Digital - Analog

Digital - Analog

Digital - Analog

Immer wieder wird gefragt, wo eigentlich das Digitale beginnt, denn in einer Schaltung fließen die Elektronen recht kontinuierlich - oder anders gesagt, wir leben in einer analogen Welt. *

Wikipedia stellt fest: Digitalisierung schafft eine digitale Repräsentationen von analogen Informationen, physischen Objekten oder Ereignissen.

Ein analoges Signal ist in der Regel stufenlos und kann theoretisch unendlich viele Informationen besitzen, wie in dem Bild oben links.
Ein analoges Signal ist eine physikalische Größe, die im Verlauf der Größe (Amplitude) als auch im zeitlichen Verlauf kontinuierliche Werte annehmen kann.

Ein digitales Signal ist eine physikalische Größe, die nur bestimmte diskrete Werte annehmen kann, wie z.B. im rechten Bild oben. Die Werte entsprechen der Anzahl der vereinbarten Zustände (0+1 in einem binären Zahlensystem oder auch mehr in anders vereinbarten Beschreibungen der realen Welt).
Das digitale Signal hingegen ist also abhängig von der Betrachtungsart (Codierung). Ein digitales Signal trägt eine Information, die eindeutig als solche erkannt werden muss, die Codierung muss vereinbart sein.

Angenommen, wir hören einen Ton, die Natur funktioniert immer analog. Die Schallwelle des Ton erreicht unser Ohr und wir hören es. Das Signal kann dabei viele unterschiedliche Frequenzen abdecken, unter Umständen auch solche, die wir Menschen kaum oder gar nicht hören können.
Nehmen wir den Ton mit dem Smartphone auf, so entsteht eine digitale Aufnahme. Je nach Aufnahmequalität kann auch das Gerät nicht alle Frequenzen abspeichern. Beim MP3-Format werden beispielsweise alle Frequenzen weggelassen, die Menschen nicht hören können.

Signalübertragung
Wenn analoge Informationen in digitale Signale umgewandelt werden müssen, dann ist dafür ein Codec verantwortlich. Es handelt sich um ein Kunstwort, bestehend aus Coder und Decoder. Das analoge Signal wird in ein digitales Signal codiert und umgekehrt decodiert. Bei der Codierung bekommt ein analoger Wert einen digitalen Wert, der dann übertragen wird. Beim Empfänger wird der digitale Wert in den analogen Wert decodiert und eventuell über einen Lautsprechen wieder ausgegeben.

Historie
Der Anfang der Digitalisierung ist der Halbaddierer bestehend aus ein paar Transistoren und ein paar Widerständen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Halbaddierer
Ein Computer wird es erst, wenn die Schaltung ein Programm abarbeiten kann (Start - Ablauf - Ergebnis). Dazu müssen tausende Halbaddierer zu einer integrierten Schaltung zusammengefasst werden.

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*) Anmerkung: Das Analoge gilt natürlich nur makroskopisch, wie Heisenbergs Unschärferelation zeigt. Im Mikrokosmos macht die Natur durchaus Sprünge und halbe Elektronen gibt es auch nicht. Nur sind diese Sprünge kleiner als das Planck'sche Wirkungsquantum und spielen bei unserer Betrachtung der Welt meist keine Rolle.
https://de.wikipedia.org/wiki/Heisenbergsche_Unsch%C3%A4rferelation