Technik

Unterschied zwischen Analog und Digital

Die Begriffe analog und digital tauchen in vielerlei Zusammenhängen auf. Tatsächlich handelt es sich hier um verschiedene Arten, um mit Informationen bei der Verarbeitung mit Signalen umzugehen. Die Digitaltechnik kennt lediglich die Zustände “ein” und “aus” bzw. “0” und “1”, während bei der Analogtechnik auch stufenlose Zwischengrößen vorhanden sein können. Bei den modernen Medien wird aber am häufigsten die Digitaltechnik eingesetzt.

Analoge und digitale Signale sowie deren Unterschiede

Analoge Signale können aus kontinuierlichen Datenströmen bzw. Signalformen bestehen. Digitale Daten hingegen kennen nur zwei Zustände, nämlich “an” und “aus”. Zwischenstufen wie etwa halb oder dreiviertel sucht man hier vergebens. Doch fangen wir einfach mit den analogen Signalen an, die zwar als älter und teilweise sogar als antiquiert gelten, dennoch aber auch in der heutigen Zeit noch allgegenwärtig sind. Natürliche Schallwellen beispielsweise sind analoge Signale. Sie können von Schallquellen unterschiedlichster Art erzeugt werden. Ein Beispiel dafür ist die menschliche Stimme. Mit der menschlichen Stimme können Schallwellen mit äußerst geringer Lautstärke ebenso erzeugt werden wie laute Schallwellen. Dabei gibt es zahlreiche Zwischenstufen. Es kann beispielsweise geflüstert werden (leise), normal gesprochen (mittlere Lautstärke) und natürlich geschrieen (laut). Zwischen dem Flüstern und dem Schreien gibt es natürlich nahezu unendlich viele Zwischenlautstärken. Es handelt sich bei der menschlichen Stimme also eindeutig um eine analoge Schallquelle. Natürlich können nicht nur Schallquellen analoge Signale abgegeben.

Die elektrische Spannung ist ebenfalls eine analoge Größe

Auch die elektrische Spannung kann nahezu unendlich viele Zwischenwerte erreichen. Nehmen wir als Beispiel die Netzspannung in Höhe von 230 Volt, die an der Steckdose zuhause anliegt. Betätigt man einen Lichtschalter, so könnte man von einem digitalen Signal sprechen. Der Lichtschalter kennt schließlich nur zwei Schaltzustände. Man kann das Licht lediglich einschalten oder ausschalten. Etwas anders sieht es aus, wenn beispielsweise ein Dimmer eingebaut ist. Mit diesem kann die Helligkeit der Beleuchtung stufenlos eingestellt werden. Hier wiederum kann also die Lichtstärke kontinuierlich, sprich analog, gewählt werden. Ähnliches gilt auch für die elektrische Spannung selbst. Diese kann ja nicht nur 0 oder 230 Volt betragen. Einschließlich der Dezimalwerte sind fast unendlich viele Spannungswerte möglich. Bei der elektrischen Spannung handelt es sich also auch um eine analoge Größe.

Vor- und Nachteile analoger und digitaler Signale

MP3Heute kommen vielerorts digitale Signale zum Einsatz, wo es früher ausschließlich analoge Größen gab. Ein Beispiel ist die Tonaufzeichnung. Während früher Schallplatten oder Tonbandgeräte für die Tonaufzeichnung eingesetzt wurden, verwendet man heute Audio-CDs oder andere digitale Speicherformate wie beispielsweise das MP3-Format. Warum ist dies so? Digitale Signale lassen sich wesentlich besser reproduzieren. Ein Beispiel ist das Kopieren digitaler Dateiformate. Überspielte man früher Musik von einer analogen Quelle auf eine andere, so kann es zu Übertragungsverlusten bzw. Kopierverlusten. Die Kopie war stets etwas schlechter als das Original. Fertigte man eine Kopie von einer Kopie an, so wurden die Qualitätsunterschiede immer stärker, bis die Kopien schließlich kaum noch zu gebrauchen waren. Außerdem wurden viele frühere Datenträger umso schlechter, je häufiger sie abgespielt wurden. Ein gutes Beispiel dafür ist die Schallplatte, welche durch die mechanische Abtastung mithilfe einer Nadel im Laufe der Zeit immer schlechter abspielbar ist. Beim Tonband ist es ähnlich. Auch hier erfolgt die Abtastung durch eine direkte Berührung des Tonbandes mit der Mechanik des Gerätes. Erstellt man hingegen digitale Kopien in Form von CDs oder auch MP3-Dateien, so ist die Kopie von ihrer Qualität her ebenso gut wie das Original. Einen Kopierverlust oder eine Verschlechterung von Generation zu Generation gibt es nicht. Qualitätsverschlechterungen in Form von Rauschen oder anderen Beeinträchtigungen kann es bei solchen digitalen Dateien nicht geben. Ebenso wenig vorkommen können Fehler wie beispielsweise Verzerrungen, die auftreten, wenn Aufnahmen mit zu hoher Aussteuerung erfolgen. Dies gilt natürlich nur dann, wenn eine Kopie einer bereits in digitaler Form vorliegenden Aufnahme gemacht wird.

Analog zu Digital und umgekehrt

Wegen der Unterschiede zwischen analogen und digitalen Signalen kommt es immer wieder zu Situationen, wo eine Umwandlung erfolgen muss. Einsen und Nullen kann man nicht hören. Die Daten auf einer CD müssen zunächst in eine hörbare Form gebracht werden. Hierzu werden in CD-Playern Analog-Digitalwandler, kurz A-D-Wandler, eingesetzt. Soll eine analoge Schallquelle in digitaler Form aufgezeichnet werden, so muss natürlich ebenfalls eine Signalumwandlung stattfinden, die dann mithilfe eines Digital-Analogwandlers erfolgt. Die Digitalisierung analoger Signale erfolgt mithilfe einer kontinuierlichen Abtastung. Diese Abtastung erfolgt zu zeitlich fest definierten Werten. Hierbei spricht man von der Abtastfrequenz. Die analogen Werte werden einem (digitalen) Raster zugeordnet, wodurch ihnen wiederum ein fester Wert im Binärsystem gleichgestellt wird. Diese Werte im Binärsystem lassen sich beliebig häufig speichern und auch kopieren, und das verlustfrei. Die digitalen Daten lassen sich dabei auch wieder in eine analoge Form bringen, beispielsweise dann, wenn diese dem Menschen in Form von Schallwellen wieder zugänglich gemacht werden sollen. Die binären Werte können in einem bestimmten Muster, nach dem sie auch ins digitale Format gebracht wurden, ausgelesen und wieder in die ursprüngliche Form zurückgebracht werden, zum Beispiel dann, wenn ein CD-Spieler die digitalen Daten auf einer CD ausliest und in ein Audiosignal umwandelt.


Bildernachweis:
MP3 Player: Pixabay / Jaduial

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