3. Сигнал дискретизированный (или дискретный) во времени с непрерывным по размеру параметром (рис. 1.4).

4. Сигнал дискретизированный (или дискретный) во времени с квантованным по размеру параметром (рис. 1.5).

Сигнал, дискретизированный во времени (или дискретный) и непрерывный по размеру, равен непрерывному (или аналого­вому) сигналу в точке отсчета. Дискретный сигнал может ото­бражать любой аналоговый сигнал достаточно точно, если ин­тервал следования импульсов ∆t=l/(2F_max), где F_max — макси­мальная частота аналогового сигнала. Так, для речевого сигна­ла, содержащего частоты не выше 4000 Гц, достаточно 8 тыс. отсчетов в секунду, или 8 кГц. Телевизионный сигнал, имеющий ширину спектра до 6 МГц, можно полностью представить как 12 млн отсчетов в секунду, или 12 МГц.

Сигнал, дискретизированный во времени и квантованный по размеру, может отображать любой аналоговый сигнал, даже при условии дискретизации по времени импульсов ∆t<l/(2F_max), с погрешностью, равной уровню квантования размера. Следо­вательно, погрешность замены амплитуды сигнала дискретным уровнем можно сделать незначительной, значительно увеличив число уровней квантования.

Ставя в соответствие каждому уровню квантования коди­рованный сигнал, можно осуществить тем самым преобразова­ние, или кодирование^I аналогового сигнала в цифровой, или кодированный сигнал.

В этом случае кодирование можно определить как пред­ставление по определенным правилам дискретных сообщений в некоторые комбинации, составленные из определенного чис­ла элементов — символов. Эти элементы называются элемен­тами кода, а число различных элементов, из которых слагаются комбинации, — основанием кода. Например, если комбинации составляются из различных сочетаний только двух элементов 0 и 1, то это код с основанием два, или двоичный код. Правило кодирования обычно выражается кодовой таблицей, в которой каждому символу сообщения ставится в соответствие опреде­ленная кодовая комбинация.

Передача аналоговых сигналов с помощью кодирования в реальном масштабе времени связана с расширением спектра частот. Так, для передачи речи с полосой 4 кГц при частоте вы­борок 8 кГц и 128 уровнях квантования (7-разрядный двоичный код плюс один служебный разряд) необходима скорость пере­дачи 64 кбит/с, что соответствует расширению спектра пере­даваемого сигнала примерно в 10 раз по сравнению с обычной шириной.

Если сигналы цветного телевидения кодировать 10-элементными кодовыми комбинациями, потребуется скорость переда­чи примерно 100 Мбит/с.

Именно двоичный код стал популярным в настоящее вре­мя в связи с бурным развитием вычислительной техники, рез­ким повышением скорости обработки данных и с увеличением объема памяти средств накопления и хранения данных. При­чем все это происходит на уровне малого и ничтожно малого потребления энергии. Разработаны также энергонезависимые устройства накопления и хранения данных.

Одним из основных достоинств передачи информации в цифровой форме является возможность использования коди­рованных сигналов и оптимального в заданных условиях спосо­ба их приема.

Важно, что при цифровой передаче все типы сигналов, та­кие как речь, музыка, телевидение, данные, могут объединять­ся в один общий поток информации, передача которого фор­мализована. Кроме того, уплотнение при одновременном ис­пользовании компьютера позволяет эффективнее использо­вать спектр частот и время, защитить канал от несанкциони­рованного доступа, объединить в единый процесс передачу цифровой информации и цифровую коммутацию каналов и со­общений.

Сведения в виде данных или сигналов в процессе переда­чи-приема представляются как сообщения, которые можно при приеме зафиксировать на материальном носителе или в мозгу человека, и тогда эта информация становится информационным ресурсом. По поводу последнего следует сказать, что, согласно различным оценкам, объем памяти человека составляет от 1,5⁶ до 10²¹ бит! Однако механизмы запоминания человеком инфор­мации до конца не ясны.

Таким образом, информация может быть получена с помо­щью приходящего сигнала (например, речевого или светового) только в течение определенного периода времени, при этом све­дения необходимо расшифровать, зафиксировать (или "задоку­ментировать") для дальнейшей обработки и хранения. Иначе говоря, информативные параметры сигнала необходимо преоб­разовывать в данные для последующей их обработки, хранения и передачи.

Для этих целей используются преобразователи формы ин­формации, т.е. специализированные устройства для связи и об­мена информацией между объектами с различной формой пред­ставления величин. Например, телефаксное устройство преоб­разовывает изображение данных документа, размещенного на листе бумаги, в электрический сигнал, передаваемый далее по телефонной линии абоненту. На приемной линии расположен те­лефаксный аппарат, осуществляющий обратную процедуру, — преобразование приходящего электрического сигнала в изобра­жение исходных данных, которые отображаются на бумаге по­лучателя.

Для процессов преобразования разработаны различные процедуры первичной обработки преобразуемых величин, в том числе: масштабирование, сглаживание, запоминание, аппрок­симация, сжатие.