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Digital vs Analog ein Einblick in die Nachrichtentechnik

von Christian Berger

Ich habe Elektrotechnik/Nachrichtentechnik aus Leidenschaft studiert, und
probiere jetzt hier mich mal an einem Blogartikel.

Fragen wir doch mal den Duden. Zu “analog” steht da “ähnlich, vergleichbar,
gleichartig; entsprechend”. Zu “digital” steht da “mithilfe des Fingers
erfolgend”, “in Stufen erfolgend” und “in Ziffern darstellend/dargestellt”.
Besonders das letzte ist sehr spannend, besonders da im Französischen hier das
Wort numérique also “nummerisch” verwendet wird. All diese Bedeutungen zielen
auf den Kern der Sache.

Fangen wir doch mal mit einem einfachen analogen System an, dem Dosen- oder
Schnurtelefon. Das sind einfach 2 Dose (geht einfacher mit Plastikbecher)
zwischen denen eine Schnur gespannt ist. Spricht man in die eine Dose hinein,
so kann man das an der anderen Dose hören.
Was passiert da eigentlich? Spricht man in eine Dose, so vibriert der Boden.
Er bewegt sich ein kleines Stück hin und her. Diese Bewegung schiebt nun die
gespannte Schnur hin und her, so dass sich der entfernte Dosenboden ebenfalls
bewegt. Dieser bewegt dann die Luft, was man als Schall wahrnehmen kann.

Was ist daran jetzt analog? Nun, wenn man lauter spricht, so bewegen sich die
Böden und die Schnur stärker als wenn man leise spricht. Die Schnur folgt
entsprechend den Änderungen des Luftdrucks am Dosenboden. Hier möchte ich auf die
Synonyme am Anfang verweisen. Alles in dem System folgt dem selben Rhythmus,
alles bewegt sich entsprechend den anderen Teilen. Im Prinzip bewegt sich das
alles gleich.

Ähnlich ist das bei einem (alten) Telefon. Dort wurden sogenannte
Kohlemikrofone verwendet. Diese bestehen aus einer Membran die Kohlegranulat
mehr oder weniger dicht zusammen drückt. Üben die Schallwellen an ihr eine
Kraft auf, so wird diese auf die Kohlekörner übertragen. Je mehr desto stärker
werden die Körner komprimiert. Dadurch vergrößern sich die Kontaktflächen der
Körner und Strom kann besser durch dieses Granulat fließen. Diese
Stromschwankungen kann man nun über lange Kabel zu Lautsprechern führen, wo
sie in Spulen Magnetfelder erzeugen die eine Membran bewegen. Mit
entsprechenden Kabeln geht das durchaus 100 Kilometer weit, dann wird das
Signal aber schon recht schwach und somit leise.

Was ist allerdings, wenn man jetzt weiter telefonieren möchte? Dann muss man
das Signal verstärken, und da fängt auch das Problem an. Auch wenn man seit
der Erfindung der Elektronenröhre praktisch fast perfekte Verstärker bauen kann, so
können die nur das verstärken was am Eingang ankommt. Auch wenn das Nutzsignal
leise ist, so gibt es jede Menge Störungen, von irgendwelchen Leckströmen,
über Einkopplungen von Stromleitungen bis hin zu Störungen durch die
Erdathmosphäre selbst. So ein internationales Ferngespräch war früher eine recht unschöne Angelegenheit, alle kleinen Probleme in den vielen Komponenten die an der
Verbindung beteiligt waren summierten sich auf. Wer so was mal selbst hören
will, der kann sich die Radiosendung “Voice of Long Island” vom 2. Februar
1981 anhören, welche hier als Download mverfügbar ist.

Was bedeutet denn jetzt “digital”? Wie oben angedeutet, geht es hier nicht
mehr um die entsprechende Darstellung von Signalen, sondern um Symbole. Man
drückt die Nachricht als Kette von diskreten Symbolen aus. Ein typisches
digitales System ist ein Buch.

Eine selbst fotographierte Seite aus einem Buch. Man sieht hier sehr schön die diskreten Symbole.

Eine selbst fotographierte Seite aus einem Buch. Man sieht
hier sehr schön die diskreten Symbole.

Auf dem Foto sieht man sehr schön wie einzelne Symbole in Reih und Glied die
Nachricht bilden. Jedes Symbol ist eindeutig zuordnenbar und ergibt in
Kombination mit den umgebenden Symbolen eine Bedeutung, wenn man den Code, in
diesem Falle Japanisch, kann.

Die Vorteile liegen auf der Hand. Da man hier einzelne Symbole hat, kann man
diese beliebig oft vervielfältigen, zumindest so lange man die Symbole noch
eindeutig entziffern kann, oder man aus den umgebenden Symbolen das unlesbare
Symbol herleiten kann.

