Quelltext der Seite Signal

{{Dieser Artikel|behandelt das akustische, elektrische und optische Zeichen. Weiteres siehe [[Signal (Begriffsklärung)]].}}

Ein '''Signal''' ({{laS|''signalis''}} ‚dazu bestimmt‘, {{lang|la|''signum''}} ‚ein Zeichen‘) ist ein [[Zeichen]] mit einer bestimmten Bedeutung, die das Signal durch Verabredung oder durch Vorschrift erhält. Eine [[Information]] kann durch ein Signal transportiert werden. Dazu benötigt man einen Sender und einen Empfänger (vgl. das [[Funksignal]] in der [[Nachrichtentechnik]]). Ohne technische Hilfsmittel kommt man bei der direkten menschlichen [[Kommunikation]] aus, dort können (oft nonverbale) Signale verschiedene Aufforderungen bedeuten.

[[Datei:Wasserrettung flaggen.jpg|mini|hochkant=1.2|Nutzsignal in der Wasserrettung: „Hier ist das Baden gefährlich“]]

== Allgemeines ==
Ein Signal enthält im Allgemeinen eine Bedeutung und kann zur Übertragung einer [[Nachricht]] genutzt werden. Es ist nur dann von Nutzen, wenn der Empfänger einen definierten Sinn darin erkennt, über einen geeigneten [[Sensor]] verfügt und den [[Informationsgehalt]] entsprechend auswerten kann. Ein Gerät oder Gegenstand zur Signalerzeugung ist ein ''[[Signalgerät]]'' (Signalmittel).

Wird ein Signal zur Auswertung von Information genutzt, nennt man es ''Nutzsignal''. Behindert es die Übertragung nützlicher Information, so heißt es ''[[Störsignal]]'': In diesem Fall enthält es selbst keine verwertbare Information.

Die Abgrenzung von ''technischen'' und ''nicht-technischen'' Signalen ist nicht in jedem Fall vollkommen eindeutig herzustellen. Ein nicht-technisches Signal aus dem Bereich Verkehrswesen ist ein Polizist, der mit Handzeichen den Verkehr regelt. Und ein technisches Signal aus dem Bereich Kommunikation ist das Signal in der Telefonleitung. ''Lichtsignal'' und ''Tonsignal'' lassen sich nach den verschiedenen Quellen eindeutig voneinander unterscheiden. Bekannte Quelle für ein Lichtsignal ist die Beleuchtung für Notausgänge ([[Piktogramm]]).

Allgemein ist ein Signal eine reale zeitlich veränderliche Größe deren Wesen die Information ist. Im technisch-physikalischen Zusammenhang ist es eine Wirkung, welche von einem physikalischen Objekt ausgeht und sich mathematisch als eine [[Funktion (Mathematik)|Funktion]] beschreiben lässt (beispielsweise ein elektrischer Spannungsverlauf über der Zeit).

Unter dem Begriff [[Signalverarbeitung]] sind Bearbeitungsschritte zusammengefasst, die das Ziel haben, [[Information]]en aus einem (empfangenen bzw. gemessenen) Signal zu extrahieren oder Informationen für die Übertragung von einer Informationsquelle zu einem Informationsverbraucher vorzubereiten.

== Signal in der Nachrichtentechnik ==
Ein Fachgebiet, das sich mit dem Begriff ''Signal'' besonders auseinandersetzt, ist die [[Nachrichtentechnik]], ein Bereich der [[Elektrotechnik]]. Von einem Signal spricht man, wenn man einer [[Messgröße|messbaren physikalischen Größe]] wie z.&nbsp;B. einer [[Elektrische Spannung|elektrischen Spannung]], einem [[Schalldruck]] oder einer [[Elektrische Feldstärke|Feldstärke]] eine Information zuordnet. Diese Information kann aus der Messung eines physikalischen Prozesses stammen, wie zum Beispiel der Messung einer Temperatur. Die Information kann einem Signal auch durch ein technisches [[Modulation (Technik)#Verfahren|Modulationsverfahren]] aufgeprägt werden, um durch ein Signal beliebige Informationen an eine geeignete Empfangseinrichtung zu übertragen. Im Allgemeinen ändern Signale ihren Betrag als Funktion der Zeit und einer weiteren informationstragenden Größe. Weiterhin sind Signale in allgemeiner Darstellung dimensionslos, haben also keine bestimmte [[Maßeinheit]]. Die Zuordnung der Information zu einem Signal ist zunächst willkürlich, sodass die Information im Allgemeinen nur sinnvoll ausgewertet werden kann, wenn die Eigenschaften der Quelle des Signals bekannt sind.

