Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Können Digitale Signale Analoge imitieren?


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Max (nici)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ich weiss dass das eine dumme Frage ist, aber ich habe ein Foto gesehen, 
wo analoge und digitale Signale verglichen wurden (siehe anhang). Ich 
hab mich dann gefragt ob digitale signale analoge imitieren können. Ich 
kenne mich leider mit diesem thema gar nicht aus und es ist nur so eine 
frage die ich hatte als ich darüber was gelesen habe. Ich würde mich auf 
eine antwort freuen.

Lg Max

von J. T. (chaoskind)


Lesenswert?

Max schrieb:
> Ich hab mich dann gefragt ob digitale signale analoge imitieren können.

Auf einer CD, MP3 welches Musikformat auch immer, liegen eigentlich 
analoge Daten (Musik, kontinuierliches Schwanken des Luftdrucks ohne 
Abstufungen der Druckschwankungen) in digitaler Form vor.
Zur Wiedergabe werden sie allerdings wieder in analoge Daten 
zurückgewandelt.

von Martin S. (sirnails)


Lesenswert?

Dumm ist die Frage nicht, nur komisch.

Wenn Du einen analogen Spanungswert (0-1024mV) mit 8 bit digitalisierst, 
und eine Spannung von meinetwegen 800mV anliegen hast, dann ist die 
digitale Repräsentation 200(d) bzw. 11001000(b).

11001000 ist dabei nur ein fiktiver Zahlenwert, der einer Analgspannung 
von 800mV entspricht.

Sogesehen lautet die Antwort also nein. Allerdings kann man diesen 
Zahlenwert wieder in einen Analogwert verwandeln, und da kommen dann 
auch tatsächlich wieder die 800mV heraus.

Und ob man das mit einem statischen Wert, oder einem zeitlich sich 
ändernden Wert macht, spielt dabei keine Rolle.

von Alexander (alecxs)


Lesenswert?

Dein Screenshot zeigt doch schon sehr gut das Prinzip. Stell Dir die 
"Stufen" einfach immer kleiner vor, schon hast Du ein "analoges" Signal.

Beitrag "Delta Sigma Wandler"

von Gerhard Z. (germel)


Lesenswert?

Ausführliche Antwort auf deine Frage bei Xiph.org:
https://xiph.org/video/vid1.shtml

Allerdings in Englisch.

von Dergute W. (derguteweka)


Lesenswert?

Moin,

Guck' dir eine gute, alte Zentralheizung an. Der Brenner arbeitet 
ziemlich digital, d.h. der ist entweder an oder aus. Und trotzdem kannst 
du dir die Temperatur in deiner Bude ziemlich analog einstellen...

Gruss
WK

von Christian M. (christian_m280)


Lesenswert?

Max schrieb:
> ob digitale signale analoge imitieren können.

Du nicht. Dafür muss man schon die Grossbuchstaben beherrschen!

Gruss Chregu

von Helmut -. (dc3yc)


Lesenswert?

Max schrieb:
> Ich
> hab mich dann gefragt ob digitale signale analoge imitieren können.

Digitale Signale gibt es genau genommen nicht. Denn auch diese digitalen 
Spannungen, die du darstellst, sind in Wahrheit analog.

von Christian H. (ch-hunn)


Lesenswert?

Nein, ein digitales Signal kennt, wie es der Name schon sagt, exakt zwei 
Zustände. Wird aber der digitale Datenstrom entsprechend codiert, lässt 
sich durch die entsprechende Decodierung eine Annäherung des 
ursprünglichen analogen Signals wiederherstellen.

von Rolf (rolf22)


Lesenswert?

Helmut -. schrieb:
> Digitale Signale gibt es genau genommen nicht. Denn auch diese digitalen
> Spannungen, die du darstellst, sind in Wahrheit analog.

99 % aller Techniker sagen dir auf Befragen, "digital" bedeute "hat 
immer einen von zwei Werten". Dabei verwechseln sie erstens digital mit 
binär und zweitens die physikalische Repräsentation mit ihrer 
Interpretation.

Wenn man bis auf Quanten-Ebene untergeht, ist allerdings wirklich alles 
digital (jedenfalls bis wir keinen neuen Max Planck bekommen).

von Thomas (kosmos)


Lesenswert?

das Beispiel was du da zeigst zeigt den Vergleich eines analogen Signals 
und das gleiche in Digital mit einer sehr geringen Auflösung von 3 Bit. 
Wenn man eine höhere Auflösung hat kann man das viel besser nachbilden.

