Сообщение это сигнал непрерывно изменяющийся во времени

Обновлено: 05.07.2024

Информационные сигналы. Аналоговые сигналы. Дискретные сигналы

Сигнал информационный — физический процесс, имеющий для человека или технического устройства информационноезначение. Он может быть непрерывным (аналоговым) или дискретным

Передается информация в виде сигналов. Сигнал есть физический процесс, несущий в себе информацию. Сигнал может быть звуковым, световым, в виде почтового отправления и др

Сигнал является материальным носителем информации, которая передается от источника к потребителю. Он может быть дискретным и непрерывным (аналоговым)

Аналоговый сигнал— сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией времени и непрерывным множеством возможных значений.

Аналоговые сигналы описываются непрерывными функциями времени, поэтому аналоговый сигнал иногда называют непрерывным сигналом . Аналоговым сигналам противопоставляются дискретные (квантованные, цифровые).

Примеры непрерывных пространств и соответствующих физических величин: (прямая: электрическое напряжение; окружность: положение ротора, колеса, шестерни, стрелки аналоговых часов, или фаза несущего сигнала; отрезок: положение поршня, рычага управления, жидкостного термометра или электрический сигнал , ограниченный по амплитуде различные многомерные пространства: цвет, квадратурно-модулированный сигнал .)

Свойства аналоговых сигналов в значительной мере являются противоположностью свойств квантованных или цифровых

Отсутствие избыточности. Из непрерывности пространства значений следует, что любая помеха, внесенная в сигнал , неотличима от самого сигнала и, следовательно, исходная амплитуда не может быть восстановлена. В действительности фильтрация возможна, например, частотными методами, если известна какая-либо дополнительная информация о свойствах этого сигнала (в частности, полоса частот).

Аналоговые сигналы часто используют для представления непрерывно изменяющихся физических величин. Например, аналоговый электрический сигнал , снимаемый с термопары, несет информацию об изменении температуры, сигнал с микрофона — о быстрых изменениях давления в звуковой волне, и т.п.

Дискретизация – это преобразование непрерывного сигнала в дискретный (цифровой).

Разница между дискретным и непрерывным представлением информации хорошо видна на примере часов. В электронных часах с цифровым циферблатом информация представляется дискретно – цифрами, каждая из которых четко отличается друг от друга. В механических часах со стрелочным циферблатом информация представляется непрерывно – положениями двух стрелок, причем два разных положения стрелки не всегда четко отличимы (особенно если на циферблате нет минутных делений).

Непрерывный сигнал– отражается некоторой физической величиной, изменяющейся в заданном интервале времени, например, тембром или силой звука. 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 непрерывным. В то же время, в технических системах и в реальных процессах преобладает непрерывный сигнал. Это вынуждает разрабатывать способы преобразования непрерывного сигнала в дискретный.\

Для преобразования непрерывного сигнала в дискретный используется процедура, которая называется квантованием.

Цифровой сигнал — сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией дискретного времени и конечным множеством возможных значений.

Дискретный цифровой сигнал сложнее передавать на большие расстояния, чем аналоговый сигнал , поэтому его предварительно модулируют на стороне передатчика, и демодулируют на стороне приёмника информации. Использование в цифровых системах алгоритмов проверки и восстановления цифровой информации позволяет существенно увеличить надёжность передачи информации.

Замечание. Следует иметь в виду, что реальный цифровой сигнал по своей физической природе является аналоговым . Из-за шумов и изменения параметров линий передачи он имеет флуктуации по амплитуде, фазе/частоте (джиттер), поляризации. Но этот аналоговый сигнал (импульсный и дискретный ) наделяется свойствами числа. В результате для его обработки становится возможным использование численных методов (компьютерная обработка).

В настоящее время информацией

Виды сигналов

Сигналы могут быть детерминированными

– непрерывно изменяющийся во времени и предусматривает оперирование со всеми значениями сигнала, содержит первичную информацию (пример – человеческая речь).

Дискретный (цифровой) сигнал

— принимает конечное число вполне определенных значений и предусматривает оперирование с отдельными его значениями (пример – телевизионный сигнал изображения).

Математическая модель и параметры гармонического сигнала

u(t) = U0 + Um1 sin (ω1t + φ1) + Um2 sin (2ω1t + φ2) +…+ Umk sin (kω1t + φk) =

= U0+ ∑ Umk sin (kω1t + φk), t0 ≤ t ≤ t0 + Т, (1.1)

— U0–постоянна составляющаясигнала u(t) на интервале времени от t0 до t0+Т.

— Слагаемые под знаком суммы Umk sin (kώ1t + φk) называются гармониками; гармонические колебания основной частоты ω1 – первая гармоника, колебание 2 ω1 – вторая и т.д.

Параметры импульса и импульсной последовательности

U(m)- — амплитуда импульса

А -максимальное значение в момент окончания переходного процесса;

∆А спад вершины, разность между высотой импульса в момент окончания переходного процесса и его значением в момент окончания вершины импульса;

t(u)-это интервал времени в течении которого происходит наростание напряжения

t(ф)- промежуток времени течении которого амплитуда импульса увеличивается от уровня 0,1 до 0,9

t(с)-интервал времени в течении которого напр-ие импульса уменьшается(0.9 до 0.1) Параметры импульсной последовательности

— период повторения импульсов, промежуток времени между одноименными фронтами двух соседних однополярных импульсов;

f = 1/ Т; — частота повторения

Q = T/ tи — скважность импульса

Периодический гармонический сигнал и его спектр

Периодическим называют сигнал, значения которого повторяются через определенные равные промежутки времени, который называется просто периодом (Т)

гармоническое колебание:
u(t) = Um sin ωt.

6-Переодическая последовтельность прямоугольных импульсов,параметры и спектры

АВ-фронт имульса,ВС-вершина импульса,СД-срез импульса,АД-основание импульса.

Параметры-Т-период повторения,промежуток времени между одноименными и двух соседних одноименных импульсов

Спектр сигнала-в радиотехнике это результат разложения сигнала на более простые в басисные ортогональные функции(в качестве разложения обычно используют преобразование Фурье

Ширина спектра

Под шириной спектра сигнала

понимают интервал на шкале частот, в котором располагаются все спектральные линии периодического сигнала. Если этот интервал частот конечен, то говорят, что сигнал имеет
ограниченный
спектр. В противном случае спектр называют
неограниченным.
9-Обьясните процесс преобразования прямоугольных импульсов

Таким образом, сигналы произвольной формы (не только прямоугольные импульсы) можно представить как сумму обыкновенных синусоид
.Как уже говорилось ранее, в первые это доказал в 20-х годах ХIХ века французский математик Ж. Фурье.Такой набор синусоид получил название спектр Каждый сигнал, отличающийся от других по форме, имеет свой сугубо индивидуальный спектр, т.е. его можно получить только из синусоид со строго определенными частотами и амплитудами.
Каналы связи

Каналом связи называют совокупность средств, обеспечивающих передачу сигнала от некоторой точки А системы до точки Б (рис.5.2) Часть системы связи, расположенной до точки А является источником сигнала для этого канала. Если входные и выходные сигналы канала являются дискретными

(по уровню), то канал
дискретный.
Если входные и выходные сигналы канала являются
непрерывными
по уровню), то канал
непрерывный.
Встречаются каналы
непрерывно-дискретные
и
дискретно-непрерывные.
Линейные и нелинейные цепи

Линейная цепь– в такой цепи существует линейная зависимость между подведенным напряжением и протекающим по цепи током. ВАХ линейной цепи представляет собой прямую линию.(Примерт линейной цепи-идеальный резистор,трансформатор без стального сердечника, электрический фильтр).Нелинейная цепь – такая цепь содержит хотя бы один нелинейный элемент,в такой цепи параметры зависят от значения и направления проходящего через них тока или подведенного к ним напряжения.(Примеры нелинейной цепи – диоды, транзисторы, Электронные лампы, трансформатор со стальным сердечником ).

Демодуляция АМ сигналов.

Демодуляция (детектирование).

Линейными называют детектор, у которого ВАХ имеет кусочно-линейную аппроксимацию, состоящей из двух линейных участков различной крутизны. Такая аппроксимация дает достаточно точные результаты при входных воздействиях большой амплитуды. При квадратичномрежиме обязательно возникают нелинейные искажения сигнала, поэтому этот режим используется ограниченно.

Теорема Котельникова

Если непрерывный сигнал U(t) имеет огр. Спектр частот F, то может полностью и однозначно восстановлен по его дискретным отсчетам,взятым с частотой дискретизации fд=2F2, т.е. через интервал времени tд=1/2Fв

Виды импульсной модуляции

Билет 48.Дельта-модуляция.

Дельта-модуляция (ДМ) — передача одного 2-ного символа в каждый момент отсчета.

При ИКМ отсчеты аналогового сигнала преобр в послед кодовых групп состоящих из 2-ных символов.

При малой Тд разность между сосед отсчетами можно сделать очень малой и тогда за каждый Тд можно передавать знак приращения сосед отсчетов.

