Mi a különbség a digitális kábel és analóg kábel között?

A legjobb video kábelek a piacon elsősorban digitális eszközök használatához készülnek, de a digitális kábel tényleg jobban működik, mint az analóg kábel?
_{2005.07.29 11:35, Forrás: boltbazis.hu}

Egy analóg kábel ugyanúgy használható, mint egy digitális kábel? Mi a különbség tulajdonképpen a digitális és az analóg kábel között? Mindezek megválaszolásához először tekintsük át, hogy mi a digitális és az analóg jel és hogy működnek a kábelben.

A video és audio kábelek első generációját az analóg jelekhez tervezték. Egy analóg jel azt az információt fejezi ki, ami egy, az információval analóg folyamatos hullámforma által kerül szállításra. Ha az információ egy 1000 hertzes szinusz hullám, az analóg jel egy olyan feszültség, ami a pozitív és negatív között változik 1000-szer másodpercenként egy szinusz hullám alakú minta szerint. Ha ezt az elektromos jelet használjuk egy hangszóró tölcsér mozgatására ugyanebben a ritmusban, akkor hallhatjuk a hangszóró hangját.

A digitális jel az analóggal ellentétben csak felszínesen hasonlít az információra, amit szállít. Ehelyett egy sorozat 0 és 1 bitet tartalmaz, ami szabvány szerint kódolódik, és gyors átmenetek sorozataként szállítja a jeleket a feszültségben. Ezek az átmenetek pillanatnyiak, létrehozva amit mi "négyszöghullámnak" nevezünk. Ennek ellenére amikor a jel dekódolásra kerül, az eredmény ugyanaz az 1000 hertzes hang lesz, amit az analóg jel esetében fent leírtunk.

Az egyik érdekes különbség a digitális és analóg jel között az, hogy más-más módon módosulnak. Mindkettő elektromos jel, elektronok szállítják őket a vezetékben, és megváltoznak a kábel elektromos jellemzői és a külső elektromos zajok hatása következtében. De amíg egy analóg hullámforma változása fokozatos és folyamatos - minél több zaj kerül a jelbe, annál több zaj jön ki a hangszóróból a hangokkal együtt - a digitális jel egészen másképp módosul.

Először is a digitális jel hullámformája az éles átmeneteknek köszönhetően sokkal jobban változik. Ezek az éles átmenetek egyenlőek egy hosszú - vagy inkább végtelen - alap frekvencia hangsorozattal, és minél magasabb a jel frekvenciája, annál több átviteli vonal módosul, úgy mint a kábel ellenállási jellemzői, és eredményként egyre több jel visszaverődés (veszteség) jelentkezik. Ez azt jelenti, hogy míg az eredeti jel egy négyszöghullám, sosem érkezik meg egészben. A kábel ellenállásától és kapacitásától, valamint az ellenállás forrás és vevő eszköze közötti egyezésétől függően a négyszöghullám sarkai kisebb vagy nagyobb szögben lekerekednek, és a hullám "sima" részei egyenetlenné válnak.

Minél jobban gyengül a jel, annál nehezebb a vevő eszköznek pontosan meghatározni a bitfolyam tartalmát.

Másodszor a digitális jel az információ tárolási módja miatt nagyon erős lehet. Mivel a jel mindig gyengül néhány fokot a kábelben, ha a vevő pontosan újra tudja építeni az eredeti bitfolyamot, a jel vétele végül tökéletes lesz. Nem számít, hogy mennyire kerekedik le a négyszöghullám sarka, vagy mennyi a zaj, ha a bitfolyam pontosan rekonstruálódik a vevő oldalon, az eredmény az, hogy semmilyen gyengülés sincs a jelben.

Sokan hiszik azt, hogy az SPDIF digitális audio vagy DVI digitális video hiba korrekciót alkalmaz. Mivel ezek a formátumok valós időben szállítják a tartalmat, nem tudnak hiba korrekciót használni, nincs idő újraküldeni az adatcsomagokat, amik nem érkeznek meg helyesen. Vagyis ha egy adat elvész, a veszteség végleges. Attól függően, hogy mi veszett el, az eredmény egy betoldás (kitalálni a hiányzó adattartalmat), egy hiba (amikor az adat olvashatatlan, és hibás tartalom kerül be a helyes tartalom helyére), vagy teljes bukás (ahol a jel teljesen eltűnik egy időre).

A különbség a digitális jel tökéletes renderelése és a jel elvesztése között meglepően kicsi; a gyengülés elérhet egy küszöböt, ahol a digitális jel esni kezd, és nem sokkal a küszöb után már el is tűnhet a jel. A jel, ami hibátlanul haladt több száz méteren keresztül képtelen lehet továbbjutni, főleg rossz körülmények között, ha a kábelt további 30-40 méterrel meghosszabbítjuk.