Es gibt aber auch die Möglichkeit eine Schwingung mit PWM nachzubilden
https://i.stack.imgur.com/sVmnF.jpg man braucht nur einen Filter 
dahinter zu hängen.

Der Vorteil von digital ist eben 1 bleibt 1 und 0 bleibt 0. Beim Analog 
verrauscht das ganze immer mehr gerade bei niedrigen Pegeln.

von Rolf (rolf22)


Lesenswert?

Christian H. schrieb:
> ein digitales Signal kennt, wie es der Name schon sagt, exakt zwei
> Zustände.

Digitus heißt Finger, und wir haben mehr als 2. Binär heißt zweiwertig.

Beispiel:
Zwischen 0 Volt und 1 Volt gibt es unendlich viele Zwischenwerte, 
zwischen 4 Volt und 5 Volt auch. Die können in einer funktionierenden 
Digitalschaltung auch wirklich auftreten.

Digital ist nur die Interpretation, z. B.: <1 V = FALSE, >4 V = logisch 
TRUE.

: Bearbeitet durch User
von J. T. (chaoskind)


Lesenswert?

Rolf schrieb:
> Christian H. schrieb:
>> ein digitales Signal kennt, wie es der Name schon sagt, exakt zwei
>> Zustände.
>
> Digitus heißt Finger, und wir haben mehr als 2. Binär heißt zweiwertig.
> Beispiel:
> Zwischen 0 Volt und 1 Volt gibt es unendlich viele Zwischenwerte,
> zwischen 4 Volt und 5 Volt auch. Die können in einer funktionierenden
> Digitalschaltung auch wirklich auftreten.

Auch du kannst nicht zwischen digital und binär unterscheiden

> Digital ist nur die Interpretation, z. B.: <1 V = FALSE, >4 V = logisch
> TRUE.

Digital heißt, dass die Werte diskret vorliegen, mancher unterscheidet 
wohl noch zwischen zeitdiskret und wertdiskret.
.

von Mark S. (voltwide)


Lesenswert?

Die Screenshots zeigen zwei analoge Signale. Auch die gezeigte gestufte 
Darstellung ist analog - ein mittels DA-Wandler rückgewandeltes 
Digitalsignal.

von J. T. (chaoskind)


Lesenswert?

Mark S. schrieb:
> Die Screenshots zeigen zwei analoge Signale. Auch die gezeigte gestufte
> Darstellung ist analog - ein mittels DA-Wandler rückgewandeltes
> Digitalsignal.

Stimmt, genaugenommen dürfte das Digitale nur aus Punkten bestehen.

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Christian H. schrieb:
> Nein, ein digitales Signal kennt, wie es der Name schon sagt, **exakt zwei**
> Zustände

Ein digitales Signal ist allgemeiner und kann mehr als zwei Zustände 
haben, während ein binäres Signal genau zwei Zustände hat.

- Binäre Signale sind digitale Signale, die nur zwei Zustände einnehmen 
können.

- Analoge Signale sind stetig und können jeden beliebigen Zwischenwert 
einnehmen.

- Digitale Signale haben abzählbare Zustände. Sie sind stufig. Viele 
Zustände möglich.
 

https://lehrerfortbildung-bw.de/u_berufsbezogen/profil/technik/fb2/2digitaltechnik/2unterrichtsmat/11basisinfo/

: Bearbeitet durch User
von Gunnar F. (gufi36)


Lesenswert?

J. T. schrieb:
> Stimmt, genaugenommen dürfte das Digitale nur aus Punkten bestehen.

stimmt nicht. Es hat schon über eine Zeit T einen diskreten Wert, ändert 
den aber nur zu ganzzahligen Vielfachen von T. T=1/fs.

von J. T. (chaoskind)


Lesenswert?

Gunnar F. schrieb:
> stimmt nicht. Es hat schon über eine Zeit T einen diskreten Wert, ändert
> den aber nur zu ganzzahligen Vielfachen von T. T=1/fs.