Die Menge an möglichen Symbolen nennt man auch ein Alphabet. Unterschiedliche
Alphabete lassen sich prinzipiell umwandeln. So kann man die Buchstaben A bis
Z in die Zahlen 1 bis 26 umwandeln. Zahlen kann man nicht nur im Zehnersystem
darstellen, sondern in Zahlensystemen beliebiger Basis. Aus technischen
Gründen mag man es, wenn man in einem Zweiersystem arbeitet. Strom in die eine
Richtung bedeutet dann 0, Strom in die andere 1. Das kann man auch noch
erkennen, wenn weniger Strom ankommt als erwartet und man leichte Störungen
hat. Ein Verstärker muss hier nur die Entscheidung 0 oder 1 trefen, und kann
dann ein neues unverzerrtes Signal auf den Weg schicken.

Da das so unheimlich praktisch ist, hat man auch schon früh damit begonnen
Telegraphie und später Fernschreibnetze aufzubauen. Über diese
Fernschreibnetze konnte man relativ preiswert und zuverlässig schriftliche
Nachrichten übertragen, auch über große Entfernungen hinweg. Dazu werden sie
in den Fernschreiber, einer Art elektrischer Schreibmaschine eingegeben und
entweder erstmal auf einen Lochstreifen gelocht, oder gleich über die Leitung
geschickt. Am anderen Ende wurde der Text dann entweder direkt auf Papier
gedruckt, oder auch auf Lochstreifen gestanzt. Die Lochstreifen hatten den
Vorteil, dass man sie bequem weiterschicken konnte.

Vielleicht haben manche von eucht schon mal von einer Lichtschallplatte, oder
Compact Disk gehört. Das sind kleine, ca 12 cm große silberne Scheiben, welche
Ton digital speichern sollen. Wie geht das denn? Luftdruckschwankungen sind ja
jetzt keine Symbole, und auch wenn man Musik als Symbole, sprich Noten
niederschreiben kann, so wird das hier nicht gemacht.

Der Trick liegt in etwas, was man Pulsecodemodulation nennt, abgekürzt PCM.
Man misst einfach das Signal in regelmäßigen Zeitabständen und schreibt den
momentanen Wert in Symbolen nieder. Im Prinzip kann man sich das so wie die
Arbeit von Wetterstationen vorstellen. Da geht zum Beispiel regelmäßig jemand
an ein Thermometer, ließt den Wert ab, und schreibt ihn nieder. Wird das
häufig genug und genau genug gemacht, so bekommt man ein gutes Bild vom
Temperaturverlauf, auch wenn man eigentlich nur bestimmte Punkte kennt.

Die violette Linie wird, unter bestimmten Randbedingungen, vollständig durch die grünen Kreise beschrieben. (selbst gemachtes Bild)

Die violette Linie wird, unter bestimmten Randbedingungen,
vollständig durch die grünen Kreise beschrieben. (selbst gemachtes Bild)

Das Signal in dem Bild oben kann man zum Beispiel durch die Zahlensequenz 2;
3; 4; 1; 8; 5; 6; 7 beschreiben. Hmm, plötzlich haben wir Zahlen. Diese Zahlen
kann man beliebig umrechen. Wir haben somit aus einem analogen Signal eine
digitale Nachricht gemacht.

Wenn jetzt also digitale Nachrichten so viel praktischer sind als analoge
Signale sind, und wenn man die umwandeln kann: Warum hat man das denn nicht
schon von Anfang an gemacht?
Nun ja, die Wandler dafür waren Anfangs relativ aufwändig, aber das hättem man
noch hin bekommen. Das große Problem war, dass wenn man digitale Daten binär
durch Wechsel der Stromrichtung überträgt, man plötzlich viel mehr Wechsel
braucht als für die entsprechenden analogen Signale. Für Telefonie braucht man
64000 Bits pro Sekunde, was man schon früh hinbekommen hat. Für Ton in
HIFI-Qualität braucht man hingegen etwa 1,4 Millionen Bits pro Sekunde. Das
konnte man erst in den 1970gern vernünftig und kostengünstig aufzeichnen.

Bei Fernsehbildern hingegen benötigt man so jedoch ca 142 Millionen Bits pro
Sekunde. Das ist auch heute noch eine große Datenrate und man hat in den
1980gern sogar schon Videorekorder gebaut die so etwas aufzeichnen konnten.
Sehr teure Videorekorder. So wirklich praktikabel war das nicht.

Dann kam jedoch eine unerwartete Wendung, die Mikroelektronik. In den 1970ger
Jahren begann man Microchips mit immer mehr Bauteilen zu bauen. Das Prinzip
ist einfach, während man vorher einzelne Bauelemente zu einer großen Schaltung
zusammenfügte, konnte man jetzt ein Stück Silizium nehmen, und es über
photochemische Verfahren dazu bringen, bestimmte Bauteile an bestimmten
Stellen zu sein. Zum Beispiel besteht eine Diode aus einem positiv dotierten
und einem negativ dotierten Stück Silizium. Diese Dotierung ist nichts anderes
als eine leichte Verunreinigung mit anderen Stoffen.

In Microchips verwendet man Silizium das schon leicht vordotiert ist.
Jetzt trägt man eine Schicht Photolack auf und belichtet ihn.
Nach der Entwicklung kann man ihn an einigen Stellen ablösen, während er auf anderen Stellen bleibt.
Man hat somit Löcher im Lack, genau nach dem Muster das man belichtet hat.
Durch diese Löcher kann man nun eine zusätzliche Dotierung in die andere Richtung durchführen.
Somit kann man einen Teil des Siliziums positiv dotiert haben, während das Stück daneben
negativ dotiert ist. Den Lack kann man dann mit anderen Substanzen abwaschen und eine neue Schicht auftragen.

Am Ende trägt man mit diesem Verfahren gut leitende Strukturen, zum
Beispiel aus Aluminium oder Kupfer auf. Diese Verbinden die einzelnen
Bauteilstrukturen und verbinden diese zu einer fertigen Schaltung.

Besonders gut kann man so Transistoren und Dioden aufbauen. Kondensatoren und
Spulen sind zwar möglich, jedoch relativ aufwändig. Sie brauchen zu viel
Platz. Platz ist ein Problem, da jedes Staubkorn die Schaltung unbrauchbar
macht. Je größer der Chip, desto wahrscheinlicher ist es, dass ein Staubkorn
bei der Herstellung darauf gelandet ist. Das ist ein Grund warum man versucht
die Größe der Strukturen auf dem Chip immer kleiner zu machen. Dadurch bekommt
man bei gleicher Größe, und somit gleichen Kosten, immer mehr Bauteile unter.
Das führte dazu, dass sehr schnelle digitale Computer für wenig Geld
herstellbar waren.

Schnelle Computer bedeuten jetzt, dass diese mit den großen Datenmengen von
Videos umgehen können, und darauf sogar recht komplexe Rechenoperationen
ausführen können. Dadurch kann die Datenmenge für Videosignale deutlich
reduziert werden, so weit, dass man sie praktikabel übertragen kann.

Solche Verfahren laufen, vereinfacht gesagt, immer nach dem gleichen Prinzip
ab. Man versucht aus den schon übertragenen Bildinformationen neue
Bildinformationen zu raten, und überträgt dann nur noch den Fehler. Bei einer
Nachrichtensendung verändern sich zum Beispiel die Bildpunkte des Hintergrunds
nicht, oder nur sehr wenig. Somit muss man sie nicht mehr vollständig
übertragen. Gleichzeitig führt man eine Bewertung des Schätzfehlers durch. Wie
wichtig ist die Information die Information, dass der Bildpunkt #542523 um einen
Schritt heller geworden ist? Wie wichtig sind die Änderungen der Bildpunkte um
den Mund der Sprecherin? Mit ausgeklügelten Verfahren kann man dadurch nur
noch die wichtigen Informationen übertragen.

Inzwischen ist die analoge Nachrichtentechnik fast vollständig an die Ränder
der Signalkette verdrängt. Allerdings gibt es noch einige Nischen in denen sie
sich noch hält. Fernmeldesatelliten sind so ein Beispiel. Die empfangen ein
Signal auf einer Frequenz und geben es, verstärkt auf einer anderen Frequenz
wieder. Was da genau übertragen wird ist egal. Dadurch ist es möglich auch
neue Übertragungsverfahren über sie zu nutzen. Satelliten die 1987 hoch
geschossen wurden, konnten zum Beispiel in den späten 1990gern digitales Fern
sehen übertragen. Und das ohne das da ein Servicetechniker dort oben eine
Umrüstung durchführen müsste. Die Anfahrt von fast 39000km wäre auch wohl zu
teuer.

Kommentare (44)

  1. #1 Mars
    2. Oktober 2017

    Hurra … kann nichts dafür

    evt sieht man heute den wald vor lauter bäumen nicht mehr. ein klein wenig hat mir der erklärende übergang vom
    analog zum digital gefehlt – irgendwie ….
    denn (fast) jeder kennt heute den unterschied, da ist es auch nicht leicht, das unvoreingenommen und neugierig zu lesen.
    als elektrotechniker ist dir natürlich der aufbau von chips näher … ist ok so.
    gut fand ich am schluss den schlenkerer über die köpfe hinweg zu den – noch – analogen satelliten. das ist ein guter hinweis, den man nicht sofort mit der heutigen digitalen nachrichtentechnik zusammenbringt.

  2. #2 Florence
    2. Oktober 2017

    Schöner Schlusssatz!

  3. #3 Weber
    2. Oktober 2017

    Was ich nicht so ganz verstanden haben, ab wann bezeichnet man etwas als analog. Zum Beispiel die Analoguhr hat doch Zahnräder. Auch die Sanduhr besteht doch aus diskreten Sankörnern?