Фазовая манипуляция (ФМ)

В настоящее время информацией

Виды сигналов

Сигналы могут быть детерминированными

Дискретный (цифровой) сигнал

Под термином “информация” понимают различные сведения, которые поступают к получателю. В более строгой форме определение информации следующее:

Информация - это сведения, являющиеся объектом передачи, распределения, преобразования, хранения или непосредственного использования.

В дальнейшем нас будут интересовать лишь вопросы, связанные с информацией как объектом передачи.

Объем алфавита – число различных символов алфавита К.

Среднее количество информации, выдаваемое источником в единицу времени, называют производительностью источника

Среднее время может быть определено выражением.

Основные характеристики канала ПДС.

Пропускная способность непрерывного канала с белым гауссовским шумом определяется известной формулой Шеннона

Как видно из выражения данная величина определяется шириной полосы пропускания и соотношением сигнал-шум.

Виды сигналов. Различают четыре вида сигналов: непрерывный непрерывного времени, непрерывный дискретного времени, дискретный непрерывного времени и дискретный дискретного времени.

Непрерывные сигналы непрерывного времени называют сокращенно непрерывными (аналоговыми) сигналами. Они могут изменяться в произвольные моменты, принимая любые значения из непрерывного множества возможных значений (рисунок 1.2). К таким сигналам относится и известная всем синусоида.

Рисунок 1.2 - Непрерывный сигнал непрерывного времени

Рисунок 1.3 - Непрерывный сигнал дискретного времени

Непрерывные сигналы дискретного времени могут принимать произвольные значения, но изменяться только в определенные, наперед заданные (дискретные) моменты t₁, t₂, t₃, . согласно рисунку 1.3.

Дискретные сигналы непрерывного времени отличаются тем, что они могут изменяться в произвольные моменты, но их величины принимают только разрешенные (дискретные) значения согласно рисунку 1.4.

Дискретные сигналы дискретного времени (сокращенно дискретные) (рисунок 1.5) в дискретные моменты времени могут принимать только разрешенные (дискретные) значения.

Рисунок 1.4 - Дискретный сигнал непрерывного времени

Рисунок 1.5 - Дискретный сигнал дискретного времени

В технике передачи данных такие сигналы называют цифровыми сигналами данных (ЦСД).

Рассмотрим далее основные определения, относящиеся к ЦСД.

На рисунок 1.6. изображен ЦСД, представляющим параметром которого является амплитуда, а множество возможных значений представляющего параметра равно двум (U=U₁ и U=0).

Рисунок 1.6 - Цифровой сигнал данных

Элемент ЦСД - часть цифрового сигнала данных, отличающаяся от остальных частей значением одного из своих представляющих параметров.

Значащая позиция - фиксируемое значение состояния представляющего параметра сигнала.

Значащим моментом (ЗМ) - момент, в который происходит смена значащей позиции сигнала.

Значащим интервалом времени - интервал времени между двумя соседними значащими моментами сигнала.

Единичный интервал - минимальный интервал времени, которому равны значащие интервалы времени сигнала, (интервалы а-б, б-в и другие на рисунок 1.6).

Единичный элемент (е.э.) - элемент сигнала, имеющий длительность, равную единичному интервалу времени.

Различают изохронные и анизохронные сигналы данных.

Изохронные сигналы это сигналы для которых любой значащий интервал времени равен единичному интервалу или их целому числу.

Анизохронными называются сигналы, элементы которых могут иметь любую длительность, но не менее чем . Кроме того, анизохронные сигналы могут отстоять друг от друга на произвольном расстоянии.

Кодер канала. С целью повышения верности передачи используется избыточное кодирование, позволяющее на приеме обнаруживать или даже исправлять ошибки.

В процессе кодирования осуществляется преобразование исходной кодовой комбинации в другую кодовую комбинацию с избыточностью. На приемном конце декодер канала осуществляет обратное преобразование (декодирование), в результате которого получаем комбинацию исходного кода. Часто кодер и декодер канала называют устройствами защиты от ошибок (УЗО).

Устройство преобразования сигнала. С целью согласования кодера канала и декодера канала с непрерывным каналом связи используются на передаче и приеме устройства преобразования сигналов (УПС). В частном случае это модулятор и демодулятор.

Непрерывный канал. Это канал связи предназначенный для передачи непрерывных (аналоговых) сигналов. Например, абонентская телефонная линия, канал ТЧ.

Дискретный канал. Совместно с каналом связи УПС образуют дискретный канал, то есть канал, предназначенный для передачи только дискретных сигналов (цифровых сигналов данных).

Различают синхронные и асинхронные дискретные каналы.

В синхронных дискретных каналах ввод каждого единичного элемента производится в строго определенные моменты времени и они предназначены для передачи только изохронных сигналов.

По асинхронному каналу можно передавать любые сигналы - изохронные, анизохронные.