Das ist falsch, um da richtige Aussagen treffen zu können, müsste man 
sich noch auf die von mir schon angesprochene Diskretisierung festlegen. 
Der Wert ist bei einem zeit- und wertediskreten System nur zum 
Abtastzeitpunkt gültig und wird bis zum nächsten Abtastzeitpunkt 
gehalten. Theoretisch kann der Wert sich auch zwischen 2 
Abtastzeitpunkten ändern, wobei dann Nyquist irgendwann auch 
hinzugezogen werden sollte.

von Andi (chefdesigner)


Lesenswert?

Max schrieb:
> Ich weiss dass das eine dumme Frage ist,

kann es sein, dass diese "Fragen" von Bots eingestellt werden, um an 
Antworten zu kommen?

Oder ist der Schreiber doch einfach nur zu doof Wikipedia zu bemühen? 
Dort ist das bereits ausreichend beschreiben.

von Monk (roehrmond)


Lesenswert?

Max schrieb:
> Ich hab mich dann gefragt ob digitale signale analoge imitieren können.

Sicher, höre dir mal eine CD an. Oder gucke TV.

von Rolf (rolf22)


Lesenswert?

J. T. schrieb:
>> Digitus heißt Finger, und wir haben mehr als 2. Binär heißt zweiwertig.
>> Beispiel:
>> Zwischen 0 Volt und 1 Volt gibt es unendlich viele Zwischenwerte,
>> zwischen 4 Volt und 5 Volt auch. Die können in einer funktionierenden
>> Digitalschaltung auch wirklich auftreten.
>
> Auch du kannst nicht zwischen digital und binär unterscheiden

Lies einfach nochmal. Und wenn du dann immer noch meinst, dass ich etwas 
Falsches gesagt hätte, dann erkläre genau, WAS das Falsche denn ist. Bis 
dahin ist dein Argument nur Larifari.

> Digital heißt, dass die Werte diskret vorliegen

("Werte liegen diskret vor" ist schon rein sprachlich eine Nullaussage)
Es war explizit von Signalen die Rede. Signale sind physisch und 
haben deshalb unendlich viele mögliche Zustände. Tatsächlich sind es 
sogar überabzählbar unendlich viele mögliche Zustände.

Aus dieser Wertemenge kann mehrere Untermengen bilden, die ihrerseits 
auch jeweils unendlich viele Zustände beinhalten und mit beliebigen 
Namen wie z. B. TRUE oder FALSE versehen werden können. Ein Signal, das 
z. B. von einem Gatter als TRUE interpretiert wird, kann also 
unendlich viele Zustände haben.
Der OP und andere haben das verstanden. Ist halt etwas 
Abstraktionsvermögen nötig.

: Bearbeitet durch User
von Michael D. (nospam2000)


Lesenswert?

Andi F. schrieb:
> kann es sein, dass diese "Fragen" von Bots eingestellt werden, um an
> Antworten zu kommen?

Ja, die KIs verwenden die Antworten für das Training ihrer neuronalen 
Netze. Allerdings geht es weniger um den Inhalt sondern wie Menschen 
nach dem dritten Posting aufeinander losgehen. Dieses Verhalten muss die 
KI auch lernen.

 Michael

von Michael D. (nospam2000)


Lesenswert?

Rolf schrieb:
> ("Werte liegen diskret vor" ist schon rein sprachlich eine Nullaussage)
> Es war explizit von Signalen die Rede. Signale sind physisch und
> haben deshalb unendlich viele mögliche Zustände.

Du solltest mal eine Vorlesung "Signale und Systeme" besuchen (oder bei 
youtube ansehen) oder ein gutes Buch dazu lesen.

Ich kann hierbei die kostenlosen Aufzeichnungen vom MIT empfehlen:
https://ocw.mit.edu/courses/res-6-007-signals-and-systems-spring-2011/

Als Buch kann ich "Digital Signal Processing, a practical approach" von 
Ifeachor/Jervis bei Addison Wesley empfehlen.

 Michael

: Bearbeitet durch User
von J. T. (chaoskind)


Lesenswert?

Rolf schrieb:
> Lies einfach nochmal. Und wenn du dann immer noch meinst, dass ich etwas
> Falsches gesagt hätte

Warum sollte sich meine Ansicht ändern, wenn ich deine falsche Aussage 
nochmal lese? Binär = 2 exakt definierte Werte, digital = undefiniert 
viele, aber immer noch exakt definierte Werte.

