Преобразование сообщений

Рассмотренные формы сигналов предполагают четыре варианта преобразований:

Н1>>Н2

Примеры: а) микрофон: звук преобразовывается в электрические сигналы

            б) телекамера: изображение и звук – в электрические сигналы

Общим недостатком такого преобразования является искажение сигналов помехами, образуемыми самим техническим устройством, и связанные с этим потери информации.

Д1>>Д2

Это преобразование связано с переходом к представлению сигналов в другом алфавите и фактически является перекодировкой (например, шифрование текста, запись слов русского языка латиницей, переход к другой системе счисления и т.п.).

Н>>Д

Математически такое преобразование (переход от аналоговой формы представления сигнала к дискретной) означает переход от непрерывной функции Z(t), описывающей этот сигнал на некотором временном интервале [t₁,t₂], конечным множеством {z_i,t_i}, i=0,..n, где n – количество точек разбиения временного интервала. Это преобразование называется дискретизацией непрерывного сигнала и может осуществляться посредством процедур двух видов:

• развертки по времени

• квантования по величине

Развертка по времени осуществляется за счет фиксации значений Z(t) не непрерывно, а только в определенные моменты времени с интервалом:

Квантование по величине – это отображение значения Z(t) в конечное множество чисел, кратных так называемому шагу квантования .

Практически совместное выполнение этих операций равносильно:

• нанесению масштабной сетки на график Z(t) в соответствии с величинами и

• выбора в качестве пар значений {z_i,t_i} узлов сетки, расположенных наиболее близко к z(t_i).

Полученное множество является дискретным представлением исходной непрерывной функции.

Очевидно, что чем nменьше, тем меньше узлов и меньше точность преобразования и тем больше вероятность потери информации. С другой стороны, увеличиваяnможно повысить точность преобразования, однако полной адекватности достичь нельзя, так какnвсегда конечная величина. Условиям минимизации потерь информации приН>>Д преобразованиях посвящена следующая теорема (теорема отсчетов Котельникова), приводится без доказательств:

Непрерывный сигнал можно полностью отобразить и точно воссоздать по последовательности измерений или отсчетов величины этого сигнала через одинаковые интервалы времени, меньшие или равные половине периода максимальной частоты, имеющейся в сигнале.

Теорема справедлива для таких линий связи, работа которых основана только на колебательных или волновых процессах (как это имеет место для большинства практических устройств) что не является существенным ограничением и указанный принцип является основанием для выбора .

Что касается шага квантования , то он определяется чувствительностью приемного устройства и не должен быть меньше возможностей приемника. Например, если глаз человека способен воспринимать до 16 миллионов цветов, то при квантовании видеосигнала нет необходимости выбирать большое число градаций.

Д>>Н

Теорема отсчетов дает ответ и на вопрос  о возможности проведения такого преобразования без потери информации (здесь не рассматривается).

Таким образом, во всех видах Н>>Д преобразований сообщений, имеется возможность осуществить их без потери информации, однако с позиций практической организации обработки информации, дискретная форма представления имеет ряд принципиальных преимуществ, это:

• высокая помехоустойчивость

• простота и надежность устройств обработки

• высокая точность обработки информации

• универсальность обрабатывающих устройств, за счет отсутствия материальной либо энергетической связи между исследуемым процессом и программой обработки, а также независимость от физических особенностей способа организации передачи и представления информации, подлежащей обработке (т.е. результаты не зависят от характера физических процессов и видов сигналов и будут справедливы для любой информации представленной в дискретной форме).

Последнее  свойство является следствием того обстоятельства, что  любые дискретные сообщения, составленные в совершенно различных алфавитах можно привести к некоторому единому алфавиту (форме представления или коду), который можно принять в качестве основного путем преобразования типа Д1>>Д2, представляя таким образом любую дискретную информацию. Следовательно, устройство, работающее с информацией, представленной в стандартной форме, универсально, так как пригодно для обработки любой дискретной информации и, следовательно, для решения любых задач. Имен поэтому в качестве универсального алфавита принят двоичный код и связанные с ним коды с основанием 8 и 16, а устройства использующие такой способ хранения и обработки информации – цифровые вычислительные машины (компьютеры).

Как следует из сказанного, информация есть фундаментальная философская категория, которой присущи характерные свойства, способы передачи и существования, и которые можно сформулировать, например, следующим образом:

Информация - специфический атрибут материального мира, являющийся объективным отражением его свойств и процессов в нем в виде совокупности сигналов и проявляющийся при взаимодействии «источника» и «приемника» информации, способного выделять, регистрировать, идентифицировать, интерпретировать и использовать эти сигналы для управления. Таким образом:

• информация объективна, так как является отражением свойств материи

• информация проявляется в виде сигналов только при взаимодействии «источника» и «приемника».

• одна и та же информация различными «приемниками» может быть интерпретирована по-разному.