Расширенный канал. Дискретный канал в совокупности с кодером и декодером канала (УЗО) называется расширенным дискретным каналом (РДК).

В технике передачи данных РДК называют каналом передачи данных.

Полунепрерывный канал (дискретный канал непрерывного времени).

В системе ПДС иногда выделяют дискретный канал непрерывного времени.

Для определения выхода данного канала необходимо более детально рассмотреть УПС приема. Он состоит из демодулятора, порогового устройства и регенератора. Выход ПУ одновременно является и выходом дискретного канала непрерывного времени.

Если на выходе дискретного канала имеем сигнал, являющийся дискретной функцией дискретного времени, то на выходе полунепрерывного канала сигнал является дискретной функцией непрерывного времени. (Он же канал постоянного тока).

В дальнейшем нас будут интересовать лишь вопросы, связанные с информацией как объектом передачи.

Объем алфавита – число различных символов алфавита К.

Среднее время может быть определено выражением.

Основные характеристики канала ПДС.

Как видно из выражения данная величина определяется шириной полосы пропускания и соотношением сигнал-шум.

Рисунок 1.2 - Непрерывный сигнал непрерывного времени

Рисунок 1.3 - Непрерывный сигнал дискретного времени

Рисунок 1.4 - Дискретный сигнал непрерывного времени

Рисунок 1.5 - Дискретный сигнал дискретного времени

В технике передачи данных такие сигналы называют цифровыми сигналами данных (ЦСД).

Рассмотрим далее основные определения, относящиеся к ЦСД.

Рисунок 1.6 - Цифровой сигнал данных

Значащая позиция - фиксируемое значение состояния представляющего параметра сигнала.

Значащим моментом (ЗМ) - момент, в который происходит смена значащей позиции сигнала.

Значащим интервалом времени - интервал времени между двумя соседними значащими моментами сигнала.

Единичный элемент (е.э.) - элемент сигнала, имеющий длительность, равную единичному интервалу времени.

Различают изохронные и анизохронные сигналы данных.

Различают синхронные и асинхронные дискретные каналы.

По асинхронному каналу можно передавать любые сигналы - изохронные, анизохронные.

В технике передачи данных РДК называют каналом передачи данных.

Полунепрерывный канал (дискретный канал непрерывного времени).

В системе ПДС иногда выделяют дискретный канал непрерывного времени.

Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.

Информатика. 7 класса. Босова Л.Л. Оглавление

а) последовательность знаков некоторого алфавита
б) книжный фонд библиотеки
в) сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком непосредственно или с помощью специальных устройств
г) сведения, содержащиеся в научных теориях

2. Непрерывным называют сигнал:

а) принимающий конечное число определённых значений
б) непрерывно изменяющийся во времени
в) несущий текстовую информацию
г) несущий какую-либо информацию

3. Дискретным называют сигнал:

а) принимающий конечное число определённых значений
б) непрерывно изменяющийся во времени
в) который можно декодировать
г) несущий какую-либо информацию

4. Информацию, не зависящую от личного мнения или суждения, называют:

а) понятной
б) актуальной
в) объективной
г) полезной

5. Информацию, существенную и важную в настоящий момент, называют:

а) полезной
б) актуальной
в) достоверной
г) объективной

6. По способу восприятия человеком различают следующие виды информации:

а) текстовую, числовую, графическую, табличную и пр.
б) научную, социальную, политическую, экономическую, религиозную и пр.
в) обыденную, производственную, техническую, управленческую
г) визуальную, аудиальную, тактильную, обонятельную, вкусовую

7. Известно, что наибольший объём информации физически здоровый человек получает при помощи:

а) органов слуха
б) органов зрения
в) органов осязания
г) органов обоняния
д) вкусовых рецепторов

а) буквы
б) дорожные знаки
в) цифры
г) нотные знаки

а) русский язык
б) английский язык
в) китайский язык
г) французский язык

10. К формальным языкам можно отнести:

а) русский язык
б) латынь
в) китайский язык
г) французский язык

11. По форме представления информацию можно условно разделить на следующие виды:

а) математическую, биологическую, медицинскую, психологическую и пр.
б) знаковую и образную
в) обыденную, научную, производственную, управленческую
г) визуальную, аудиальную, тактильную, обонятельную, вкусовую

12. Дискретизация информации — это:

а) физический процесс, изменяющийся во времени
б) количественная характеристика сигнала
в) процесс преобразования информации из непрерывной формы в дискретную
г) процесс преобразования информации из дискретной формы в непрерывную

13. Дайте самый полный ответ.