Rolf schrieb:
> "Werte liegen diskret vor" ist schon rein sprachlich eine Nullaussage)
> Es war explizit von Signalen die Rede. Signale sind physisch

Nein, ob etwas Signal ist oder nicht, ist eine Frage der Interpretation. 
Wenn eine Ampel ein grünes Licht leuchten lässt, ist das ein Signal, 
dass man fahren darf. Wenn ein Meteorit eine grün leuchtende Plasmaspur 
in der Luft stehen lässt, ist dieses grüne Leuchten kein Signal zu 
fahren. Obwohl doch beides grünes Licht ist.

Rolf schrieb:
> und haben deshalb unendlich viele mögliche Zustände.

Die gerade erwähnte Ampel kennt nur vier Signale, ohne jede Abstufung. 
Grün, Gelb, Rot und Rot-Gelb.

Rolf schrieb:
> Ist halt etwas Abstraktionsvermögen nötig.

Richtig, damit bist DU ganz offensichtlich nicht gesegnet.

von Norbert (der_norbert)


Lesenswert?

J. T. schrieb:
> Die gerade erwähnte Ampel kennt nur vier Signale, ohne jede Abstufung.
> Grün, Gelb, Rot und Rot-Gelb.

Plus (im Fehlerfall) 50% PWM auf der gelben Laterne. ;-)

von Larius (Gast)


Lesenswert?

Rolf schrieb:
> Signale sind physisch

Ein Signal ist laut Vorlesungsscript "Signalverarbeitung" ein Stück 
Information, also erst einmal etwas Abstraktes. Das ist soetwas wie 
"gleich kommt der Postmann" oder "Computer ausschalten bitte". Das kann 
eine reine 1/0 Information sein oder auch ein Wert.

Über die Definition der Genauigkeit und Erfassbarkeit (-> Unschärfe) 
gelangt man zu einer maximalen Auflösung und kann es quantisieren -> 
Bitanzahl festlegen.

Man kann dem Signal auch eine Energie zuordnen, was besonders bei 
größeren Informationsmengen (Transport / Speicherung) interessant ist.

von M. K. (sylaina)


Lesenswert?

Max schrieb:
> Ich
> hab mich dann gefragt ob digitale signale analoge imitieren können.

Ab wann ein Signal analog ist ist lediglich eine Frage des 
Auflösungsvermögen. Strebt das Auflösungsvermögen gegen das Maximum (ich 
vermeide bewusst den Begriff 'unendlich') dann verschwinden alle 
analogen Signale bzw. alle analogen Signale werden zu digitalen Signalen 
;)

von Larius (Gast)


Lesenswert?

M. K. schrieb:
> Ab wann ein Signal analog ist ist lediglich eine Frage des
> Auflösungsvermögen. Strebt das Auflösungsvermögen gegen das Maximum (ich
> vermeide bewusst den Begriff 'unendlich') dann verschwinden alle
> analogen Signale bzw. alle analogen Signale werden zu digitalen Signalen

Das widersprücht vollkommen der Lehrmeinung.

1) verwechselst du "analog" mit "kontinuierlich"

2) beziehst du das nur auf die Auflösung der Amplitude. "analog" 
bedeutet aber "direkt mit einander verknüpft" es darf also auch kein 
Zeitverzug entstehen, den es aber bei jeder digitalen Verarbeitung gibt.

von J. T. (chaoskind)


Lesenswert?

M. K. schrieb:
> Ab wann ein Signal analog ist ist lediglich eine Frage des
> Auflösungsvermögen.

An sich ist das Auflösungsvermögen der Ursprung der Stufungen. Und das 
Analoge ist per Definition ein Kontinuum.
Auf nem Maßband ist die Auflösung durch die Millimetereinteilung 
gegeben, und der Millimeterstrich der am nächsten am Ende vom Messgut 
ist, ist dann halt der Messwert.