    Ganz schlimm wird es für mich mit dem Welle-Teilchen-Dualismus ist Licht digital oder analog?

    In der Elektronik beschreibt man z. B. alles von 0V – xV als Null und von y – 5V als eins und Werte zwischen xV und yV als undefiniert. Ist das jetzt analog oder digital?

  4. #4 Christian Berger
    2. Oktober 2017

    @Weber: Ja das ist eine gute Frage.
    Erstmal, Uhren sind keine nachrichtentechnischen Systeme, somit muss ich das nicht beantworten 😉

    Klar, viele Systeme sind physikalisch betrachtet irgendwo quantisiert. Will man eine genaue Anzahl an Elektronen haben (digital) oder reicht eine bestimmte Ladung? Im Prinzip ist das eine Frage der Betrachtung desjenigen, der das System entwirft.

  5. #5 Christian Berger
    2. Oktober 2017

    @Weber ach ja die zweite Frage.
    Wenn man nur 2 definierte Spannungswerte hat, jedoch keine definierten Zeitpunkte, so hat man ein System das wertediskret jedoch zeitkontinuierlich ist. Solche Systeme sind noch analog.

    Die klassische Anwendung dafür waren alte Funksteuerungen für Modellfahrzeuge. Das waren Pulsepositions- oder Pulsdauer-Modulationsverfahren.
    Hier ist ein Video in dem man das schön sieht:

  6. #6 Mars
    2. Oktober 2017

    die grobe einteilung ist sicher etwas zwischen
    stufenlos und treppenförmig
    eine uhr – am besten ohne sekundenzeiger – ist analog, da sie die minuten (meistens jedenfalls) auch als kontinuirlichen lauf anzeigt (wasser /sanduhr)
    “digital” wäre der zeiger, wenn er von 1 auf 2 witerspringt
    die QM würde ich da erst mal rausnehmen, auch wenn es in der nachrichten und moderner IC technik ohne wohl nicht geht.

  7. #7 Cornelia S. Gliem
    2. Oktober 2017

    Sehr informativer Artikel. Ich hatte mir zb noch nie überlegt, wie die alten Telefone funktionierten. Auch die Erinnerung daran, dass mikroelektronikschalter quasi nur Löcher im Silizium sind, war wieder irgendwie witzig (weil so handwerklich statt hightech-klischee). Was mir fehlte, war die abschließende neu-definition von analog und digital, was ja eben heutzutage nicht mehr nur “vergleichbar” und “mit dem finger” bedeutet :-). Dennoch – gut. Auch der Satz/Fakt, dass auch die alten / veralteten Satelliten dennoch neu genutzt werden können, ein hoch auf die ingenieure und techniker!

  8. #8 Dampier
    2. Oktober 2017

    Interessante technische Plauderei. Hab ich gern gelesen (abgesehen von der luschigen Formatierung – Lektorat wäre dringend angeraten gewesen).

    Gesamteindruck aber gut :]

    Ein typisches digitales System ist ein Buch.

    Da hab ich erstmal gestutzt. Ein gebundenes Buch aus Papier erscheint doch heute der Inbegriff des Analogen – im Gegensatz zum eBook halt. Das ist wirklich interessant, da kann man Leute schön aufs Glatteis führen mit. “Also ich lese ja nur noch digital …”

  9. #9 Dampier
    2. Oktober 2017

    Oder besser noch: “Also ich lese ja schon seit 40 Jahren digital.”

  10. #10 rolak
    2. Oktober 2017

    lese ja schon seit 40 Jahren digital

    Da kannst Du mal wieder sehen, wie langsam und ineffizient das ist, Dampier, ganz im Gegensatz zur analogen Variante.

  11. #11 Dampier
    2. Oktober 2017

    @rolak

    im Gegensatz zur analogen Variante [Nürnberger Trichter]

    Das wäre ja tatsächlich mal ein Fall, wo die digitale Variante seit Jahrhunderten Standard ist, während eine brauchbare analoge Implementierung noch in weiter Ferne liegt …

    Andererseits … einfaches Erzählen müsste ja auch analog sein – und somit auch das Vorlesen eines Buches.

    Das bringt mich zu der Frage, wo eigentlich der A/D- bzw. D/A-Wandler im Menschen sitzt …

  12. #12 Christian Berger
    2. Oktober 2017

    @Dampier Menschen sind leider recht schlecht entwickelte nachrichtentechnische Systeme, somit ist das da deutlich unsauberer zu unterscheiden.

    Die Elektrotechnik dahinter ist sehr spannend, allerdings nicht mein Fachgebiet, somit kann ich da nicht viel dazu sagen.

  13. #13 rolak
    2. Oktober 2017

    wo eigentlich?

