بحث مقایسه بین سیستم های الکترونیکی آنالوگ و دیجیتال همواره داغ بوده، شاید برایتان سوال باشد که آنالوگ چیست؟ هرکدام از این سیستم ها مزایا، معایب و البته طرفداران خاص خودشان را دارند. گرچه امروزه بیشتر سیستم های الکترونیکی به سمت دیجیتالی شدن رفته اند اما سیستم آنالوگ همچنان چه به صورت مستقیم، و چه به صورت غیرمستقیم زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما سیستم انالوگ چیست؟ و واقعاً چه تفاوتی با سیستم دیجیتال دارد؟
سیستم آنالوگ چیست؟
سیستم آنالوگ چیست؟ سیستم آنالوگ در واقع دستگاهی است که در آن اطلاعات با کمیت های فیزیکی متغیر و پیوسته ارائه می‌شوند. به عبارت دیگر سیگنال های آنالوگ پیوسته و متداوم هستند. به عنوان مثال دستگاه گرامافون یک نمونه ساده از دستگاه های آنالوگ است، چراکه سوزن آن به صورت متداوم برآمدگی ها و فرورفتگی های موجود روی صفحه گراف را می‌خواند و سیگنال های فیزیکی دریافت شده را به صدا تبدیل می‌نماید.
همچنین ساعت های عقربه ای هم یکی دیگر از نمونه های واضح سیستم آنالوگ به شمار می‌روند، چراکه عقربه های آنان به صورت متداوم بر مدار صفحه می‌چرخند و می‌توانند اوقات روز را نمایش دهند. برای روشن تر شدن موضوع بهتر است یک مثال بزنیم. مثلاً دستگاه گرامافون از سیستم آنالوگ استفاده می کند در حالی که دستگاه CD پلیر دیجیتال است، چراکه به جای داده های فیزیکی، داده های باینری دریافت کرده و آنها را به سیگنال صوتی تبدیل می‌کند.
به صورت عمومی سیستم های کامپیوتری جزو سیستم های دیجیتالی محسوب می‌شوند، در حالی که تجارب مستقیم انسانی آنالوگ هستند. به عنوان مثال قدرت بینایی و شنوایی ما انسان ها سیستمی متشکل از انتقال متداوم داده های مختلف به مغز و تبدیل آنها به حس های مختلف هستند. داده هایی که از درک اشیاء، رنگ ها، صداها، بوها و غیره به دست می‌آیند.
ساختار آنالوگ چگونه است؟
سیستم های آنالوگ و دیجیتال هر دو به صورت کلی سیستم هایی برای انتقال سیگنال های اطلاعاتی به شمار می‌روند. مهمترین تفاوت ساختاری آنها نیز در نحوه دریافت و انتقال همین سیگنال ها است. سیگنال در واقع نوعی پیام است که می‌تواند در یک بازه زمانی هرگونه اطلاعات و تغییری را دریافت و آن را ارسال کند. سیگنال های زبان گفتاری تمام سیستم ها هستند و تمام پیام های موجود در یک سیستم یا حتی بین چند سیستم را رد و بدل می‌کنند.
آنها را می‌توان از طریق کابل یا حتی به صورت فرکانس و از طریق هوا هم منتقل کرد. دنیای فیزیکی که در آن زندگی می‌کنیم، یک دنیای آنالوگ است. چرا؟ چون در این دنیا بی نهایت سیگنال پیوسته، بی پایان و متداوم وجود دارد که می‌توانیم آنها را دریافت کنیم. بی نهایت بو، بی نهایت رنگ، بی نهایت شکل، بی نهایت حس، بی نهایت صدا و غیره. تمام سیگنال های آنالوگ پیوسته و البته نامتناهی هستند.
