговый способ передачи информации обладает важными достоинствами: соответствием исходному сигналу, непрерывностью, отсутствием необходимости хранить информацию о сигнале.
Но у аналогового способа существуют и не менее значительные недостатки: подверженность помехам и способность к затуханию.
Представление об аналоговых сигналах необходимо иметь хотя бы потому, что в объективной реальности это, видимо, единственный способ передачи какой бы то ни было информации. Все органы чувств человека имеют дело с аналоговыми сигналами. Любая информация, используемая в технических системах, также начинается и заканчивается аналоговым сигналом.

И даже те технические устройства, которые связывают обычную информацию с цифровыми технологиями, также требуют знания принципов аналоговой передачи и, следовательно, в дальнейшем преобразования их в цифровую форму.

Изложенной выше информации достаточно для представления сущности аналоговых сигналов, в дальнейшем мы не станем больше рассматривать эту тему.

Таким образом, представление об аналоговом способе следует рассматривать в качестве необходимой предпосылки перехода к цифровым технологиям, в виде своеобразного трамплина, от которого мы отталкиваемся, чтобы в дальнейшем благополучно приземлиться на территории нового (импульсного) метода.

Затухание аналогового сигнала

Действительно, когда сигнал передается по линии связи, он представляется в форме электрического тока. А поскольку в любых проводниках существует сопротивление, которое необходимо преодолевать, вследствие этого неизбежного процесса сигнал постепенно затухает. В результате через определенное расстояние на устройстве воспроизведения полезный сигнал заметно уменьшается или вовсе снижается до уровня шума.