При двоичном кодировании используется алфавит, состоящий из:

а) 0 и 1
б) слов ДА и НЕТ
в) знаков + и —
г) любых двух символов

15. Для пяти букв латинского алфавита заданы их двоичные коды (для некоторых букв — из двух битов, для некоторых — из трёх битов). Эти коды представлены в таблице:

Определите, какой набор букв закодирован двоичной строкой 0110100011000.

16. Шахматная доска состоит из 8 столбцов и 8 строк. Какое минимальное количество битов потребуется для кодирования координат одного шахматного поля?

17. В какой строке единицы измерения информации расположены по возрастанию?

а) гигабайт, мегабайт, килобайт, байт, бит
б) бит, байт, мегабайт, килобайт, гигабайт
в) байт, бит, килобайт, мегабайт, гигабайт
г) бит, байт, килобайт, мегабайт, гигабайт

19. Дан текст из 600 символов. Известно, что символы берутся из таблицы размером 16 х 32. Определите информационный объём текста в битах.

20. Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен из символов алфавита мощностью 16, а’второй текст — из символов алфавита мощностью 256. Во сколько раз количество информации во втором тексте больше, чем в первом?

21. Информационные процессы — это:

а) процессы строительства зданий и сооружений
б) процессы химической и механической очистки воды
в) процессы сбора, хранения, обработки, поиска и передачи информации
г) процессы производства электроэнергии

22. Под носителем информации принято подразумевать:

а) линию связи
б) сеть Интернет
в) компьютер
г) материальный объект, на котором можно тем или иным способом зафиксировать информацию

23. В какой строке верно представлена схема передачи информации?

а) источник ? кодирующее устройство ? декодирующее устройство ? приёмник
б) источник ? кодирующее устройство ? канал связи ? декодирующее устройство ? приёмник
в) источник ? кодирующее устройство ? помехи ? декодирующее устройство ? приёмник
г) источник ? декодирующее устройство ? канал связи ? кодирующее устройство ? приёмник

24. Гипертекст — это:

а) очень большой текст
б) текст, в котором могут осуществляться переходы по ссылкам
в) текст, набранный на компьютере
г) текст, в котором используется шрифт большого размера

25. Поисковой системой НЕ является:

26. Даны запросы к поисковой системе. По какому запросу будет найдено наибольшее количество соответствующих ему страниц?

Наш мир непрерывен, мы живем в постоянно меняющемся времени и пространстве. Наша жизнь тоже непрерывна до своего конечного момента. Согласитесь, невозможно сейчас жить, через час не жить, а потом вновь возродиться.

Дискре́тность (от лат. discretus — разделённый, прерывистый) — свойство, противопоставляемое непрерывности, прерывистость. Синонимы к слову дискретный: корпускулярный, отдельный, прерывистый, раздельный и т. п.

Например, линия непрерывна (на определенном промежутке), пунктир – прерывистая линия. Поэтому пунктир можно назвать дискретной линией. Проиллюстрирую понятие дискретности:

Дискретность можно толковать следующим образом:

Далее проанализируем особенности применения термина в различных областях.

Что такое дискретный

Дискретность применяется в вычислительной технике для пакетной передачи данных

Дискретный сигнал — тот, который в некотором интервале может принимать определённое число значений. К таким сигналам относятся показания цифровых часов или приборов, а также тексты в книгах.

Благодаря достижениям в цифровой технике большинство электронных устройств в настоящее время являются цифровыми и работают с ДС. В то же время физические сигналы в природе имеют аналоговый вид. Преобразование НС в дискретный вид производится путём дискретизации его с помощью специальных устройств (АЦП). Обратное преобразование сигнала производится с помощью ЦАП.

Достоинствами цифровых систем, работающих на ДС, являются:

высокая помехозащищённость и возможность работы каналов связи при больших шумах;
простота передачи команд управления каналами;
возможность цифровой обработки сигналов;
лёгкость засекречивания.

Возможность дискретизации непрерывного сигнала с любой желаемой точностью (для возрастания точности достаточно уменьшить шаг) принципиально важна с точки зрения информатики. Компьютер — цифровая машина, то есть внутреннее представление информации в нём дискретно. Дискретизация входных сигналов (если она непрерывна) позволяет сделать их пригодными для дискретной обработки.

Все значения дискретного сигнала можно пронумеровать целыми числами

Основным отличием непрерывного сигнала от ДС является то, что он может иметь в заданном диапазоне любое значение, тогда как ДС может принимать только определённые значения.

К недостаткам систем, использующих ДС, можно отнести:

Различные процессы могут быть описаны с помощью непрерывных или дискретных сигналов. Непрерывный сигнал может иметь любое значение из некоторого диапазона величин, тогда как для дискретного сигнала возможные его значения определены заранее. Во многих случаях при использовании цифровых методов обработки информации полезно преобразовать непрерывные сигналы в дискретные.