سیستم های آنالوگ با فیزیک رابطه مستقیم دارند، چراکه سیگنال های مختلف را به صورت مستقیم دریافت و منتقل می‌کنند. ساده ترین مثال از ساختارهای آنالوگ، گوشی های نخ و لیوانی هستند. حتما شما این تجربه را داشته اید که یک نخ را به دو نقطه انتهای دو لیوان پلاستیکی وصل کنید و با کشیدن نخ از فاصله های چند متری با طرف مقابل صحبت کنید. این ساده ترین سیستم آنالوگ است.
یک نفر داخل لیوان حرف می‌زند، صدای او به ارتعاشات نخ تبدیل شده و به صورت یک سیگنال آنالوگ وارد لیوان دوم می‌شود و در آنجا دوباره به صدا تبدیل می‌شود. بر همین پایه تلفن های کابلی، گوشی های تلفن همراه نسل اول، بی سیم ها و غیره، همگی دقیقاً به صورت آنالوگ همین کار را انجام می‌دهند.
صدا را از گوینده دریافت می‌کنند، آن را به سیگنال های قابل حمل (چه هوایی چه کابلی) تبدیل می‌کنند و در قالب سیگنال صوتی آن را به گوش شنونده می‌رسانند. نمودار سیگنال های آنالوگ پیوسته، با گستره زیاد هستند (بین 10- تا 10) که کمی نامنظم و تا حدی غیر قابل پیش‌بینی هم هستند. به همین خاطر است که سیستم های آنالوگ همواره با درصدی خطا رو به رو هستند.
سیستم دیجیتال چیست؟
دیجیتال تکنولوژی الکترونیکی را توصیف می‌کند که داده ها را در دو قالب مثبت و غیرمثبت تولید، ذخیره و پردازش می‌کند. داده های مثبت با عدد 1 نشان داده می‌شوند و داده های غیر مثبت با عدد 0. از این رو اطلاعاتی که توسط تکنولوژی دیجیتال منتقل و ذخیره می‌شوند با رشته ای از 0ها و 1ها نمایش داده می شوند. به هرکدام از حالت های این دیجیت ها یک بیت می‌گویند (و رشته ای از بیت ها که کامپیوتر می تواند به صورت مستقل آنها را شناسایی کند را بایت می‌گویند).
در سیستم های دیجیتال، سیگنال ها به صورت گسسته انتقال پیدا می‌کنند و به همین خاطر گرچه نمودار آنها گستره محدود تری از آنالوگ دارد، اما بسیار دقیق تر است. سیستم های دیجیتالی همگی مبتنی بر پردازش های کامپیوتری هستند و در واقع از سیستم های آنالوگ طبیعی نمونه برداری می‌کنند.
برای درک صحیح سیستم دیجیتال بهتر است یک مانیتور لامپ کاتدی (آنالوگ) و یک مانیتور LED (دیجیتال) را در نظر بگیرید. مانیتورهای کاتدی یک لامپ در پشت صفحه خود دارند که سیگنال های تصویری را به صورت مداوم و یکپارچه به پنل نمایشی منتقل می‌کند، در حالی که مانیتورهای LED هرگز پیوسته نیستند و از چندین پیکسل مجزا که قابل تفکیک هستند تشکیل شده اند.
سیگنال های پیوسته و گسسته آنالوگ و دیجیتال نیز دقیقا به همین صورت با هم تفاوت دارند. گرچه دادهای دیجیتال گسسته هستند، اما اطلاعاتی که منتقل می‌کنند هم می‌توانند گسسته باشند (مانند اعداد و حروف)، و هم پیوسته (مانند صدا، تصویر و دیگر سیگنال های پیوسته).
تفاوت آنالوگ با دیجیتال
ارتباطات دیجیتالی جدای از ماهیت سیگنال ها، ویژگی های خاصی دارند که باعث می‌شود با ارتباطات آنالوگ تفاوت داشته باشند.