Eine analoge Informationsübertragung kann durch Modulation einer hochfrequenten [[Träger (Nachrichtentechnik)|Trägerwelle]] erfolgen, sodass das Signal durch Veränderung der [[Amplitude]] oder der [[Frequenz]] der Trägerwelle entsteht; man spricht dann von [[Amplitudenmodulation]] bzw. [[Frequenzmodulation]].

Signale, die keinen kontinuierlichen Zeitverlauf besitzen, nennt man ''zeitdiskret''. Falls in physikalischen Systemen die Zeit kontinuierlich abläuft, sind nur die von einem Messsystem beobachteten Zustandsgrößen (Werte des Signales zu bestimmten Zeitpunkten) zeitdiskret. Kann die messbare Größe nur endlich viele Werte annehmen, im Extremfall nur zwei wie {an, aus}, {hell, dunkel} oder {0, 1}, so spricht man von einem ''wertdiskreten'' oder n-nären (im Falle von zwei Werten binären) Signal. Ein gleichzeitig zeitdiskretes und wertdiskretes Signal wird als [[Digitalsignal]] bezeichnet. Im Gegensatz dazu bezeichnet man als [[Analogsignal]] ein Signal, dessen informationstragende Größe [[Stetige Funktion|stetig veränderliche]] Werte annehmen kann.

Beispiele für Signale in der Nachrichtentechnik sind das [[Zeitzeichensender|Zeitsignal]] oder in der Fernseh- und [[Videotechnik]] das [[Fernsehsignal]].

Als Signal bezeichnet man außerdem elektrische Wechselspannungen, die aus [[Signalgenerator]]en stammen. Sie weisen einen charakteristischen Zeitverlauf auf und können außer zu Modulations- auch zu Steuerungs-, Test- und Messzwecken eingesetzt werden.

=== Theoretisches Modell ===
Das Modell eines Signals ist die [[reelle Funktion]], die jedem Punkt der reellen Achse als Zeitstrahl einen reellen Wert zuweist. Möchte man auch räumliche Aspekte oder Variationen in weiteren Parametern in den Signalbegriff einbeziehen, wie es in der digitalen [[Bildbearbeitung]] geschieht, so modelliert man das Signal als Funktion mit dem [[Vektorraum|linearen Raum]] ℝ<sup>d</sup> oder einer Teilmenge davon als [[Definitionsbereich]]. Den Fall ''d''&thinsp;=&thinsp;1 assoziiert man mit zeitabhängigen Signalen, den Fall ''d''&thinsp;=&thinsp;2 mit ortsabhängigen Signalen.

Die [[Zielmenge]] muss ebenfalls nicht auf eine Dimension eingeschränkt zu bleiben. Verfolgt man die Entwicklung mehrerer Größen gleichzeitig, so bildet das ''N''-Tupel der Messwerte einen Punkt in einem linearen Raum ℝ<sup>''N''</sup>.

Ist der Definitionsbereich [[Diskrete Topologie|diskret]], besteht er also aus isolierten Punkten, so nennt man das Signal ebenfalls ''diskret''. Für die Signaltheorie relevant sind dabei endliche Mengen und reguläre [[Gitter (Mathematik)|Gitter]] im ℝ<sup>''d''</sup>, wie z.&nbsp;B. die Menge ℤ<sup>''d''</sup> oder skalierte Varianten davon. (Jedes reguläre Gitter im ℝ<sup>''d''</sup> ist gegeben durch einen Aufpunkt O, meist der Nullpunkt, und eine [[Basis (Vektorraum)|Basis]], meist eine skalierte Instanz der kanonischen Basis.)

Ist zusätzlich zum diskreten Definitionsbereich der Wertevorrat eine endliche Menge, z.&nbsp;B. eine endliche Teilmenge des ℝ<sup>''N''</sup>, so nennt man das Signal ''digital'', denn die endlich vielen Elemente können durch Bitfolgen aus {0,1}<sup>''M''</sup> für ein genügend großes ''M ''aufgezählt werden. Ein ''elementares'' digitales Signal ist eine Funktion auf einem Gitter, die in die Menge {0,1} bzw. die der Wahrheitswerte {wahr, falsch} oder die der Zustände {an, aus} abbildet. Über Tupel, d.&nbsp;h. Bitfolgen, von ''elementaren digitalen Signalen'' kann jede Form von [[Digitale Daten|digitalen Daten]] kodiert werden.

