Grundlagen der Digitalisierung: Signalkonvertierung und Speicherung

Konvertierung eines analogen Signals

Das analoge Signal muss zunächst durch einen Sensor erfasst werden, der es in ein analoges elektrisches Signal umwandelt. Anschließend wandelt ein Analog-Digital-Konverter (ADC) dieses Signal in eine Folge von Bits um.

Vor- und Nachteile digitaler Signale

Digitale Signale haben eine Reihe von Vorteilen gegenüber analogen Signalen:

• Sie sind leichter zu erweitern.
• Es können Systeme angewendet werden, um das Auftreten von Fehlern bei der Handhabung oder beim Kopieren zu verringern.
• Sie ermöglichen vielfältige und einfache Behandlungsverfahren.

Im Gegensatz dazu erfordert die Erreichung einer vergleichbaren Qualität des analogen Signals eine größere Menge digitaler Informationen. Zudem erfordern einige technische Aspekte der Analog-Digital-Wandlung und deren Übermittlung ein hohes Maß an Präzision.

Häufige Digitalisierungsprozesse (Ton und Bild)

Digitalisierungsprozesse werden am häufigsten in den Bereichen Ton und Bild angewendet.

Digitale Klänge

Der Sensor ist ein Mikrofon, bei dem Schallwellen auf eine Membran treffen. Diese erzeugt ein analoges elektrisches Signal, das proportional zur Intensität des Tonsignals ist.

Digitale Bilder

Digitale Fotokameras und Scanner dienen der Aufnahme von Bildern und deren Umwandlung in eine digitale Datei.

Digitaler Speicher

Digitale Informationen werden in Speichern gesichert, was deren Erhaltung und spätere Wiederherstellung ermöglicht. Es wird unterschieden zwischen analogen Speichersystemen (wie der Fotografie) und digitalen Speichersystemen.

Klassifizierung digitaler Speichersysteme

Digitale Speichersysteme werden nach dem physikalischen System klassifiziert:

• Elektrische Speicher
• Magnetische Speicher
• Optische Speicher

Dazu gehören Barcodes, digitale Filme und verschiedene Arten von CDs.

Komprimierung digitaler Dateien

Eine digitale Datei wird komprimiert, wenn sie Speicherplatz auf einem Gerät einnehmen oder über einen Kommunikationskanal übertragen werden soll. Beispiel: Die Archivierung von Daten, die längere Zeit nicht genutzt werden, oder der Versand per E-Mail.

Hardware-Komponenten eines Computers

Es gibt vier Haupttypen von Hardware-Komponenten:

1. Die arithmetisch-logische Einheit (ALU)
2. Die Steuereinheit
3. Der Speicher
4. Eingabe- und Ausgabegeräte

Digitaler Rundfunk und Bi-direktionale Kommunikation

Im digitalen Rundfunk können zwei Hauptgruppen identifiziert werden: DAB (Digital Audio Broadcasting) und IBOC (In-Band On-Channel). Während IBOC die Übertragung digitaler Signale innerhalb des traditionellen analogen Frequenzbandes ermöglicht, wird DAB über spezielle Digital-Receiver empfangen.

Bi-direktionale Kommunikationsstandards

Beispiele für bi-direktionale Kommunikationsstandards sind Wi-Fi und Bluetooth.