Що таке дискретний сигнал?

З дискретністю кожен з нас стикається щодня. Це одна з властивостей, притаманне матерії. У дослівному перекладі з латинської мови слово discretus означає уривчастість. Наприклад, дискретний сигнал - це спосіб передачі інформації, коли середовище-переносник змінюється в часі, приймаючи будь-яке з існуючого списку допустимих значень.

Звичайно, термін «дискретність» застосовується в більш широкому сенсі. Зокрема, зараз прогрес в мікроелектроніці спрямований на створення і розвиток технології SOC - «Система на чіпі». Передбачається, що всі складові пристрій компоненти між собою тісно інтегровані на єдиній підкладці. Протилежність такого підходу - дискретні схеми, коли елементи самі є завершеними виробами, з`єднуючись лініями зв`язку.

Мабуть, зараз неможливо знайти людину, яка б не користувався мобільним телефоном або програмою Скайп на комп`ютері. Одна з їхніх завдань - це передача звукового потоку (зокрема, голоси). Але так як такий звук являє собою безперервну хвилю, для його безпосередньої передачі потрібен був би канал з високою пропускною здатністю. Для вирішення цього питання було запропоновано використовувати дискретний сигнал. Формує він не хвилю, а її цифрове представлення (пам`ятаєте, мова йде про мобільні телефони і комп`ютери). З хвилі через певні проміжки часу виконуються вибірки значень даних. Тобто, створюється дискретний сигнал. Його перевага очевидно: менший сумарний потік даних і можливість організації пакетної передачі. Цільове приймальний пристрій об`єднує всі вибірки в єдиний блок, генеруючи вихідну хвилю. Чим більше проміжки між вибірками, тим вище ймовірність спотворення вихідної хвилі. Дискретизація широко використовується в обчислювальній техніці.

Говорячи про те, що таке дискретний сигнал, не можна не скористатися чудовою аналогією зі звичайною друкованою книгою. Людина, читаючи її, отримує безперервний потік інформації. У той же час, що містяться в ній дані «закодовані» у вигляді певних послідовностей літер - слів - пропозицій. Виходить, що автор з неподільної думки формує своєрідний дискретний сигнал, оскільки виражає її розбиттям на блоки, використовуючи той чи інший спосіб кодування (алфавіт, мова). Читач в даному прикладі отримує можливість сприймати ідею автора тільки після уявного об`єднання слів у потік інформації.

Напевно, ви читаєте цю статтю з екрану комп`ютера. А адже навіть екран монітора може служити прикладом, де проявляється дискретність і безперервність. Згадаймо старі моделі, засновані на ЕЛТ. У них зображення формувалося послідовністю кадрів, які необхідно було «малювати» кілька десятків разів в секунду. Очевидно, що даний пристрій використовує дискретний спосіб побудови картинки.

Дискретний сигнал є повною протилежністю безперервному. Останній являє собою функцію інтенсивності від часу (якщо представити його на декартовій площині). Як уже зазначалося, одним із прикладів може слугувати звукова хвиля. Вона характеризується частотою і амплітудою, однак природним чином ніде не переривається. Більшість природних процесів описуються саме таким способом. Незважаючи на те, що, все-таки, існує кілька способів обробки безперервного (або аналогового) сигналу, що дозволяють зменшити потік даних, в сучасних цифрових системах поширений саме дискретний. Частково завдяки тому, що його можна досить просто перетворити в вихідний, незалежно від конфігурації останнього. До речі, варто відзначити, що терміни «дискретний» і «цифровий» практично рівнозначні.