Milyen gyorsan érhető el ez a küszöb, az függ a jeltől és a kábel tűrésétől, amiben a jel halad. Minél magasabb a bitráta, annál nehezebb fenntartani a megbízható digitális kommunikációt. A probléma az, hogy ha a bitráta emelkedik, a frekvencia, amit a kábel szállít, szintén emelkedik, és ahogy a frekvencia emelkedik, a hullámhossz ezzel egyenlően csökken. Minél rövidebb a hullámhossz, annál valószínűbb, hogy egy adott kábelhosszúság, főleg ha a hullámhossz egy nagy törtrészéhez közeli érték, kiemelkedő szerepet játszik a jel gyengülésében. Amint ez történik, a kábel ellenállása növekvően fontossá válik. A digitális hullámforma gyengülése közvetlenül az ellenállás egyezésétől függ a forrás, a kábel és a vevő között.

A kábel szerepe a digitális jelnél nagyon világos: fenntartani az előírt ellenállást olyan szilárdan, ahogy lehet. A video kábelt 75 Ohm ellenállással tervezték, és az analóg video kábeleket ezzel a specifikációval gyártották évtizedeken keresztül, de a tűrés, vagyis a néhány megahertzes sávszélesség, amin az analóg kompozit video fut, nem volt olyan szoros, mint ahogy a modern digitális video jelek igénylik. A nagy bitrátájú digitális video megjelenése olyan kábeleket igényelt, amik sokkal szorosabb ellánállás tűréssel rendelkeznek, ami olyan kismértékű eltérést jelent a 75 Ohm-tól, amennyire csak lehet.

A probléma megoldására a gyártóknak meg kellett határozniuk a koaxiális kábel kialakításának minden szempontját, a vezeték megrajzolásától a sokkal pontosabb átmérőig, hogy a mikroszkópikus buborékméret a polietilén habban sokkal szilárdabb legyen, meg kellett határozni, hogy kell kialakítani a hab szerkezetét, hogy megvédje a szigetelő anyagot amikor a kábelt hajlítják. Ennek eredményeképpen alakult ki a modern pontos video kábel, ami +/-1,5 Ohm ellenállás tűréssel rendelkezik és a gyakorlatban előforduló tűrés még ennél is szorosabb.

Az ellenállás tűrés fontossága a digitális kábelnél jobban látható a felhasználói digitális video szabvány, más néven DVI és a professzionális szabvány, az SDI (Serial Digital Interface) közötti ellentétben. A DVI közel 23 vezetőt használ a digitális video jel szállítására, az SDI egy jelvezetőt használ és egy földelt árnyékolást. Az SDI koaxiális kábelhez került kialakításra, +/-1,5 Ohm ellenállás tűréssel, és több száz méteren keresztül tudja szállítani az információt adatvesztés nélkül.

A DVI-t anélkül tervezték, hogy bármilyen figyelmet fordítottak volna a jelmódosulás problémájára, a DVI kábel árnyékolt sodrott érpárú kábel és különböző vezetők együttese. A sodrott érpárú kábelnek köztudottan kicsi az ellenállás tűrése. A DVI ellenállása 100 Ohm körül van, ehhez +/-10 Ohm megengedett, és még ezt a 10%-ot is nehéz elérni egy sodrott kábelnél. Így a jel gyengülése egy DVI kábelben igen jelentős. Eközben a közel 23 vezető egy kis profilú kábelbe kerül nagyon kis kaliberű vezeték használatával. A kis kaliberű vezetéknek nagy az ellenállása, ami megnöveli a gyengülést, a vezetők kis mérete még nehezebbé teszi az ellenállás irányítását, hiszen a tűrés mindig jobban fenntartható nagyobb anyagokban.

Az eredmény: olyan szabvány, ami jól működik néhány méter távolságban és gyorsan gyengíti a jelet nagyobb távolságokban. Bár a DVI kábelek idővel jobbak lettek, a sodrott érpár kialakításban benne rejlő korlátok mindig korlátozni fogják a DVI kábel teljesítményét.

Most térjünk vissza az előszóban feltett kérdésekhez. Használhatók az analóg kábelek digitális alkalmazásnál? Igen, egy bizonyos pontig, de a régebbi analóg kábelek rosszabb tűrése behatárolja a kábel hosszúságát. Használhatók a digitális kábelek analóg alkalmazásban? Igen, teljes mértékben, a szoros tűrés, ami elengedhetetlen a digitális alkalmazásoknál, tökéletessé teszi a digitális kábeleket analóg alkalmazásokhoz. Az SDI koax kábel többe kerül ugyan a hagyományos analóg koax kábelnél, de felülmúlja az analóg kábel minden mutatóját. A szigetelő hab alkalmazása a kábelben nem csak nagyobb teljesítményt okoz, hanem sokkal rugalmasabbá válik a kábel tőle és könnyebb vele dolgozni, mint a régebbi változatokkal.

Az elektronok nem tudják, hogy mi digitális és mi analóg. De ez nem jelenti azt, hogy a digitális és analóg jelek hasonlóan viselkednek, vagy hogy a digitális és analóg kábelek korlátlanul felcserélhetők. Ha a növekvő digitális jövőre gondolunk, a digitális kábel előnyeinek kihasználása még egy analóg alkalmazásban is nyilvánvaló.

cikk nyomtatása

Szólj hozzá!

Kapcsolódó írások:

Másfélszer nagyobb sebességre váltott a chello kábeles internet Multimédia tartalom szabványos tévé antenna kábelen Az ADSL terjedése megelőzte a kábelmodemekét 2002-ben Az EU szerint Franciaország gátolja a kábeles Internet-szolgáltatókat