Существующие современные технологии связи, в том числе и разработанные для этого компьютерные программы, обеспечивают передачу голоса, являющегося звуковым потоком. При этом разработчики подобного оборудования и программного обеспечения сталкиваются с тем, что голосовой поток это непрерывная волна, передача которой возможна только на канале с высокой пропускной способностью. Его применение слишком затратно как в плане ресурсов, так и финансово. Эта проблема решается использованием принципов дискретности.

Дискретный сигнал представляет собой вместо стандартной непрерывной волны специальное цифровое выражение, способное ее описать. С установленной частотой параметры волны конвертируются в цифровую информацию и отправляются для приема. Фактически, получается обеспечить связь с минимальным применением ресурсов и энергии.

Дискретность позволяет существенно уменьшить суммарный поток данных, формируя из него пакетную передачу. При этом благодаря тому, что соблюдается выборка волны с промежутками между работой и паузами, то исключается вероятность искажения. Создается гарантия, что отправленная часть пакетных данных будет доставлена по предназначению, а за ней уже передастся следующая часть. В случае же с обыкновенными волнами, возможность помех намного выше.

Примеры простейшей дискретности

Учебники по физике для объяснения понятия дискретности при применении его к сигналу зачастую приводят аналогию с печатной книгой. Так, при ее чтении воспринимается непрерывный поток изложенной информации. При этом фактически вся изложенная в ней информация это код, состоящий из набора букв, пробелов и знаков препинания. Изначально способ общения человека – это голос, но посредством письма возможно записать звук с помощью буквенного кода. При этом, если рассматривать в плане емкости в килобайтах или мегабайтах, то объем напечатанного текста будет занимать меньше места, чем его звуковая запись.

Возвращаясь к примеру с книгой получается, что ее автор создает определенный дискретный сигнал, разбивая звуковой поток на блоки и излагая их определенным способом кодирования, то есть письменным языком. Сам читатель открывающий книгу посредством своих знаний в кодировании и мысли объединяет дискретные буквы в непрерывный информационный поток. Данный пример весьма удачно помогает упрощенным языком объяснить зачем нужна дискретность и почему она так тесно связана с сигналами, применяемыми в электронике.

Простым примером визуальной дискретности можно назвать старые рисованные мультфильмы. Их кадр состоял из десятков картинок, которые шли друг за другом с небольшими паузами. Каждая последующая картинка немного изменяется, поэтому глазу человека кажется, что персонажи на экране двигаются. Именно благодаря дискретности вообще возможно формировать движущееся изображение.

Пример с рисованными мультфильмами отображает лишь часть свойства дискретности. Аналогичная технология применяется и при создании видео. Стоит вспомнить диафильмы или старые кинопленки, когда на одной длинной ленте идет множество маленьких картинок, при изменении которых создается эффект движения на экране. Хотя современные технологии и отошли от материальных носителей кадров такого плана, но по-прежнему используется принцип дискретности, хотя и видоизмененный.

Особенности непрерывного сигнала

Если дискретный сигнал квантуется как по времени, так и по уровню, то его называют цифровым сигналом

Сигнал считается непрерывным, если в заданных пределах он может иметь любое значение. С математической точки зрения это означает, что НС можно представить в виде непрерывной функции. Примерами такого сигнала является получаемый с микрофона сигнал о давлении на его мембрану звуковой волны или сигнал от термопары об измеряемой температуре.

Аналоговые системы для передачи информации, использующие НС, имеют следующие недостатки:

пониженную помехозащищённость — это свойство связано с тем, что из-за непрерывности системы помеху, попавшую в сигнал, невозможно отличить от самого сигнала;
затруднения при передаче сигналов управления;
трудности при сопряжении с компьютером и другими цифровыми устройствами;
трудности шифрования.

Формы представления дискретной информации

Исходя из этого можно резюмировать, что дискретизация в информатике – это преобразование непрерывного сигнала в дискретный.

После построения графика, все значения из десятичной системы счисления, нужно перевести в двоичный код. Когда это будет выполнено, процессор сможет работать с этой информацией.

Обратите внимание, что перевод в двоичную систему компьютер осуществляет самостоятельно, но после перевода непрерывного сигнала в дискретный.

Числовая информация представляется в дискретной форме с помощью алгоритмов кодирования, которые отвечают двум свойства: конечность и понятность. В зависимости от разрядности операционной системы 32 или 64 бита, будет меняться бинарный код чисел (количеством знаков в одном коде).

