Зачастую получаемый непосредственно от источника сигнал представлен в форме непрерывно меняющегося по значению напряжения либо тока (пример: характер электрического сигнала, соответствующий телефонным, телевизионным и другим видам сообщений). Для передачи таких сообщений по линии связи или для их обработки могут быть использованы две формы: аналоговая или цифровая. Аналоговая форма предусматривает оперирование всеми значениями сигнала, цифровая форма — отдельными его значениями, представленными в форме кодовых комбинаций.
Преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую выполняется в устройстве, называемом аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Тут можно выделить следующие процессы: дискретизацию, квантование, кодирование.
Преобразование в цифровую форму осуществляется над сигналом, представленным в форме меняющегося во времени напряжения. Процесс дискретизации заключается в том, что из непрерывного во времени сигнала выбираются отдельные его значения, соответствующие моментам времени, следующим через определенный временной интервал Т.
Операция квантования- смысл состоит в округлении значений аналогового напряжения, выбранных в тактовые моменты времени. Как и всякое округление, процесс квантования приводит к погрешности (к ошибкам квантования) в представлении дискретных значений напряжения, создавая так называемый шум квантования.
Кодирование- смысл состоит в следующем: округление значения напряжения, осуществляемое при операции квантования, позволяет эти значения представлять числами - номерами соответствующих уровней квантования.
Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) это устройство для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал по величине, пропорциональной значению кода.
ЦАП применяются для связи цифровых управляющих систем с устройствами, которые управляются уровнем аналогового сигнала. Также, ЦАП является составной частью во многих структурах аналого-цифровых устройств и преобразователей.
ЦАП характеризуется функцией преобразования. Она связывает изменение цифрового кода с изменением напряжения или тока.
Схема ЦАП с суммированием напряжений: триггеры 1 ... n образуют регистр, в который помещаются двоичные числа, предназначенные для перевода в пропорциональные им значения напряжения на выходе. Напряжения с выходов триггеров передаются на выход ЦАП через операционный усилитель (ОУ), работающий в режиме взвешенного суммирования напряжений (аналогового сумматора).
Схема ЦАП с суммированием токов: вместо источника стабильного напряжения Е в данной схеме используются источники стабильного тока I. Если триггер находится в состоянии 1, ток I источника через открытый ключ втекает в резисторную матрицу, если триггер в состоянии 0, то открывается другой ключ, который замыкает источник.
ЦИФРОВА ГОЛОГРАФІЯ
Словосполучення «Цифрова голографія» вказує на те, що практична реалізація голографічного методу запису і відтворення інформації здійснюється не у фізичному експерименті, а за допомогою моделювання вказаних процесів чисельними методами з використанням обчислювальної техніки.
Цифрова голографія, як сучасний науково-технічний напрям, має свої власні технічні проблеми і складнощі, але принципова ситуація, пов'язана з використанням і застосуванням даного напряму, сформувалася ще на початку сімдесятих років ХХ століття. Цей погляд на цифрову голографію, викладений Ю.Н.Денисюком у передмові до монографії «Цифрова голографія», не втратив свого принципового значення і в даний час. Приводимо його у скороченому вигляді.
«Сотні дослідників детально і всесторонньо вивчають голографічний процес і чинники, що впливають на якість голограми і відновленого нею зображення. Проте голографічний експеримент і по теперішній час залишається тонким фізичним експериментом, що вимагає унікального устаткування і великої майстерності від експериментаторів, - дуже багато чинників впливають на хід процесу отримання голограми і, кінець кінцем, на її якість:
· нерівномірність променистого потоку в січенні пучка спотворює розподіл інтенсивності випромінювання в площині голограми;
· фазові неоднорідності деталей оптичної системи, дефекти фотошару, неоднорідності протікання фотохімічного процесу спотворюють фронти предметної і опорної хвиль;
· дефекти фотоемульсійного шару безпосередньо відбиваються на якості фотошару;
· вібрації установки знижують роздільну здатність голограми.
Сукупна дія несприятливих чинників приводить до того, що спотворюється мікроструктура голограми, безповоротно втрачається частина інформації, а разом з нею і надія на отримання високоякісного відновленого зображення. У детальному аналізі мікроструктури голограми, у встановленні характеру і ступеня схильності її малюнка до дії руйнуючих чинників лежить ключ до вирішення проблеми підвищення якості голографування.
Практика наукових досліджень показує, що в тих випадках, коли складність і взаємозв'язок фізичних процесів не дозволяють в чистому вигляді аналізувати протікання одного з них, можна з успіхом використовувати математичне моделювання, при якому за рахунок розумного абстрагування від неіснуючих чинників вдається виділити потрібний процес і прослідкувати його хід.
З цієї точки зору цифрова голографія може розглядатися зокрема як метод моделювання голографії фізичної. Вона несе з собою великі можливості могутнього і гнучкого машинного аналізу процесу формування голограми, з одного боку, а з іншого – можливості органічного стикування обчислювальної ланки моделі з реальними фізичними ланками на рівні початкового зображення, голограми і відновленого зображення.»
З погляду Ю.Н. Денисюка до моменту виходу цитованого видання (1976 р.) виявилися наступні перспективні застосування методів цифрової голографії:
· «розрахунок на ЕОМ заданих (зокрема оптимальних) голографічних фільтрів для здійснення просторової фільтрації об'єктів, форма яких відома заздалегідь;
· відновлення зображень з голограм, отриманих неоптичними засобами (акустичними, радіолокаціями і ін.);
· візуалізація умовних зображень неіснуючих предметів, наприклад, розрахованих на ЕВМ двовимірних і тривимірних математичних функцій і так далі»
Розглянемо основні етапи голографічного процесу, що реалізовує голографічний метод запису і відтворення хвильового поля.
Запис хвильового поля:
· формування інтерференційної картини із заданою об'єктною хвилею;
· реєстрація інтерференційної картини.