تفاوت در ارتباطات آنالوگ و دیجیتال
ارتباطات دیجیتالی نیازمند زبان مشترکی هستند که هم فرستنده و هم گیرنده باید از آن بهره‌مند باشند تا بتوانند معانی توالی های سمبلیک را بفهمند. در حالی که این ویژگی در سیستم های آنالوگ وجود ندارد و این سیستم ها زبان مشترک دارند. در زمینه خطاها، اختلال در ارتباطات آنالوگ موجب بروز خطا در ارتباط مورد نظر می‌شود، اما اختلال در ارتباطات دیجیتالی موجب بروز خطا در ارتباط نمی‌شود. به همین خاطر ارتباطات دیجیتالی دقیق تر و بدون خطا هستند.
سیگنال های آنالوگ را اغلب با نمودار سینوسی نمایش می‌دهند در حالی که سیگنال های دیجیتال به شکل موج مربعی هستند. در سیستم های آنالوگ، کپی گرفتن از اطلاعات (از نوار کاست و گرامافون گرفته تا کپی از فیلم های آنالوگ) ممکن است از نظر کیفی به خوبی اصل آن نباشد، اما در سیستم های دیجیتالی کپی گرفتن بدون افت کیفیت و به صورت دقیق انجام می‌پذیرد و بسیار آسان‌تر است.
تفاوت در ابزارها
بسیاری از دستگاه ها هستند که لوازمی برای تبدیل یا ترجمه سیگنال های آنالوگ به دیجیتال دارند. میکروفون ها و اسپیکرها نمونه های بسیار خوبی از دستگاه های آنالوگ به شمار می‌روند. در نمونه های جدید این دستگاه ها می‌توانند سیستم های دیجیتال و آنالوگ را با هم ترکیب کنند اما همچنان بهترین مدل های آنان از نوع آنالوگ هستند.
تکنولوژی آنالوگ ارزان تر است اما در زمینه اندازه اطلاعاتی که می‌تواند در بازه ای از زمان منتقل کند دچار محدودیت هایی است. در مقابل تکنولوژی دیجیتال روش عملکرد بسیاری از دستگاه ها را دچار یک تحول انقلابی کرد. تبدیل داده ها به کد باینری و سپس بازسازی آن به شکل اصلی دریافت شده، اصل عملکرد سیستم های دیجیتالی است.
از آنجایی که به راحتی می‌توان اینها را دست‌کاری کرد، سیستم های دیجیتال گزینه های بسیار زیادی را در دسترس کاربران قرار می‌دهند. دستگاه های دیجیتال به نسب مدل های آنالوگ گران‌تر هستند.
تفاوت کیفیت آنالوگ و دیجیتال
دستگاه های دیجیتال داده های اطلاعاتی مختلف را ترجمه و سپس دوباره بازسازی می‌کنند (فرآیند دو مرحله ای) و به همین خاطر هم نسبت به دستگاه های آنالوگ بیشتر در معرض افت کیفیت هستند. البته پیشرفت های کامپیوتری جدید امکان استفاده از تکنولوژی های تشخیص و اصلاح خطا، برای حذف اختلالات مجازی در سیگنال های دیجیتال و بهبود کیفیت داده ها را فراهم کرده اند.
تفاوت در لوازم
تکنولوژی دیجیتال در صنعت گوشی های تلفن همراه بسیار موثر و مفید بوده است. گوشی های آنالوگ دیگر از رده خارج شده اند، هرچند وضوح و کیفیت صدای آنها خوب بود. تکنولوژی آنالوگ شامل سیگنال های طبیعی مانند صدای انسان می‌شود.
در سیستم دیجیتال می‌توان این صدای انسانی را به سادگی در یک حافظه کامپیوتری ذخیره کرد. از این رو تکنولوژی دیجیتال افق جدیدی به روی استفاده های گوناگون و بی نهایت از لوازم مختلف باز کرد.
تفاوت های دیگر
ذخیره سازی و دسترسی به اطلاعات دیجیتالی بسیار آسان‌تر از داده های آنالوگ است. همچنین حجم اطلاعاتی که می‌توان به صورت دیجیتال ذخیره کرد با اطلاعات آنالوگ قابل مقایسه نیست. به عنوان مثال حجم یک کتاب بیست هزار صفحه ای را با یک حافظه میکرو اس دی که می‌تواند حتی هزاران کتاب با این حجم را در خودش جای دهد مقایسه کنید.