Свойства необходимые для дискретизации текстовой информации – это ценность, новизна, адекватность, полезность и истинность. Для преобразования текста в бинарный код используются следующие кодировки для русского алфавита КОИ-8, ISO, CP1251, Mac, CP866.

Звуковая информация обладает следующими основными свойствами:

Частота волны звука.
Амплитуда волны звука.

Для графической информации основными свойствами в научной литературе определяют: полнота, объективность, достоверность, полезность, актуальность, адекватность. Но в общем смысле свойствами информации является палитра цветов, занимаемая площадь и поверхность. Кодирование графической информации осуществляется с учетом вида изображения (растровое, векторное, фрактальное, трехмерное).

Видеоинформации кодирует отдельно звуковую и графическую информацию.

Информационные параметры сигнала

Суть дискретизации информации в процессе обработки представлен как обмен сведениями, осуществляемый сигналами. Носителями которых являются физ.величины, представленные в пространстве и времени распределением сигналов. А информационными параметрами являются:

Длительность импульсов.
Амплитуда.
Цвет изображения.
Частота.
Фаза сигнала.
Продолжительность распределения импульсов в пространстве.
Координаты точки изображения.

Этапы дискретизации

Первоначально, нужно разбить область на отрезки одинаковой длины, причем на каждом участке принимается постоянное среднее значение за показатель. Далее значения проецируют с оси х на ось у – это называется дискретным представлением функции, улучшаемую путем изменения длины отрезков в меньшую сторону.

В результате получено множество значений.

Что такое аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал – это любой непрерывный сигнал, для которого изменяющаяся во времени характеристика (переменная) является представлением некоторой другой изменяющейся во времени величины. Иначе говоря, это информация, которая непрерывно изменяется во времени.

В аналоговом звуковом сигнале мгновенное напряжение непрерывно поменяется в зависимости от давления звуковых волн. Он имеет отличия от цифрового сигнала, где перманентная величина представляет собой последовательность дискретных значений. Такая величина может принимать только одно из конечного числа значений.

Термин аналоговый сигнал обычно относится к электрическим сигналам. Тем не менее, механические, гидравлические, пневматические, человеческая речь, а также иные системы могут передавать или рассматриваться как аналоговые сигналы.

Примером аналогового сигнала может служить восприятие человеческим мозгом проезжающего автомобиля. В случае, если бы его положение менялось каждые 5 секунд, аварии было бы не избежать.

Аналоговый тип сигнала непосредственно подвергается воздействию электронных шумов и искажений. Они привносятся каналами связи и операциями обработки сигналов. Они запросто могут ухудшать отношение сигнал/шум (ОСШ). Напротив, цифровые сигналы обладают конечным разрешением. Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму вносит в сигнал низкоуровневый шум квантования. В цифровой форме сигнал может быть обработан или передан без внесения значительного дополнительного шума или искажений. В аналоговых системах трудно обнаружить, когда случается такое ухудшение. Тем не менее в цифровых системах отклонения и ухудшения могут не только обнаружиться, но и исправляться.

Шумы аналоговых сигналов можно минимизировать благодаря экранированию, надежному подключению и использованию кабелей определенных типов, как коаксиальная или витая пара.

Что такое цифровой сигнал

Цифровой сигнал – это сигнал, используемый для передачи данных в виде последовательности дискретных (прерывных) значений. Иначе говоря, в любой момент времени он может принимать только одно из конечного числа значений. Это и является одним из отличий от аналогового типа сигнала.

Несложные цифровые сигналы представляют информацию в дискретных полосах аналоговых уровней. Любой уровень в пределах диапазона значений имеет одно и то же информационное состояние. В большинстве цифровых цепей такой сигнал может иметь два возможных значения: двоичное и логическое. Они представлены двумя группами: одна вблизи опорного значения (обычно называется нулевыми вольтами). Другая вблизи напряжения питания.

Они соответствуют двум значениям ноль и один логического домена. Исходя из этого, в любой момент времени двоичный сигнал является одной двоичную цифру (бит). Из-за этой дискретизации относительно небольшие изменения уровней аналогового сигнала могут оставить дискретную огибающую. В результате схема игнорирует измерения состояния сигнала. Итого цифровые сигналы имеют устойчивость к помехам. Электронный шум, если он не слишком велик, не повлияет на цифровые схемы, тогда как шум всегда в значительной степени ухудшает качество аналоговых сигналов.

Иногда используются цифровые сигналы, которые обладают двумя состояниями (режимами работы). Они имеют название двухзначная логика. Сигналы, которые же могут принимать три возможных состояния, называются трехзначной логикой.

В чем разница между аналоговым и цифровым сигналом

Аналоговый сигнал представляет собой непрерывную волну, которая постоянно меняется в течение определенного периода времени. Цифровой сигнал является также непрерывной волной, но которая несет информацию в двоичном формате и имеет дискретные значения.

