Теория алгоритмов и программ — Практика
Передача информации производится с помощью сигналов, а самим сигналом является изменение некоторой характеристики носителя с течением времени. При этом в зависимости от особенностей изменения этой характеристики (т.е. параметра сигнала) с течением времени выделяют два типа сигналов: непрерывные и дискретные .
Сигнал называется непрерывным (или аналоговым), если его параметр может принимать любое значение в пределах некоторого интервала
Если обозначить Z- значение параметра сигнала, at- время, то зависимость Z(t) будет непрерывной функцией (рис.1.2,а).
Примерами непрерывных сигналов являются речь и музыка, изображение, показание термометра (параметр сигнала — высота столба спирта или ртути — имеет непрерывный ряд значений) и пр.
Сигнал называется дискретным, если его параметр может принимать конечное число значений в пределах некоторого интервала.
Пример дискретных сигналов представлен на рис. 1.2,б. Как следует из определения, дискретные сигналы могут быть описаны дискретным и конечным множеством значений параметров . Примерами устройств, использующих дискретные сигналы, являются часы (электронные и механические), цифровые измерительные приборы, книги, табло и пр.
Принципиальным и важнейшим различием непрерывных и дискретных сигналов является то, что дискретные сигналы можно обозначить, т.е. приписать каждому из конечного чисел возможные значения сигнала знак, который будет отличать данный сигнал от другого.
Знак — это элемент некоторого конечного множества отличных друг от друга сущностей.
Природа знака может любой — жест, рисунок, буква, сигнал светофора, определенный звук и т.д. Природа знака определяется носителем сообщения и формой представления информации в сообщении.
Вся совокупность знаков, используемых для представления дискретной информации, называется набором знаков.
Таким образом, набор есть дискретное множество знаков.
Набор знаков, в котором установлен порядок их следования, называется алфавитом.
Следовательно, алфавит — это упорядоченная совокупность знаков. Порядок следования знаков в алфавите называется лексикографическим. Благодаря этому порядку между знаками устанавливаются отношения «больше-меньше»: для двух знаков ξ и ψ принимается, что ξ < ψ, если порядковый номер у ξ, в алфавите меньше, чем у ψ.
Знаки, используемые для обозначения фонем человеческого языка, называются буквами, а их совокупность — алфавитом языка.
Таким образом, понятия «знак», «буква» и «символ» нельзя считать тождественными, (хотя весьма часто различия между ними не проводят, поэтому в информатике существуют понятия «символьная переменная», «кодировка символов алфавита», «символьная информация» — во всех приведенных примерах вместо термина «символьный» корректнее было бы использовать «знаковый» или «буквенный».)
Понятия знака и алфавита можно отнести только к дискретным сообщениям.
ТАиП — Практика: 3. Формы представления информации
Сигнал-способ передачи информации.
Сигнал — физический процесс, имеющий информационное значение. Он может быть непрерывным или дискретным.
Аналоговый сигнал-сигнал, непрерывно изменяющийся по амплитуде и во времени (плавно меняющееся напряжение, ток или температура).
Сигнал называется дискретным, если он может принимать лишь конечное число значений в конечном числе моментов времени (дискретный – не непрерывный).
Сигналы, несущие текстовую, символическую информацию, дискретны.
Аналоговые сигналы используют, например, в телефонной связи, радиовещании, телевидении.
Выбор временного интервала называют временным шагом дискретизации, а сам процесс представления какой-либо величины в виде последовательного ряда ее отдельных (дискретных) значений называют дискретизацией.
Сигналы, передаваемые в электрической форме, обладают множеством достоинств:
- не требуют движущихся механических устройств, медленных и подверженных поломкам:
- скорость передачи электрических сигналов приближается к максимально возможной скорости света:
- электрические сигналы легко обрабатывать, сравнивать и преобразовывать с помощью электронных устройств, отличающихся чрезвычайно высоким быстродействием.
2. Приведите примеры информации с указанием ее носителя. Какого типа сигнал передает эту информацию?
2. Подумайте, каким образом можно поставить в соответствие тексту «Я помню чудное мгновенье» какое-либо цифровое выражение. Вы можете это сделать, так как текстовая информация дискретна (можно «подсмотреть» в параграфе о кодировании информации).
В информатике и технике под термином «сигнал» понимают любой процесс, несущий информацию. Он может иметь произвольную физическую природу: механическую (движение, давление), тепловую, световую, электрическую, акустическую.
Среди параметров процесса выбираются один или несколько, значения которых должны нести информацию. Такими параметрами могут быть длительность, амплитуда, частота, яркость, цвет и т. д. Не обязательно, чтобы физически различные значения выбранного параметра соответствовали различной информации.
F Например, в сигнализации на транспорте информационный смысл имеют три значения цвета светофора: красный, желтый, зеленый. Разные оттенки красного или зеленого не играют роли. Напротив, в дизайне, а особенно в живописи различные оттенки играют решающую роль. Вся живопись и построена на игре оттенков.
Если выбранные информационные значение образуют дискретное множества, сигнал называется дискретным и ли цифровым. Цифровым он называется потому, что можем поставить в соответствие число.
Сигнал в его простейшей форме может принимать два дискретных и вполне определенных значения. Например, на сигнальной башне огонь есть огня нет. Если костер на башне жгут постоянно или не зажигают вовсе, то нет никакой возможности узнать, например, когда же вторгся неприятель. Вот почему не бывает сигнала, принимающего только одно дискретное значение.
| Виды классификации информации | ||
| По способам восприятия | По форме представления | По общественному значению |
| Визуальная Аудиальная Тактилная Обонятельная Вкусовая | Текстовая Числовая Графическая Музыкальная Комбинированная | Массовая: обыденная; общественно-политическая; эстетическая Специальная: научная; производственная; техническая; управленческая Личная: знания; умения; интуиция |
Носители информации. Знаки и сигналы — Виды и свойства информации
Формы представления информации
Приведем пример. Процессы для передачи информации – волновые (звук, радио, свет), параметры сигнала – частота, амплитуда и фаза волны (например, высота, громкость и фаза звука).
Различают аналоговые, дискретные, квантованные и цифровые сигналы, которые, в свою очередь, могут быть синхронными и асинхронными.
Гармоническое колебание – явление периодического изменения какой-либо величины, при котором зависимость от аргумента имеет характер функции синуса или косинуса. Например, гармонически колеблется величина, изменяющаяся во времени следующим образом:
х(t) = Acos (ωt + φ),
где х – значение изменяющейся величины; t – время; А – амплитуда колебаний; ω – циклическая частота колебаний; (ωt + φ) – полная фаза колебаний; φ – начальная фаза колебаний.
Гармонический сигнал – это гармонические колебания, со временем распространяющиеся в пространстве, которые несут в себе информацию или какие-то данные и описываются уравнением
где А – амплитуда сигнала; – фаза гармонического сигнала; t – время; ω – циклическая частота сигнала; φ0 – начальная фаза сигнала.
Рис. 1.3. Непрерывный гармонический сигнал
Так, аналоговый электрический сигнал, снимаемый с термопары, несет информацию об изменении температуры. Сигнал с микрофона – о мгновенных изменениях давления в звуковой волне.
Возможность точного воспроизведения такого представления зависит от интервала времени Δt между отсчетами Si Согласно теореме Котельникова сигнал может быть точно воспроизведен, если
где Fmax – наибольшая частота спектра сигнала.
Рис. 1.4. Дискретный сигнал
Рис. 1.5. Квантованный сигнал
Рис. 1.6. Цифровой сигнал