    Nona, Dampier, A/D in jedem einzelnen Sinnesorgan, ist doch alles Reiz⇒PulsFolge.
    D/A systemisch, über den Tiefpass Muskeln + Stimmbänder + Sehnen + Skelett + wasauchimmer, im Gegensatz zur anderen Richtung grotesk komplex.
    Doch kläglich simpel gegen das Verarbeitungsorgan dazwischen.

  14. #14 Christian Berger
    2. Oktober 2017

    @rolak Ganz so einfach, der Reiz wird in eine Impulsdichte umgewandelt, ein stärkerer Reiz löst mehr Impulse aus. Das ist immer noch analog.

  15. #15 Christian Berger
    2. Oktober 2017

    @rolak Ganz so einfach ist es nicht, der Reiz wird in eine Impulsdichte umgewandelt, ein stärkerer Reiz löst mehr Impulse aus. Das ist immer noch analog.

  16. #16 tomtoo
    2. Oktober 2017

    @Dampier
    A/D..D/A Wandlung..

    Naja Vorlesen ist doch ein tolles Beispiel. Du liest einen Buchstaben(digital) das Auge nimmt ihn auf, das Hirn gibt analoge Steuerbefehle an Kehlkopf, Simmbänder usw . Raus sollten analoge Schallschwingungen kommen.(Doof ist wenn so ein ‘ähh was steht da’ kurzes Schweigen(digital) bei rauskommt) . Und beim Zuhörer (der gerade ein Diktat schreiben muss) umgekerter Vorgang. Analog rein , biss die Hand so etwas wie ein Digitales ICH HASSE DIKTATE schreibt. ; )

  17. #17 rolak
    2. Oktober 2017

    stärkerer Reiz löst mehr Impulse aus. Das ist immer noch analog

    Selbstverständlich nicht, Christian, für das Zeitfenster ‘VerarbeitungsTakt’ der jeweils nächsten Stufe gibt es physiologisch bedingt eine Maximalzahl erzeugbarer Pulse, N, mithin werden egal welche EingangsReize in die Werte 0..N umgewandelt.
    Digitaler gehts nicht.

  18. #18 Christian Berger
    2. Oktober 2017

    @rolak Das Werte abgeschnitten werden hat nichts mit analog oder digital zu tun. Auch analoge Systeme haben Wertebereiche.
    Um wirklich digital zu sein, müssten die Zeitfenster unabhängig vom Wert sein, ob das so ist kann ich nicht beurteilen, das ist ein Bereich in dem ich zu wenig weiß.

    Wie schon oben erwähnt, gibts jedoch eine Menge Systeme von der die Einordnung von der Betrachtungsweise abhängt.

  19. #19 Hoffmann
    2. Oktober 2017

    Man drückt die Nachricht als Kette von diskreten Symbolen aus.

    So gesehen ist jede Sprache digital, da jede Aussage als Kette von diskreten Lauten verstanden werden kann. Die Lautfolge für sich hat keine Entsprechung zum bezeichneten Inhalt – allein die Kenntnis der Sprache bzw. des Vokabulars kann hier einen Zusammenhang erkennen, der jedoch wieder vom Kontext abhängig ist.

    Die Lautfolge “m – e – r” kann im Deutschen sowohl “mehr” als auch “Meer” bedeuten, im Englischen aber auch “mare”. Aus der Lautfolge allein lässt sich noch kein gemeinter Inhalt ableiten, so dass Sprache also kein Analogon zu den Inhalten darstellt, die über Sprache dargestellt werden.

  20. #20 Alderamin
    2. Oktober 2017

    @Hoffmann

    Das ist ja letztlich nur eine Frage der Codierung. Es gibt ja auch verschiedene Codes für die binäre Zeichendarstellung: EBCDIC, ASCII und davon abgeleitet Unicode und dergleichen.

    Der englische Sprachcode ist dabei besonders merkwürdig in der Niederschrift. Like, bike, Ni‌ke (“Neikie”). To wind, blind, the wind. Worc‌ester (“Wuster”), Leic‌ester (“Läster”). Rough, tough, dough. Catast‌rophe (“Ka’tastrofie”). Bei einem unbekannten geschriebenen Wort weiß man oft nicht, wie man’s aussprechen soll.

  21. #21 tomtoo
    2. Oktober 2017

    Eigentlich ist doch Analog nur eine Einbildung.
    Die Welt ist digital. Photon da oder nicht. Elektron da oder nicht. Man kann sammeln, das nennt man dann Analog.

  22. #22 Stefan
    3. Oktober 2017

    Super, ein Thema das uns alle betrifft einfach aber mit Tiefgang erklärt. Ich finde sowas sollte Allgemeinbildung sein, dass man z.B. einfach versteht was da eigentlich abgeht am Computer mit Strom An/Aus die ganze Zeit über. Um heute bei einem hochauflösenden Video am Computerbildschirm noch kognitiv nachzuvollziehen, dass wir da eigentlich nur zwei Zustände sehen liegt sowas von fern für den Otto-Normalverbraucher. Ich finde aber das Bewusstsein darüber sollte geschult werden, das ist wichtig für ein bewusstes Technikverständnis. Sonst glauben wir alle irgendwann doch noch, dass das alles echt ist und landen dann in der Matrix!
    Der Artikel ist auf meiner Favoritenliste!

  23. #23 Metalgeorge
    3. Oktober 2017

    @Christian @rolak

    “Um wirklich digital zu sein, müssten die Zeitfenster unabhängig vom Wert sein, ob das so ist kann ich nicht beurteilen, das ist ein Bereich in dem ich zu wenig weiß.”

    Von digital spricht man immer dann wenn Information jeglicher Art, z.B. auch
    Energie, in diskrete Pakete mit definierten Werten zerlegt und übertragen wird.
    Meistens 0 und 1 . Es gibt aber auch schon Systeme mit mehr Zuständen 1,0,-1
    bis hin zu Sytemen die auf Quantenzuständen beruhen.
    Nimm zum Beispiel die PWM (Pulsweitenmodulation) ,
    die wohl dem Nervenimpuls Beispiel am nächste kommt.
    Man kann so z.B. Energie durch ein und ausschalten einer Stromquelle übertragen.
    Der Tastgrad ist hierbei stufenlos, d.h. nicht zeitdiskret und trotzdem digital.
    Es werden nur Nullen und Einsen übertragen.
    Man macht das übrigens deshalb, weil Transistoren in diesen Bereichen am wenigsten
    Verluste produzieren . Näherungsweise und ideal gesehen nach der Formel
    Verlusteistung = Spannung x Strom .
    Einmal ist der Strom 0 einmal die Spannung. Je steiler der Übergang zwischen beiden
    Zuständen um so geringer die Verluste.

    So gesehen könnte man eine mechanische Uhr durchaus auch als digitalen Wandler bezeichnen,
    da sie ja das jeweilige Ende einer analogen Schwingung in ein und denselben gleichen Schritt umwandelt :)

  24. #24 Metalgeorge
    3. Oktober 2017

    …da kommt mir noch ein Gedanke während ich mir meinen eigenen Beitrag nochmals durchlese.
    Hat die Natur (das Universum) vielleicht deswegen das “Quanteln”
    (Digitalisieren) erfunden, weil diese Art der Informationsübertragung der Weg mit den geringsten Verlusten ist?
    Aber da weiss ich nun viel zu wenig darüber :)

  25. #25 Robert
    3. Oktober 2017

    tomtoo,
    …..Eigentlich ist doch Analog nur eine Einbildung.
    Wenn morgens die Sonne aufgeht, dann wird es kontinuierlich heller und nicht in Sprüngen.
    (Komme mir aber jetzt nicht mit den einzelnen Lichtquanten)

  26. #26 tomtoo
    3. Oktober 2017

    @Robert
    Doch genau deswegen ist es ja eine Einbildung das es “kontinuierlich” heller wird. Genauso wie es Einbildung ist das ein TV ein “bewegtbild” liefert. Wir sind halt träge. Die Natur ist Digital.

  27. #27 Robert
    3. Oktober 2017

    tomtoo,
    die Natur ist analog und digital
    betrachte einmal die kleinste digitale Einheit, den Quantensprung. Wenn du den Unterschied zwischen dem Ruhezustand und dem angeregten Zustand betrachtest, dann ist der Unterschied digital. Was ist aber zwischen diesen beiden Zuständen? Den kannst du nicht mehr zerlegen, aber der Quantensprung braucht Zeit. Wie beschreibst du den Zwischenzustand?
    Wenn du in Maßeinheiten denkst, klar, dann ist alles digital.
    Von dieser spitzfindigen Betrachtungsweise zurück in die Realität.
    Mit digital und analog meint man ja die Messmethode, bzw. die Form der Datenübertragung.
    Wenn du dein Vielfachmessgerät benützt, dann misst das analog, nämlich den Stromfluss zum beispiel. Erst ein analog-digital Wandler zeigt das Ergebnis digital an.
    Streng genommen ist eine Anzeige mit einem Zeiger genauer(höhere Auflösung) als die digitale Anzeige.

  28. #28 erik||e oder wie auch immer . . . ..
    3. Oktober 2017

    @Robert @tomtoo
    . . . .. wenn ich den Gedanken „Natur ist Digital“ weiter denke, so stelle ich (an mir) fest, Teil eines gigantischen Computers zu sein . . . .. 42 . . . .. :)

    . . . .. wenn ich dann die Gedanken von Metalgeorge zum „Quanteln“ in meinen Gedankenfluss einfliessen lasse, . . . .. dann entstehen Bilder von virtuellen Computern auf Grundlage atomarer Struktur, dann ein virtueller Computer auf Grundlage von 12/13 Elementarteilchen . . . .. und beide dieser Informationsmaschinen verarbeiten ihre Informationen in einem gemeinsamen Bewegungsraum . . . .. quasi wie eine Quantenkatze, welche selbst nicht erkennen kann, ob sie lebt oder mit dem Jenseits kommuniziert . . . .. huch . . . .. da geht meine Vorstellungskraft mit mir durch . . . .. eine sehr starke Kraft, aber leider nicht messbar . . . .. aber erlebbar . . . .. :)

  29. #29 tomtoo
    3. Oktober 2017

    @Robert
    Braucht der Quantensprung Zeit ? Braucht ein Elektron, wenn es Tunnelt Zeit ? Kein Plan müsste man @MartinB fragen.