Аналоговый сигнал всегда изображается в виде непрерывной синусоиды, тогда как цифровой сигнал представлен прямоугольными волнами.

Затрагивая специфику аналогового сигнала, описывается поведение волны в отношении амплитуды, периода или частоты и фазы волны. С другой стороны, затрагивая дискретные сигналы, описывается поведение волны в отношении скорости передачи битов и их интервалов.

Помимо этого, есть ещё ряд существенных отличий аналогового сигнала от цифрового:

Диапазон аналогового сигнала строго не фиксирован. Диапазон цифрового сигнала конечен и может быть 0 или 1.
Аналоговый сигнал более склонен к искажениям, реагируя на шум, но цифровой – обладает устойчивостью к помехам как ответ на шум, поэтому цифровой редко сталкивается с какими-либо искажениями.
Самым показательным примером аналогового сигнала может быть человеческий голос, а лучшим примером цифрового сигнала – передача данных в компьютер.

Аналоговое телевещание постепенно уходит в прошлое, поэтому сейчас телевизоры на 32 дюйма постепенно переходят на цифровое ТВ. Это же и касается телевизоров на 55 дюймов.

Следовательно, этот тип связи и называется цифровой. К примеру, наружная цифровая антенна для телевизора DA32 используется только для цифровых стандартов HDTV. Более того, чтобы не приобретать дорогое устройство, существует несколько способов того, как сделать антенну для цифрового ТВ своими руками.

Аналого-цифровой преобразователь – это устройство, которое задействовано в процессе преобразования аналогового сигнала в код из цифр. Аппарат, установленный в приемнике, который конвертирует код в аналоговый сигнал, – цифро-аналоговый преобразователь.

Сегодня мир постепенно отказывается от аналогового вещания, переходя на цифровое, которое является более качественным и имеет гораздо больше удобств и преимуществ.

Преимущества и недостатки сигналов разных видов

Со времени изобретения аналоговая передача сигнала была значительно усовершенствована. И прослужила долгое время передавая информацию, звук и изображение. Несмотря на множество улучшений сохранила все свои недостатки – шумы при воспроизведении и искажения при передаче информации. Но главным аргументом для перехода на другую систему обмена данными стал потолок качества передаваемого сигнала. Аналоговый не может вместить объём современных данных.

Совершенствование методов записи и хранения, прежде всего видео контента, оставили аналоговый сигнал в прошлом. Единственным преимуществом аналоговой обработки данных пока ещё является широкое распространение и дешевизна устройств. Во всём остальном аналоговый уступает цифровому сигналу.

Что такое аналоговая электроника?

Аналоговая электроника — это электроника, которая, в отличие от цифровой, работает не с дискретными сигналами, а с переменными непрерывными сигналами. Мы говорим, что цифровая электроника дискретна из-за того, что каждый сигнал может иметь только два значения. С другой стороны, в аналоговой электронике каждый сигнал имеет переменный диапазон.

Аналоговая электроника используется в аппаратном обеспечении ПК для ряда конкретных утилит, но следует особенно учитывать, что мир работает аналоговым образом и что во многих случаях необходимо преобразование цифрового сигнала в аналоговый и наоборот. .

Таким образом, наиболее очевидным примером этого являются ЦАП, цифро-аналоговые преобразователи и АЦП, аналого-цифровые преобразователи. И с этим мы также можем понять, какая из основных утилит является одной из самых популярных — утилит для динамиков и микрофонов. В первом из них цифровой сигнал преобразуется в аналоговый и через них генерируется звук. Во втором случае все наоборот, аналоговый сигнал оцифровывается.

Преобразование сигнала

Цифровыми сигналами гораздо проще манипулировать с помощью вычислений, не зря память хранит эти сигналы в цифровой форме, а процессоры разных типов также обрабатывают их в цифровом виде. Проблема? Цифровой требует большого количества битов и, следовательно, одновременных сигналов для достижения точности аналогового сигнала.

По мере того, как мы добавляем больше битов данных, мы можем сделать прямоугольную волну все более и более похожей на синусоидальную волну аналогового сигнала. Это то, что сегодня кажется нам тривиальным, но мы должны помнить, что в первые годы вычислений обработка данных была сильно ограничена из-за проблем с затратами.

В прошлом году периферийные устройства вывода, особенно мониторы, работали с аналоговыми сигналами очень низкой точности из-за процесса преобразования цифровых сигналов очень низкой точности в аналоговые. Сегодня этого больше не происходит, и мы очень точно имеем дело с изображением и звуком.

Читайте также: