Differenza tra segnale digitale e segnale analogico


La differenza tra segnale analogico e segnale digitale (“onda quadra”) è puramente concettuale. Il cosidetto “segnale digitale” è anch'esso un segnale analogico, la differenza sta nel modo in cui lo stesso segnale viene interpretato attraverso gli apparati di decodifica. Il compito degli apparati di decodifica è proprio tradurre il segnale grezzo in “informazione” maneggiabile secondo gli scopi prefissi dall'apparato generico in questione.

Non ne siete convinti? Bene! Un esempio lampante è il vecchio modem analogico (il fax o il modem ADSL). Ammettendo che ci sia una comunicazione digitale (modem/fax collegato, attivo e in trasmissione) su un cavo telefonico, cosa succede se noi colleghiamo un telefono comune (analogico) sullo stesso cavo e senza filtri? Sorpresa! Si sente un rumore fastidioso, quasi metallico. Ovviamente il timbro e la tonalità del suono percepito dipendono da molti fattori, tra cui i più importanti sono la codifica utilizzata e il baud rate usati nella trasmissione digitale. Più basso è il baud rate più distinta sarà la variazione di tonalità del suono (fax e modem analogico), più alto è il baud rate più si tenderà a sentire un fruscio indistinto (modem ADSL).

Illustrazione 1: Differenza tra analogico e digitale


Un altro indizio che porta a confermare che il segnale digitale è, prima di essere digitale, un segnale comunque analogico sta nella costruzione del segnale digitale.

Come viene creato un segnale digitale? Per entrare nel dettaglio di questo argomento bisognerebbe parlare di una particolare formula matematica chiamata Serie di Fourier ma questo esula dal contesto del presente articolo (Illustrazione 2).


Illustrazione 2: La formula della Serie di Fourier

 

In parole povere, il concetto che sta alla base è: se noi sovrapponiamo (sommiamo) due diversi segnali (funzioni), il segnale (funzione) risultante è dato dalla somma dei valori delle ampiezze (y) dei due segnali (funzioni) singoli per ciascuna ascissa (x) (vedi Illustrazione 3). Nel nostro caso prendiamo in considerazione dei segnali "a dente di sega", ma il concetto vale per qualsiasi forma d'onda.

Illustrazione 3: Somma e sovrapposizione dei segnali

 

Cosa succede se noi scegliamo numero dei segnali, ampiezze e frequenze particolari? Succede che possiamo ottenere un segnale risultante desiderato (Illustrazione 4).

 


Illustrazione 4: Sovrapposizione di segnali ideale

Ecco. Questo in un mondo ideale. Nel mondo reale invece non esiste apparecchiatura che riesca a generare dei segnali precisi a “dente di sega”, ma possiamo generare onde “perfette” sinusoidali. Il passagio dal “dente di sega” al “sinusoidale” introduce una complicazione non da poco. Per ottenere precisamente una forma d'onda qualsiasi voluta (escluse le trigonometriche semplici per ovvi motivi) servono infiniti segnali sinusoidali sovrapposti (ecco perchè bisogna scomodare le serie) (Illustrazione 5).

 
Illustrazione 5: Variare del segnale ottenuto rispetto al numero di segnali primitivi

Ecco il punto importante: nel mondo reale non esiste nessuna apparecchiatura che riesca a generare infiniti segnali! Da ciò nasce il fatto che il segnale digitale (onda quadra) non è “perfettamente digitale”, ma “approssimativamente digitale” (Illustrazione 6)! Come si può vedere si è ben lontani dall' onda quadra perfetta.


Illustrazione 6: Onda quadra reale


Notare la zone "quasi" orizzontali (i "picchi" e le "valli"). Essi no sono perfettamente orizzontali ma sono aprossimabili ad un valore costante orizzontale. AM questo no nè granchè importante per gli scopi che ci siamo prefissi.
Quindi un'onda quadra (o onda digitale) è, prima di tutto, un' onda analogica con caratteristiche particolari.
Non solo, ma essendo una onda come le altre, è soggetta ai disturbi delle altre onde (interferenze), quindi si deve aggiungere l'elemento aleatorio del rumore di fondo onnipresente. Infatti, in tutti i mezzi trasmissivi (dal cavo all'aria) c'è un “rumore di fondo” di natura casuale, che si aggiunge alla già "approssimativa" “onda digitale creandone un'altra distorta”. Tale rumore è dovuto a piccole interferenze e all' agitazione termica delle molecole del mezzo attraversato dall'onda stessa. Le apparecchiature moderne sono in grado di "purificare" il segnale es estrarre solo l'onda quadra utile alla trasmissione che interessa.

Dopo aver letto quest'articolo, sono riuscito a convincervi che il segnale digitale è un segnale analogico? :D

 

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