Analogový, digitální

Svět kolem nás se stává čím dál tím více digitálním - klasické gramodesky a magnetofonové kazety jsou nahrazovány digitálními kompaktními disky, staré analogové telefonní ústředny jsou nahrazovány digitálními ústřednami, kvalitnější rozhlasové přijímače již nemají žádný ladící knoflík, ale mají digitální ladění atd. No a o počítačích už ani nemluvě, jejich „digitálnost" je dnes takovou samozřejmostí, že se už ani explicitně nezdůrazňuje. Ale v čem je vlastně podstata „digitálního", a v čem se doopravdy liší analogový svět od světa digitálního?

Možná bychom byli překvapeni tím, jak obtížně se ještě i dnes, v dnešním tak digitálním světě, hledá něco co je skutečně digitální již svou bytostnou podstatou. Představme si například digitální přenosovou cestu, kterou podle našich představ „tečou" jen samé logické nuly a logické jedničky. Ve skutečnosti tam ale žádné logické nuly ani jedničku téci nemohou - ve skutečnosti i digitální cestou „teče" vždy něco takového, jako třeba elektrický proud, nebo tudy prochází světlo (světelný paprsek) apod. Tedy takové veličiny, které mají vždy nějaký měřitelný aktuální stav resp. hodnotu (proudu či napětí, světelnosti resp. intenzity atd.), a těchto jejich hodnot může být nekonečně mnoho. A právě to je hlavním rysem analogové veličiny - její schopnost nabývat nekonečně mnoha různých hodnot, zatímco digitální veličina může nabývat vždy jen konečně mnoha různých hodnot.

Abychom si to ale správně vyložili: schopnost nabývat nekonečně mnoha různých hodnot, charakteristická pro analogovou veličinu, nemusí znamenat schopnost nabývat libovolně velké, či naopak libovolně malé hodnoty. Analogová veličina může nabývat nekonečně mnoha různých hodnot i v kterémkoli omezeném a uzavřeném intervalu. Přestavíme-li si například elektrické napětí mezi 0 a 5 volty, pak i takovéto napětí může nabývat nekonečně mnoha různých hodnot větších než nula a menších než 5.

Nyní si představme „digitální" veličinu - zůstaňme u obvyklého dvouhodnotového (tj. binárního) systému, tj. systému předpokládajícího jen dva možné stavy, a představujme si například logickou nulu jako situaci resp. stav, kdy napětí je někde v rozmezí od nuly voltů výše, a jako logickou jedničku napětí jiné, tedy napětí záporné. Jak jistě snadno nahlédneme, nebude nám v tomto případě příliš vadit, když na přenosové cestě bude v důsledku zkreslení a útlumu docházet k jisté deformaci přenášeného signálu - když třeba odesilatel „pustí" do přenosové cesty 4 volty a my na druhé straně přijmeme např. jen volty 3, je to stále v pořádku, a víme že jsme přijali logickou nulu (nebo naopak logickou jedničku, podle zvolené konvence). Kdyby ale přenášenou informací nebylo to, zda hodnota příslušné analogové veličiny spadá do určitého intervalu nebo nikoli, ale kdyby přenášenou informací byla přímo okamžitá hodnota zmíněné analogové veličiny, situace by vypadala úplně jinak - příjemce by díky nedokonalosti (zkreslení) přenosového kanálu přijal něco úplně jiného, než mu odesilatel původně posílal. A zde jsme právě u jádra věci, neboli u hlavního rozdílu mezi „analogovým" a „digitálním": digitální veličinu můžeme zrekonstruovat, zduplikovat či jinak zpracovat naprosto přesně, tedy s ideální přesností, zatímco u analogové veličiny nikoli. Jakékoli zpracování analogové veličiny, díky „nekonečné jemnosti" jejích možných hodnot, je vždy zatíženo nějakou chybou. Jak velkou, to už záleží na konkrétním zařízení, kanálu či technice zpracování, ale ideální přesnosti jako u digitální veličiny nedosáhneme nikdy. Ideálnímu stavu se můžeme pouze přiblížit, a toto přiblížení je navíc hodně drahé - čím větší budou nároky na přesnost analogového zpracování, tím kvalitnější a tudíž i dražší budou muset být všechny části řetězce, kterým analogová veličina při svém zpracování prochází. Naproti tomu při digitálním zpracování bude všechno jednodušší a lacinější. No a to je také ten hlavní důvod, proč má dnes digitální svět tak „navrch" - díky mnohem větší toleranci vůči různým nedokonalostem vychází digitální zařízení lacinější a jednodušší než analogové, digitální přenosy mohou být efektivně rychlejší než přenosy analogové atd.