  30. #30 tomtoo
    3. Oktober 2017

    @Robert
    Sry das mit der Zeit war mir ersteinmal hängen geblieben , darum sozusagen die Frage an den Physiker zuerst.

    @Robert
    Bitte nicht Digital oder Analoginstrument. Komm Robert das ist doch ein wenig naja du weist schon. Später willst du mir noch den Unterschied zwischen Dreheisen und Drehspulinstrument erklären ; )

    Nehmen wir Strom. Nennen wir den Fluss eines Elektrons von a nach b (sau kleiner Strom geb ich zu) ein tomtoo. Aber gibts auch 0.12456 tomtoo Stromfluss ? Nö oder ? Also Digital.

  31. #31 rolak
    3. Oktober 2017

    Bei einem unbekannten geschriebenen Wort weiß man oft nicht, wie man’s aussprechen soll.

    Na das sollte für uns Rheinländer doch kein Problem sein, Alderamin, immerhin schreiben wir zB ‘Kartoffel-Salat’ und ausgesprochen wirds ‘Ääpeles-Schloot’.

  32. #32 rolak
    3. Oktober 2017

    Das Werte abgeschnitten werden hat nichts mit analog oder digital zu tun

    Das bezieht sich worauf, Christian?

    Auch analoge Systeme haben Wertebereiche

    Du meinst sicherlich so etwas wie min<Wert<max, oder? Doch dazwischen zeichnet sich eine analoge Beschreibung durch Stufenlosigkeit aus, eine digitale durch endlich viele, diskrete Werte.

    Um wirklich digital zu sein, müssten die Zeitfenster unabhängig vom Wert sein

    Auch wenn es so klingt, Du willst keine digitalen Zeitfenster einführen, oder?
    Allgemein: Selbst unter Digitalsignalen gibt es nicht-fest-periodische, nicht synchrone (→UART), doch bei den angesprochenen Aspekten menschlicher Wahrnehmung ging es überhaupt nicht um Signale, Shannon und Konsorten, sondern um analoge und digitale Darstellung von Werten.
    Denn bedenke: biologische Sensoren sind eher SchmittTrigger mit (technisch bedingt) gepulstem Ausgang, als kleiner Bonus ist die Pulsrate ein Indiz für die Intensität des Reizes. Bloß wird de facto nicht DefCon1..5 übertragen und ausgewertet, die Variabilität ändert nur die Wahrscheinlichkeit des Durchkommens der spezifischen Wahrnehmung.

    Denn letztlich ist die Hauptaufgabe der Nervenzellen ‘hinter’ unseren Sensoren schlicht DatenKompression von rohen Signalen auf ^(komplexe, abstrahierende Muster), weil die hereinbrechenden ~1.5GiBit/s fürs Unterbewußte auf ~12MiBit/s, fürs Bewußte auf ~50Bit/s reduziert werden müssen (YT-Uni).

  33. #33 rolak
    3. Oktober 2017

    Braucht der Quantensprung Zeit ?

    Das ist völlig Wurst, tomtoo, ‘digital/analog’ beziehen sich auf makroskopische Dinge/Geschehen.
    Robert möchte doch nur ein wenig schwurbeln, ablenkenderweis.

  34. #34 R & R
    3. Oktober 2017

    tomtoo,
    digital, einverstanden. Wenn man sich die Energie gequantelt vorstelllt, ist alles digital. Ich wollte deine Gehirnströme nur mal kurz pushen.

    erik,
    wenn die Natur gequantelt ist, lässt sie sich auch in Zahlen darstellen. So bekommt dein Weltbild einen Rahmen. (wenn du Zahlen liebst, beschäftige dich einmal mit Zahlenmystik. Die Juden lieben das)

    erik & tomtoo
    der Geist ist nicht gequantelt, er lässt sich nicht einsperren. Die Phantasie auch nicht.
    nur für tomtoo: Geist > Halloween

  35. #35 R & R
    3. Oktober 2017

    Nachtrag tomtoo & erik
    ich verabschiede mich mal wieder, andere Aufgaben rufen mich.