== Beispiele technischer Signale ==
[[Datei:Vorsignal zum Einfahrsignal Fridingen (2018).jpg|mini|Ein Formsignal zur Einfahrt in den [[Bahnhof Fridingen (b Tuttlingen)|Bahnhof Fridingen]]]]
=== Verkehrswesen ===
Im [[Verkehr]]swesen ist das Signal ein für den [[Verkehrsteilnehmer]] an der Strecke aufgestelltes Zeichen, das Regeln für die Benutzung des Verkehrsweges definiert, also z.&nbsp;B. Aussagen über Befahrbarkeit und Höchstgeschwindigkeit eines bestimmten Streckenabschnitts trifft. Man unterscheidet folgende Signale:
* bei der [[Eisenbahnsignal|Eisenbahn]] für ortsfeste oder bewegliche meist fernbediente ''Formzeichen'' ([[Formsignal]]), fernbediente oder automatisch anzeigende ''Lichtzeichen'' ([[Eisenbahnsignal|Lichtsignal]]) oder ''Hand-'' und ''Schallzeichen'' als [[Rangieren#Signale für das Rangieren|Rangiersignale]]
* [[Ampel]] (in Deutschland ''Lichtsignalanlage'') im Straßenverkehr ([[Eisenbahnsignal|Lichtsignal]], ohne Ton)
* Tonsignal an [[Lichtsignalanlage#Sonderbauformen|Bedarfsampeln]] für Fußgänger
* Signale nach der [[Verordnung über den Bau und Betrieb der Straßenbahnen|BOStrab]] ([[Straßenbahnsignale in Deutschland|Lichtsignal]] ohne Ton)
* i.&nbsp;w.&nbsp;S. [[Sondersignal]]e von Fahrzeugen mit [[Wegerecht (Straßenverkehrsrecht)|Wegerecht]] (Licht- und [[Akustiksignal]])

=== Tontechnik ===
{{Hauptartikel|Audiosignal}}Für die Übertragung eines (elektrischen) Tonsignals im Sinne der [[Tontechnik]] hat der [[Lautsprecher]] weltweite Verbreitung gefunden. Mehrere Tonsignale lassen sich ggf. als [[Akkord]] (unterschiedliche Signale gleichzeitig) oder als [[Melodie]] (Abfolge von Signalen) wahrnehmen. Quellen für Tonsignale sind: [[Mikrofon]] mit [[Verstärker (Elektrotechnik)|Verstärker]], [[Musikinstrument]], Tonwiedergabegeräte (z.&nbsp;B. [[CD-Spieler]], [[Plattenspieler]] etc.), Synthesizer (z.&nbsp;B. [[Soundkarte]]).

=== Messtechnik ===
Als [[Messsignal]] bezeichnet man eine physikalische Größe, die der zu messenden Größe eindeutig zugeordnet ist<ref>[[DIN 1319]]-1:1995-01, Nr. 2.6</ref>. Das Messsignal ist in der Regel zeitlich veränderlich. Im Zusammenhang mit Messeinrichtungen unterscheidet man zwischen Eingangs- und Ausgangssignal. Das Ausgangssignal kann eine [[Anzeige (Technik)|Anzeige]] sein oder ein vorzugsweise [[elektrisches Signal]] in Form eines [[Analogsignal|Analog-]] oder [[Digitalsignal|Digitalsignals]].

Beispiel: Wenn die Frequenz einer akustischen Schwingung zu messen ist, wird das Messsignal eine elektrische [[Wechselspannung]] sein.

=== Computer ===
In der [[Informationstechnik]] bezeichnet man zwei unterschiedliche Dinge als ''Signal'':
* eine kurze, vordefinierte [[Signal (Computer)|Nachricht]] an ein Computerprogramm
* eine [[Funktion (Programmierung)|Funktion]] einer [[Klasse (objektorientierte Programmierung)|Klasse]], die keinen Funktionsrumpf hat und mit einem ''Slot'' verbunden werden kann, siehe [[Signal-Slot-Konzept]].

=== Militär ===
[[Datei:Red Ball Express Regulating Point.jpg|mini|hochkant=1.5|Einweiser für Fahrzeuge bei der Operation [[Red Ball Express]]]]

Im Militärwesen verwendet man Signale, um freundlichen oder feindlichen Truppen Informationen zukommen zu lassen; siehe auch: [[Erkennungssignal]], [[Signalmittel]], [[Flaggenalphabet|Flaggensignal]], [[Schamade]].

=== Flughafen ===
An Flughäfen werden sogenannte [[Marshaller]] (Einwinker) eingesetzt, um Flugzeuge zu ihren gekennzeichneten Parkpositionen ({{enS|''parking spots''}}) zu lotsen. Eine verbale Kommunikation zwischen Marshaller und Pilot ist dagegen gewöhnlich nicht möglich. Daher muss die Verständigung mit den [[Pilot]]en durch standardisierte [[Einwinkzeichen]] (Leuchtstäbe) erfolgen.

=== Optische Telegraphie ===
Im frühen 19. Jahrhundert wurde [[Optische Telegrafie|optisch telegrafiert]], d.&nbsp;h. die Information wurde durch die Stellung von Telegrafenarmen übertragen.

=== Sicherheit ===
Als [[Notsignal]] oder [[Warnsignal]] werden im Gebirge oder auf See [[Signalrakete]]n verwendet, aber auch der [[Morsezeichen|Morse-Code]] für SOS „kurz-kurz-kurz-lang-lang-lang-kurz-kurz-kurz“ {{Morse|sos}}

''Signalwesten'' werden in verschiedenen Berufsbereichen getragen, um Fußgänger in besonderen Situationen deutlich sichtbar zu machen: am [[Flughafen]] oder am [[Hafen]], in [[Baustelle]]n oder bei einer Panne am Fahrzeug.

== Signale für die Wahrnehmung durch Lebewesen ==
=== Signale für die Wahrnehmung durch den Menschen ===
Signale für die Wahrnehmung durch den Menschen sind so beschaffen, dass einer der [[Sinn (Wahrnehmung)|Sinne]] des Menschen diese wahrnehmen kann, beispielsweise als [[Signalfarbe]] oder [[Klingelton]]. Sie können einen bestimmten Zweck haben, z.&nbsp;B. als [[Warnsignal]] oder eine Information enthalten wie z.&nbsp;B. über die „freie Fahrt“ an einer grün leuchtenden [[Verkehrsampel]].

In diesem Sinne werden in der Schweiz die Verkehrszeichen als [[Verkehrszeichen|Strassensignale]] bezeichnet.

Signale für die Wahrnehmung durch den Menschen können im Ursprung [[Elektrotechnik|elektrotechnisch]], [[chemisch]]en oder [[Körpersprache|körpersprachliche]] generiert sein. z.&nbsp;B. bei einer [[Gestik|Geste]].

=== Konditionierung ===
{{Siehe auch|Konditionierung}}
Auch im Umgang zwischen Mensch und Tier sind Signale üblich (vgl. [[Dressur]]), so zum Beispiel bei [[Haushund|Hund]] oder [[Hauspferd|Pferd]]. Hierbei müssen die Schritte des Signalerkennens, der Signalauswertung und einer entsprechend [[Training|antrainierten]] [[Reiz-Reaktions-Modell|Reaktion]] vorher geübt werden.

=== Sozialwissenschaften ===
{{Siehe auch|Sozialwissenschaften}}
Ein ''politisches Signal'' ist eine Handlung, von deren [[Vorbild]]- und anderer Wirkung oder deren [[kultur]]ell [[Implikat|implizierten]] Bedeutungen eine Beeinflussung der [[Akteur]]e eines [[Politisches System|politischen Systems]] erwartet wird.

=== Pflanzen und Tiere ===
In Lebewesen findet die [[Signaltransduktion|Signalübertragung]] hauptsächlich durch [[Botenstoff]]e und elektrische Ladungen ([[Nervenzelle]]n) statt. Auf „Signalfälschung“ beruht das Phänomen der [[Mimikry]].

== Quellen ==
<references />

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
{{Commons}}
{{Wikiquote}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4054936-7}}

[[Kategorie:Signal| ]]