Nehmen wir auf der anderen Seite ein analoges (ideales) Zeigervoltmeter. 
Also ohne Reibung, mit unendlich hohem Eingangswiderstand und was nicht 
noch alles dazugehört, ideal zu sein.
Damit misst du nun die Spannung an einem 1uF Kondensator. Der Zeiger 
wird eine dem Messwert entsprechende Position einnehmen. Jetzt packst du 
ein einzelnes zusätzliches Elektron auf den Kondensator ( ja durch den 
Verschiebestrom wird am anderen Ende auch wieder eins rauspurzeln).
Dabei wird sich der Zeiger (reibungsfrei) vermutlich in der 
Größenordnung eines Protons bewegen. Sehen können wird man es nicht, 
aber sie ist da, die Bewegung.

Wobei einem in Folge des Experimentes natürlich der Gedanke kommen 
könnte, dass es gar kein Kontinuum geben kann, da man kein Teil eines 
Elektrons auf den Kondensator geben kann.

M. K. schrieb:
> Strebt das Auflösungsvermögen gegen das Maximum (ich vermeide bewusst
> den Begriff 'unendlich')

Wird irgendwann ein Kontinuum daraus.

M. L. schrieb:
> verwechselst du "analog" mit "kontinuierlich

Andrerseits macht das Kontinuierliche einen Gutteil des Analogen aus.

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Der Troll muss nur eine triviale Frage stellen und schon wird sich hier 
wieder tagelang munter gestritten.

:-)

: Bearbeitet durch User
von Alexander (alecxs)


Lesenswert?

J. T. schrieb:
> Wobei einem in Folge des Experimentes natürlich der Gedanke kommen
> könnte, dass es gar kein Kontinuum geben kann, da man kein Teil eines
> Elektrons auf den Kondensator geben kann.

Doch, während einer Elektronenzahl kleiner 1 ganzzahlig befindet sich 
das Elektron in Superposition.

von J. T. (chaoskind)


Lesenswert?

Alexander schrieb:
> Doch, während einer Elektronenzahl kleiner 1 ganzzahlig befindet sich
> das Elektron in Superposition.

Falls du mit "Elektronenzahl" die Anzahl der Elektronen meinst, wie soll 
es eine ganzzahlige Anzahl kleiner 1 geben?

Falls du auf die Spinquantenzahl anspielst, ein einzelnes Elektron kann 
sich nicht in Superposition befinden. Wimre geht mit der Superposition 
ein Verstoß gegen das Pauliprinzip einher, ist aber alles lange her, 
also mit Vorsicht zu genießen.

von Alexander (alecxs)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

J. T. schrieb:
> wie soll es eine ganzzahlige Anzahl kleiner 1 geben?

Muss gehen, dies ist ja schließlich ein analoger Vorgang.

J. T. schrieb:
> Jetzt packst du ein einzelnes zusätzliches Elektron auf den Kondensator

... und zwar schöön laangsam. Isses schon drauf?

: Bearbeitet durch User
von J. T. (chaoskind)


Lesenswert?

Alexander schrieb:
> Muss gehen, dies ist ja schließlich ein analoger Vorgang.

Ganzzahlig und analog schließen sich ja wohl irgendwie aus, oder wo 
siehst du zwischen eins und zwei das Kontinuum?


Ich hätte wohl doch den Gedanken dazuschreiben sollen, dass es an der 
Stelle äußerst haarig wird, das zu unterscheiden.
Der Witz ist ja, das ein einzelnes Elektron entweder drauf oder nicht 
drauf ist, das also aus der Warte ein strikt digitaler Vorgang ist.
Wurde weiter oben aber schon angesprochen, wenn man sich in die Welt der 
Quanten begibt, wird alles digital.

Alexander schrieb:
> J. T. schrieb:
>> Jetzt packst du ein einzelnes zusätzliches Elektron auf den Kondensator
>
> ... und zwar schöön laangsam. Isses schon drauf?

Das "Bild" das ich da zu erzeugen versuchte, sollte übrigens auch eine 
Analogie für etwas sein. Aber wenn man sich bemüht, kann man natürlich 
jede didaktische Analogie mutwillig fehlinterpretieren.

: Bearbeitet durch User
von Larius (Gast)


Lesenswert?

Udo S. schrieb:
> Der Troll muss nur eine triviale Frage stellen und schon wird sich hier
> wieder tagelang munter gestritten.

Das liegt aber an der Streitwut der Diskutanten in diesem Forum. Manche 
scheinen nur darauf zu warten, andere zu schulmeistern.
Beitrag "Re: Speichererweiterung für BigData bei Microprozessoren"

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.