Ответы:
Я предполагаю, что вы не намекаете на более глубокую философскую дискуссию об информации, силе и энтропии, но вы просто заинтересованы в практических аспектах.
Проще говоря, цифровые схемы должны измерять вход, оцифровывать его, проходить через какую-то обработку и затем снова преобразовывать выход в электрический сигнал. Цифровые схемы не могут напрямую манипулировать аналоговыми электрическими сигналами. У вас изначально есть дополнительная задержка из-за преобразования сигнала.
Вы можете перестать читать здесь, если это ответило на ваш вопрос.
С более философской / физической точки зрения почти во всех цепях вы фактически не пытаетесь манипулировать электрической энергией (это то, что делает силовая электроника), но вы пытаетесь манипулировать информацией. В этом случае, технически это совсем не так, что аналог быстрее цифрового. Почему? Что ж, пути аналоговых сигналов - это неортогональные информационные процессоры: идеального операционного усилителя или идеального буфера не существует, все имеет паразитные эффекты, от которых нужно фильтровать или иным образом избавляться. Особенно на очень высоких скоростях становится реальной проблемой даже построить провод, который надежно передает напряжение. Цифровая обработка отделяет электрический аспект от информации: после того, как она оцифровала свои входы, сигнал существует как очень чистая форма информации.
Даже если вы оштрафованы за два этапа преобразования, между вашим АЦП и ЦАП вы можете использовать множество приемов обработки, чтобы ускорить скорость обработки и обычно значительно превзойти производительность любого чисто аналогового процессора сигналов. Прекрасным примером этого является революция цифровых модемов в сотовых телефонах, которые сейчас работают на очень близком к теоретическому пределу обработки информации (десятки пДж / бит энергии), тогда как не так давно чисто аналоговые GSM-модемы требовали порядков величин. больше площади кремния, и я думаю, что на 5 или 6 порядков больше энергии для обработки.
Цифровые процессы по своей сути добавляют определенную задержку, поскольку событие, которое происходит между двумя тактами, не может быть обработано до следующего, и во избежание проблем с событиями, которые происходят очень близко к границам тактов, вещи часто разрабатываются так, чтобы события не вступят в силу до второго после них тактового цикла (попытка быстро решить, произошло ли событие до или после границы тактового цикла, часто оказывается на удивление трудной, даже если в любом случае можно было бы безопасно решить близкие вызовы; возможность отложить решение по дополнительному такту значительно облегчает жизнь). Однако обычно это лишь небольшая часть задержки, которая наблюдается во многих цифровых системах.
Большим фактором задержки цифровых систем является тот факт, что по разным причинам многие системы способны обрабатывать большие порции данных более эффективно, чем маленькие. Например, хотя можно было бы записывать поток стереофонических аудиоданных 44 кГц, прерывая процессор 88 200 раз / секунду, для этого потребуется, чтобы процессор остановил все, что он делал, 88 200 раз / секунду, сохранил все свои регистры, переключился на прерывание контекст, захват образца, переключение назад и т. д. Даже на вход и выход прерывания уходит всего лишь микросекунда, система будет тратить 22% своего времени на вход и выход из прерывания, а не делать что-либо полезное. Если бы система вместо этого использовала аппаратное обеспечение для буферизации групп по 512 выборок (по 256 от каждого канала) и уведомления процессора, когда каждая группа была готова,
Обратите внимание, что выборка групп по 256 выборок на канал может показаться не такой большой задержкой (она составляет около 6 мс), если сигнал проходит через несколько устройств и каждое вызывает такую задержку, задержки могут накапливаться. Кроме того, если на каком-либо из этапов, через которые проходит сигнал, используется какой-либо вид разделения времени, задержки могут быть переменными. Передача аудиоданных в реальном времени через канал, который иногда имел более длительную задержку, чем другие времена, вызывал бы заметное «искажение» или «искажение» каждый раз, когда задержка изменялась. Чтобы предотвратить это, некоторые системы помечают блоки аудиоданных меткой времени, указывающей, когда они были захвачены, и имеют конечного получателя цифровых данных, которые преобразуют их обратно в аналоговую форму, удерживают их до тех пор, пока не истечет определенное время с момента их захвата. , Если конечный получатель задерживает его до секунды после его захвата, то изменения в задержке в разных частях пути не будут влиять на результаты, если они не будут превышать одну секунду. Если предположить, что случайные короткие задержки при передаче будут частыми, но более длительные задержки будут редкими, то увеличение задержки до того, как конечный получатель выдаст звук, уменьшит частоту слышимых сбоев, но также означает, что звук не выйдет так скоро как могло бы быть иначе.
Кроме того, цифровые системы имеют тенденцию к тактированию - по сути, квантование времени, что означает, что цифровые события не распространяются до следующего времени часов.