Wie wandeln Sender analoge in digitale Signale um?
Im späten 20. Jahrhundert begannen viele Länder damit, Audio- und Videosendungen oder Ton und Bild von analoger auf digitale Signaltechnologie umzustellen. Traditionelle analoge Sendungen, die seit dem frühen 20. Jahrhundert für Radio- und Fernsehsendungen verwendet wurden, verwendeten ein kontinuierliches Signal, das Wellen ähnelte, die über Wasser liefen. Die analoge zu digitale Signalverarbeitung wurde mit einer Technologie namens Sampling möglich, die die Signalwellen in eine Reihe von Zahlen umwandelte.
Das Abtasten eines analogen Signals kann so beschrieben werden, dass viele wiederholte Schnappschüsse der Welle aufgenommen und jeder Schnappschuss unter Verwendung einer Reihe von Nullen und Einsen, die als Binärzahlen bezeichnet werden, in ein digitales Signal umgewandelt werden. Die resultierenden Zahlen wurden als Rundfunk übertragen und vom Fernsehen oder Radio in analoge Signale zurückgewandelt. Digitales Programmieren konnte über ein analoges Signal gesendet werden, und einige Länder taten dies Ende des 20. Jahrhunderts. Die Verwendung eines vollständig komprimierten Signals mit Binärzahlen war aufgrund der Informationsmenge, die über einen viel kleineren Frequenzbereich oder eine viel kleinere Bandbreite gesendet werden konnte, von Vorteil.
Bei der digitalen Komprimierung wurden verschiedene Technologien verwendet. Bei einem typischen Komprimierungssystem wurde jedoch jeder Frame oder eine einzelne Momentaufnahme einer Sendung von einem analogen in ein digitales Signal konvertiert. Das System betrachtete den nächsten Frame und verglich ihn mit dem vorherigen. Es wurden nur die Teile des Bildes übertragen, die sich geändert haben, z. B. ein sich bewegendes Objekt oder eine sich ändernde Farbe. Dieser Vorgang wiederholte sich ständig; da nur die änderungen in einem bild übertragen wurden, wurden wesentlich weniger daten benötigt.
Eine adäquate Abtastung und Fehlerkorrektur, eine Technik, die verwendet wurde, um digitale Werte zu eliminieren, die nicht zum Signal passten, waren beide erforderlich, um ein Analog-Digital-Signal erfolgreich zu erzeugen. Fehler können durch zufälliges Signalrauschen während der Übertragung verursacht werden, und es wurde eine Software zur Überprüfung des Signals entwickelt, eine Technik, die auch bei CD-Geräten zum Entfernen von Signalfehlern verwendet wird, die durch Kratzer oder Alterungserscheinungen entstanden sind. Digitale Rundfunksignale waren aus mehreren Gründen für die programmierenden Unternehmen von Vorteil. In vielen Ländern waren die Radio- und Fernsehsignalbandbreiten oder die für den Rundfunk verfügbaren Frequenzen begrenzt. Sendungen mussten mit Frequenzen konkurrieren, die für Rettungsdienste, drahtlose Telefon- und Funksignale und viele andere Zwecke verwendet wurden. Durch die Konvertierung von analogen zu digitalen Signalsendungen in Kombination mit Datenkomprimierung konnten die Sender mehr Informationen und bessere Videos auf denselben Frequenzen senden.
Das späte 20. Jahrhundert brachte ein Interesse an hochauflösendem Fernsehen (HD) mit sich, um eine verbesserte Bildqualität für Rundfunkübertragungen zu erzielen. Rundfunkveranstalter könnten mehr Daten über ein digitales Signal als über ein analoges Signal senden, was gleichzeitig zu einer Verbesserung der HD-Qualität und der digitalen Qualität führen würde. Durch Hinzufügen einer Signalkomprimierung, die das Senden eines Signals mit höherer Dichte ermöglichte, wurde die Signalqualität bei vorhandenen Bandbreiten weiter verbessert.
Das Wachstum der internetbasierten Kommunikation wurde zu einem Wachstumsmarkt für den digitalen Rundfunk, da die Signale über vorhandene Hochgeschwindigkeitsverbindungen problemlos an die Zuschauer gesendet werden konnten. On-Demand-Filme, Internetradio und andere Märkte nahmen zu Beginn des 21. Jahrhunderts zu. Alle nutzten digitale Signale, kamen den Rundfunkveranstaltern zugute und boten den Verbrauchern eine viel größere Auswahl. Kunden in abgelegenen Gebieten profitierten von der digitalen Programmierung. Analoge Fernsehsignale wurden schwächer, je weiter sich die Empfangsantenne vom Sendemast entfernte. Ein digitales Fernsehgerät wandelt die Werte wieder in ein Bild hoher Qualität um, solange das Signal empfangen werden kann. Remote-Kunden können auf einem Fernsehgerät dasselbe Bild sehen, das ein lokaler Kunde empfängt, da die Entfernung das Bild nicht beeinträchtigt.