Топоркова О.М. Информатика - файл n1.doc

приобрести
Топоркова О.М. Информатика
скачать (1710.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1711kb.26.08.2012 21:38скачать
Победи орков

Доступно в Google Play

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   30

3. СИГНАЛ КАК МАТЕРИАЛЬНЫЙ НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ

3.1. Виды сигнала



Сигнал может быть дискретным и непрерывным (аналоговым).

Дискретный сигнал слагается из счетного множества (т.е. такого множества, элементы которого можно пересчитать) элементов (говорят – информационных элементов).

Например, дискретным является сигнал «кирпич» (см. выше). Он состоит из следующих двух элементов (это синтаксическая характеристика данного сигнала): красного кольца на белом фоне, красного прямоугольника внутри кольца.

Именно в виде дискретного сигнала представлена та информация, которую сейчас осваивает читатель. Можно выделить следующие ее элементы: разделы (например, «Информатизация общества»), подразделы (например, «Виды сигнала»), абзацы, предложения, отдельные фразы, слова и отдельные знаки (буквы, цифры, знаки препинания и т.д.).

Последний пример показывает, что в зависимости от прагматики информации можно выделять разные информационные элементы.

В самом деле, для лица, изучающего информатику по данному учебному пособию важны более крупные информационные элементы, такие как разделы, подразделы, отдельные абзацы. Они позволяют ему легче ориентироваться в структуре материала, лучше его усваивать и готовиться к экзамену.

Для того, кто готовил данный методический материал, помимо указанных информационных элементов, важны также и более мелкие, например, отдельные предложения, с помощью которых излагается та или иная мысль и которые реализуют тот или иной способ доступности материала.

Для издателя важны еще более мелкие детали, например, такие характеристики отдельных символов, как их размер, стиль и т.д., поскольку существуют определенные правила подготовки печатного текста.

Набор самых «мелких» элементов дискретного сигнала называется алфавитом, а сам дискретный сигнал называют также сообщением.

Непрерывный сигнал – отражается некоторой физической величиной, изменяющейся в заданном интервале времени. В виде непрерывного сигнала представлена настоящая информация для тех студентов – потребителей, которые посещают лекции по информатике и через звуковые волны (иначе говоря, голос лектора), носящие непрерывный характер, воспринимают материал.

Как мы увидим в дальнейшем, дискретный сигнал лучше поддается преобразованиям, поэтому имеет преимущества перед аналоговым. В то же время, в технических системах преобладает аналоговый сигнал.

3.2. Преобразования сигнала



Для преобразования аналогового сигнала в дискретный используется процедура, которая называется квантованием. Различают два вида квантования – по времени и по уровню (дискретизацию).

Квантование по времени – замена непрерывной (по времени и по уровню) функции x(t) (рис. 3.1а) некоторым множеством непрерывных (по уровню) функций x(ti) (на рис. 3.1б i = {1,2,3,4}).

x x

x(t3) x(t3)

x(t2) x(t4) x(t2) x(t4)

x(t1) x(t1)

x(t)

t1 t2 t3 t4 t t1 t2 t3 t4 t

а) б)
Рис. 3.1. Иллюстрация к квантованию по времени:

а) аналоговый сигнал x(t) до квантования;

б) дискретный (по времени) сигнал x(t) – результат квантования.
Очевидно, дискретизация связана с потерей информации. В самом деле, дискретный сигнал на рис. 3.1б не показывает, как ведет себя исходный сигнал в моменты времени, например, между t3 и t4. Иначе говоря, дискретизация связана с некоторой погрешностью , которая зависит от шага дискретизации t = ti – ti-1: при малых значениях шага дискретизации число точек замера высоко, и теряется мало информации; очевидно, картина обратная при больших шагах дискретизации. Погрешность дискретизации  в каждый момент времени t определяется по формуле:

(t) = x(t) – v(t), (3.1)

где v(t) – функция восстановления, которая по дискретным значениям восстанавливает x(t).

Виды дискретизации различаются по регулярности отсчетов:

Квантование по уровню - преобразование непрерывных (по уровню) сигналов x(ti) в моменты отсчета ti в дискретные. В результате непрерывное множество значений сигнала x(ti) в диапазоне от xmin до xmax преобразуется в дискретное множество значений xkуровней квантования (рис. 3.2). Шаг квантования x определяется по формуле:

x = xjxj-1 .

Можно сказать, что квантование по уровню – это измерение сигнала. В самом деле, по рис. 3.2б видно, что сигнал x(t1) составляет 0 уровней квантования (k = 0), а сигнал x(t4) – 2 уровня квантования (k = 2).

x(t) x(t)


x2
x(t3) xmax x(t3)

x
x1

xmin
(t2) x(t4) x(t2) x(t4)

x(t1) x(t1)



t1 t2 t3 t4 t t1 t2 t3 t4 t

а) б)
Рис. 3.2. Иллюстрация к квантованию по уровню:

а) аналоговые по уровню (но дискретные по времени) сигналы x(ti) до квантования;

б) квантованные по уровню сигналы x(ti).
При квантовании по уровню не всегда сигнал x(ti) совпадает с уровнем квантования (см. сигнал x(t2) на рис. 3.2б). В таком случае поступают одним из следующих способов:

  1. x(ti) отождествляют с ближайшим значением (в нашем примере – с x2);

  2. x(ti) отождествляют с ближайшим меньшим (или большим) значением. Тогда при отождествлении с ближайшим большим значением сигнал x(t2) отождествится с x2 независимо от того, насколько близко он к этому уровню квантования находится. При отождествлении с ближайшим меньшим значением сигнал x(t2) отождествится с x1 также независимо от того, насколько близко он к этому уровню квантования находится.

Очевидно, и при квантовании по уровню возникает погрешность квантования (xk):

(xk) = x(ti) - xk. (3.2)

Погрешность квантования по уровню тем меньше, чем меньше шаг квантования.

Виды квантования по уровню:

  1. равномерное, когда диапазон изменения сигнала разбивается на m одинаковых частей. Тогда, зная размер шага квантования, для представления xk достаточно знать число k.

  2. неравномерное, когда диапазон изменения сигнала разбивается на m различных частей.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   30


3. СИГНАЛ КАК МАТЕРИАЛЬНЫЙ НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации