Ist ein Signal nicht digital, muss es logischerweise analoger Natur sein. Aber was genau steckt hinter diesem Begriff, der auch außerhalb von technischen Abläufen durchaus gebräuchlich ist?
Die Herleitung aus dem Griechischen fördert gleich mehrere Eigenschaften zutage, die tatsächlich auch auf unsere analogen Audiosignale zutreffen:
- „Analog“ im allgemeinen Sprachgebrauch: ähnlich, gleichartig, entsprechend
- „Analog“ im wissenschaftlichen Sinn: stufenlos, kontinuierlich.
Ähnlichkeiten von Signalen
Um die stets gleichartige, ähnliche Erscheinungsform zu zeigen, denken wir uns eine alltägliche Signalkette: Eine Schallquelle wird über ein Mikrofon auf Tonband aufgezeichnet und zur Kontrolle direkt „Tape-Return“ auf einem Lautsprecher abgehört.
Ob als geladene Magnetpartikel, Druckschwankungen in der Luft oder elektrischer Strom, unabhängig des physikalischen Zustands behalten analoge Signale eine unverkennbare Übereinstimmung und bleiben stets ähnlich.
Dass wir nie eine exakte Kopie erhalten und damit von „genau gleich“ sprechen können, verhindern „nichtlineare Verzerrungen“ in Form kleiner Fehler in Frequenz, Phase und Pegel. So ist etwa der Membran am Mikrofon zu träge, um feinste Schwingungen umzuwandelnd oder die Bandmaschine färbt den Klang durch Sättigungseffekte. Hochwertiges Equipment vorausgesetzt, müssen wir diese Veränderungen jedoch nicht fürchten und können sie sogar als gewollt klangfärbend einsetzen.
Kontinuität und Stufenlosigkeit
Das zweite Merkmal analoger Signale ist ein zu jedem Zeitpunkt definierter und (theoretisch) unendlich genauer Wert. Oder anders gesagt, entgegen digitalen Signalen existieren weder Lücken noch feste Raster oder sprunghafte Wertewechsel. Diese Unterschiede offenbaren sich deutlich, wenn wir beide Wellenformen direkt miteinander vergleichen:
Nehmen wir es noch etwas genauer und betrachten nur die tatsächlich aufgenommen digitalen Daten, reduziert sich die Grafik auf einzelne, fixe Werte, die nur zu bestimmten Zeitpunkten existieren. Dazwischen bleibt das Signal unbestimmt und nur bei Bedarf annähernd genau errechnet.
Beispiele
Gamepad
An einem modernen Gamepad gibt es üblicherweise zwei Arten von Steuermöglichkeiten, ein direktionales, digitales Steuerkreuz namens „D-Pad“ sowie den „Analogstick“. Wie sich aus den Bezeichnungen erahnen lässt, sendet das D-Pad nur digitale Signale wie „1/0“, „An/Aus“ oder „Ja/Nein“, die bei einem Autorennspiel etwa in Steuersignale wie „Vollgas, Vollbremsung, Lenkrad hart Links und hart Rechts“ umgesetzt werden und zu einem eher ruppigen Fahrverhalten führen.
Nutzen wir hingegen den analogen Stick, sind auch Zwischenschritte sowie Kombinationen mehrere Befehle möglich. In der Mittelstellung sendet der Sensor eine Null, dann stufenlos ansteigende Werte, bis der Vollanschlag erreicht ist. Wie auch im echten Leben lässt sich unser Fahrzeug sanft beschleunigen und angepasst in die Kurve steuern.
Messwerte
Ob Uhrzeit, Temperatur oder Geschwindigkeit, dargestellt auf einer digitalen Anzeige zeigt diese uns schnell und eindeutig den aktuellen Messwert. Die Genauigkeit beziehungsweise die gewählte Auflösung variiert dabei zwischen mehreren Nachkommastellen bis hin zu lediglich ganzen Zahlen. In jedem Fall ist das Ergebnis gerundet oder unvollständig und wechselt sprunghaft zwischen den einzelnen Werten.
Solch ein Verhalten liegt analoge Instrumenten fern. Treten wir aufs Gaspedal, dreht sich die Tachonadel kontinuierlich weiter oder die Flüssigkeit im Thermometer passt sich sanft fließend der aktuellen Temperatur an. Mit dem richtigen Mess- und Vergrößerungswerkzeug ausgestattet, können wir den Wert sogar nahezu beliebig genau bestimmen.