  36. #36 R & R
    3. Oktober 2017

    rolak,
    ich habe digital als synonym für gequantelt verwendet. Und solange Lichtstrahlen sich ungehindert ausbreiten sind sie nicht gequantelt (Welle – Teilchen – Dualismus)
    Also unsere Gedanken bezogen sich auch auf den Quantenraum.
    Das musste noch gesagt werden, freundlicherweis.

  37. #37 tomtoo
    3. Oktober 2017

    @rolak
    Ich habe echt keinen Plan wieviele A-D / D-A Wandlungen in meinem Hirn notwendig sind um von Kartoffelsalat auf Ääpeles-Schloot zu kommen. Aber ich denke rein von der Digitalen Info her, hätte ich echt zu wenig Wandler. ; )

  38. #38 rolak
    3. Oktober 2017

    solange Lichtstrahlen sich ungehindert ausbreiten sind sie nicht gequantelt

    Er redet Unsinn.

  39. #39 Metalgeorge
    3. Oktober 2017

    @rolak
    ebend!

  40. #40 tomtoo
    3. Oktober 2017

    @Robert
    “‘””Wenn man sich die Energie gequantelt vorstelllt, ist alles digital. Ich wollte deine Gehirnströme nur mal kurz pushen”“”

    Sach ich doch. Danke dir !

  41. #41 Laie
    4. Oktober 2017

    Untersucht man das Analoge so kommt man ab einer gewissen Auflösungsgrenze zu einem digitalen Raster, wie es bereits beim “analogen” Magnetband der Fall ist, dabei braucht man nicht bis zur Planck-Länge runter, um die Körnung zusehen. Umgekehrt die Frage, wie genau kann das Digitale das Analoge darstellen, ohne die Abweichung zu bemerken?

    Wie viele Bits braucht das Universum?

  42. #42 Metalgeorge
    4. Oktober 2017

    ..aber
    https://de.wikipedia.org/wiki/Photoelektrischer_Effekt
    das war mir so noch nicht klar, letzte 2 Sätze
    Zitat:
    “…
    Mit der Entwicklung der Quantentheorie des Lichts in den 1960er Jahren
    war es möglich, den Photoeffekt semi-klassisch zu erklären:
    Eine klassische elektromagnetische Welle wechselwirkt dabei
    mit dem quantisierten Detektor.
    Der Photoeffekt ist somit kein eindeutiger Nachweis für die Quantennatur von Licht.“

  43. #43 Franz
    5. Oktober 2017

    Das nette an der Digitaltechnik ist ja, dass man alles mathematisch berechnen kann. Alle Modulationen, Verstärkungen, Phasendrehungen, Filter usw, die man früher mühsam mit fixen Bauteilen machen mussten, geht heute mit SW. In den Smartphones sind nur mehr in der Eingangsstufe ein analoger Mischer und A/D Wandler, alles andere läuft in SW. Es gibt Plattformen namens Software Defined Radio (SDR) mit denen man nur mit verschiedener SW von Radio über Fernsehen, Radarsignalen, Flugzeugsignalen, Haushaltsteuerungen, GSM, UMTS und mit entsprechender Antenne Satelliten usw. empfangen kann. Mit dem Ding rumspielen macht echt Spass.

  44. #44 Joselb
    6. Oktober 2017

    Jetzt hatte ich das Tab mit diesem Artikel tatsächlich komplett übersehen und die ganze Diskussion nur im Nachhinein mitbekommen. Trotzdem noch meinen Kommentar dazu:

    Ich denke, dass für die Unterscheidung zwischen analog und digital nicht entscheidend ist, ob etwas nur diskrete Werte zulässt, sondern ob die diskreten Werte eine vollständig Beschreibung der Information zulassen.

    Dementsprechend ist ein Buch natürlich analog, weil ich es nicht vollständig durch Zahlen beschreiben kann, während der Text in dem Buch schon immer digital war. Wobei ein Buch natürlich mehr Inhalt als den digitalen Text haben kann, wie z.B. Bilder oder verschnörkelte Anfangsbuchstaben. Diese sind analog, weil ich sie zwar beliebig genau mit Zahlen approximieren kann aber nie vollständig erfassen.

    Des Weiteren sind digital gespeicherte Bilder natürlich erst ein mal Digital. Aber die in ihnen enthaltenen Information ist eigentlich analog, weswegen verlustbehaftete Komprimierung ja erst möglich wird. (Schwierig wird’s mit dann mit Bildern von Text, da ist digitale Information analog kodiert und wiederum in einem digitalen Medium gespeichert).

    Ist jetzt das Gehirn jetzt digital? Schwer zu sagen, es sind zwar diskrete Impulse, aber inwiefern das Schaltverhalten von einzelnen Neuronen ein diskretes, digital beschreibbares Verhalten hat oder doch von kontinuierlichen Zustandsübergängen abhängt, kann ich nicht beurteilen. Hier unterschieden sie sich viel zu sehr von künstlichen, neuronalen Netzen, die zwar zeitdiskret, aber mit annähernd analogen Signalen arbeiten.