Questo articolo vuole essere un riassunto, senza troppe pretese, di alcune lezioni introduttive di Tecnologie e Progettazione di Sistemi informatici e di telecomunicazioni, riguardanti il tema del segnale analogico vs quello digitale e del perché sia importante conoscere il mondo dei numeri binari.
Siamo così tremendamente abituati a parlare al telefono o semplicemente parlare, magari qualcuno di noi a suonare uno strumento, mentre all’ordine del giorno sentiamo sempre di più definizioni come “la tv digitale”. Bene cerchiamo di fare chiarezza per quel poco che possiamo. Tutte le informazioni di cui abbiamo fatto menzione viaggiano sotto forma di segnali, ovvero delle grandezze fisiche che variano nel tempo. In particolare con segnali analogici si indica la rappresentazione o la trasformazione di una grandezza fisica tramite una grandezza analoga che la descrive (es. temperatura, pressione, il volume).
Segnale: grandezza fisica che varia nel tempo.
Segnale analogico: si indica la rappresentazione o la trasformazione di una grandezza fisica tramite una grandezza analoga che la descrive (es. temperatura, pressione)
Se ad esempio “disegnassimo la voce del prof mentre spiega” potremmo avere un insieme continuo e quindi infinito di valori come in una curva simile a quella qui sotto riportata. Immaginiamo che le parti più in alto corrispondano ad un volume più alto della voce, quelle più basse ad un sottovoce.
Il segnale analogico è ricco di informazioni che sarebbe molto complesso salvare per intero su un qualsiasi dispositivo o pc.
L’idea è quella di salvare meno informazioni senza perdere però parte significativa dell’informazione. E’ possibile effettuare dei “rilievi” parziali di un segnale analogico prelevando, in particolari istanti di tempo, il valore del segnale stesso (campionamento). Questa operazione si chiama discretizzazione del segnale, cioè si passa si passa da un insieme infinito di valori ad un insieme discreto.
Se preleviamo il segnale precedente a intervalli di tempo prefissati con distanza costante e manteniamo il valore letto per tutto l’intervallo di tempo finché non effettuiamo una successiva lettura otteniamo un segnale come quello riportato nella figura seguente, cioè composto da un’onda quadra rettangolare a scalini.
Abbiamo quindi la digitalizzazione del segnale, cioè abbiamo trasformato un segnale analogico in un segnale digitale.
In particolare possiamo associare ad ogni campione di tempo un certo numero di simboli o bit per indicare l’altezza del nostro campione. Nella figura sotto, ad esempio, abbiamo 8 livelli, da 0 a 7 sulle ordinate positive che possiamo codificare con 3 bit: 000 per il primo livello, 001 per il secondo livello, e così via 010, 011, 100, 101, 110, 111.
Come si intuisce, la nostra onda a scalini, assomiglia, segue l’andamento dell’onda iniziale, con un margine di errore. Ovviamente, se diminuiamo l’intervallo di campionamento sull’asse delle ascisse x e aumentiamo il numero di simboli sull’asse delle ordinate y, l’onda quadrata tenderà ad assomigliare sempre più a quella analogica ma implicherà una crescente quantità di informazioni.
Ultima modifica 27 Gennaio 2022