سیگنال های آنالوگ برای انتقال اطلاعات صوتی و ویدئویی بسیار مناسب هستند، چراکه تراکم بالاتری دارند و اطلاعات را با جزئیات بیشتری منتقل می‌کنند، و همچنین نسبت به صداهای دیجیتال پهنای باند کمتری دارند و صدای طبیعی تری ایجاد می‌کنند.
در مقابل سیگنال های دیجیتالی را می‌توان به سادگی فشرده کرد، بدون نیاز به تغییر نسخه اصلی آنها را تدوین نمود و اطلاعات را در شبکه های مختلف جا به جا کرد. همچنین سیگنال های دیجیتال قابل رمزگذاری نیز هستند. علاوه بر این مدارهای آنالوگ انعطاف پذیری کمتری نسبت به مدارهای دیجیتالی دارند.
شباهت آنالوگ با دیجیتال
همان‌طور که اشاره کردیم، سیستم های دیجیتال در واقع نوعی نمونه برداری از سیستم های آنالوگ هستند. چراکه آنالوگ به درک و دریافت دنیای فیزیکی ما مربوط است، ولی دیجیتال سیستمی است که کاملاً ساخته دست بشر است. به همین خاطر هر دو این سیستم ها از نظر ماهیت با هم تفاوتی ندارند.
تنها تفاوت آنها در نحوه خوانش و انتقال داده های مختلف است. فقط این که یکی به صورت گسسته این کار را انجام می‌دهد، و دیگری به صورت پیوسته. وگرنه هر دو نهایتاً به شکل سیگنال های الکترونیکی در می‌آیند. علاوه بر این تمام سیستم های دیجیتال در واقع از مدارهای کامپیوتری ساخته شده اند که خود این مدارها با قطعات آنالوگ شکل گرفته اند. تنها تفاوت مدارهای دیجیتال در نحوه چینش این قطعه های آنالوگ (مانند خازن، دیود و غیره) است.
در کنار اینها شباهت دیگری که این دو سیستم با هم دارند به این بر می‌گردد که می‌توان سیگنال های آنان را به هم تبدیل کرد. برای این منظور به تنها چیزی که نیاز دارید یک رابط تبدیل است. مثلا ستاپ باکس های تلویزیونی از این جمله اند. با تبدیل های کابل های VGA به HDMI.
کامپیوتر انالوگ چیست؟
گرچه هر آن چیزی که ما از کامپیوتر دیده‌ایم یک دستگاه دیجیتالی بوده است، و اصولاً اساس تکنولوژی دیجیتال هم به محاسبات کامپیوتری وابسته است، اما کامپیوترها همیشه دیجیتال نبوده‌اند! واژه کامپیوتر به صورت عمومی یعنی دستگاه محاسبه گر، بنابراین ماهیتاً نیازی به دیجیتال بودن ندارد. در گذشته کامپیوترهای آنالوگ زیادی وجود داشته‌اند که برای کمک به حل مسائل مختلف مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
معروف‌ترین آنها دستگاه تحلیلگر تفاضلی بود که برای حل سریع‌تر معادلات دیفرانسیل مرتبه ششم مورد استفاده می‌گرفت. در کنار آن ماشین حساب آنالوگ جیمز تامپسون بود که تا دهه 60 میلادی رواج داشت. نمونه‌های دیگری از کامپیوترهای ساده آنالوگی در طول تاریخ مورد استفاده قرار گرفته‌اند تا توانسته‌اند به نسخه‌های امروزی بدل شوند.
کامپیوترهای آنالوگ کارایی زیادی نداشتند و برای همان کارایی پایین هم حجم و فضای بسیار زیادی را اشغال می‌کردند. به صورتی که هزینه آنها به خروجی‌شان نمی‌ارزید.
مقاله آموزشی مرتبط: اندروید چیست؟
