Что такое сигнал в информационных процессах технология 6 класс краткое содержание

Обновлено: 04.07.2024

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 сигналов .

Отсутствие чётко отличимых друг от друга дискретных уровней сигнала приводит к невозможности применить для его описания понятие информации в том виде, как она понимается в цифровых технологиях. Содержащееся в одном отсчёте "количество информации" будет ограничено лишь динамическим диапазоном средства измерения.

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).

Сигнал, детерминированный или случайный, описывают математической моделью, функцией, характеризующей изменение параметров сигнала. Математическая модель представления сигнала, как функции времени, является основополагающей концепцией теоретической радиотехники, оказавшейся плодотворной как для анализа, так и для синтеза радиотехнических устройств и систем. В радиотехнике альтернативой сигналу, который несёт полезную информацию, является шум — обычно случайная функция времени, взаимодействующая (например, путем сложения) с сигналом и искажающая его. Основной задачей теоретической радиотехники является извлечение полезной информации из сигнала с обязательным учётом шума.

Содержание

Классификация сигналов

По физической природе носителя информации:

электрические,
электромагнитные,
оптические,
акустические
и др.;

По способу задания сигнала:

регулярные (детерминированные), заданные аналитической функцией;
нерегулярные (случайные), принимающие произвольные значения в любой момент времени. Для описания таких сигналов используется аппарат теории вероятностей;

В зависимости от функции, описывающей параметры сигнала, выделяют аналоговые, дискретные, квантованные и цифровые сигналы.:

Квантованные по уровню;
Дискретные сигналы, квантованные по уровню (цифровые).

Аналоговый сигнал (АС)

Большинство сигналов имеют аналоговую природу, то есть изменяются непрерывно во времени и могут принимать любые значения на некотором интервале. Аналоговые сигналы описываются некоторой математической функцией времени.

Пример АС — гармонический сигнал — s(t) = A·cos(ω·t + φ).

Аналоговые сигналы используются в телефонии, радиовещании, телевидении. Ввести такой сигнал в компьютер и обработать его невозможно, так как на любом интервале времени он имеет бесконечное множество значений, а для точного (без погрешности) представления его значения требуются числа бесконечной разрядности. Поэтому необходимо преобразовать аналоговый сигнал так, чтобы можно было представить его последовательностью чисел заданной разрядности.

Дискретный сигнал

Дискретизация аналогового сигнала состоит в том, что сигнал представляется в виде последовательности значений, взятых в дискретные моменты времени. Эти значения называются отсчётами. Δt называется интервалом дискретизации.

Квантованный сигнал

При квантовании вся область значений сигнала разбивается на уровни, количество которых должно быть представлено в числах заданной разрядности. Расстояния между этими уровнями называется шагом квантования Δ. Число этих уровней равно N (от 0 до N–1). Каждому уровню присваивается некоторое число. Отсчеты сигнала сравниваются с уровнями квантования и в качестве сигнала выбирается число, соответствующее некоторому уровню квантования. Каждый уровень квантования кодируется двоичным числом с n разрядами. Число уровней квантования N и число разрядов n двоичный чисел, кодирующих эти уровни, связаны соотношением n ≥ log₂(N).

Цифровой сигнал

Для того чтобы представить аналоговый сигнал последовательностью чисел конечной разрядности, его следует сначала превратить в дискретный сигнал, а затем подвергнуть квантованию. В результате сигнал будет представлен таким образом, что на каждом заданном промежутке времени известно приближённое (квантованное) значение сигнала, которое можно записать целым числом. Если записать эти целые числа в двоичной системе, получится последовательность нулей и единиц, которая и будет являться цифровым сигналом.

Сигнал и событие

В технике сигнал всегда является событием. Другими словами, событие - изменение состояния любого компонента технической системы, опознаваемое логикой системы как значимое, является сигналом. Событие, неопознаваемое данной системой логических или технических отношений как значимое, сигналом не является.

Временной и частотный способы предстваления сигналов. Спектр сигнала.

Есть два способа представления сигнала в зависимости от области определения: временной и частотный. В первом случае сигнал представляется функцией времени s(t) характеризующей измение его параметра.

Кроме привычного временного представления сигналов и функций при анализе и обработке данных широко используется описание сигналов функциями частоты. Действительно, любой сколь угодно сложный по своей форме сигнал можно представить в виде суммы более простых сигналов, и, в частности, в виде суммы простейших гармонических колебаний, совокупность которых называется частотным спектром сигнала.

Для перехода к частотному способу представления используется преобразование Фурье:
^ <+\infty>s(t)e^<-j\omega t>\,dt" width="" height="" />
.
Функция S(ω) называется спектральной функцией или спектральной плотностью.
Поскольку спектральная функция S(ω) является комплексной, то можно говорить о спектре амплитуд | S(ω) | и спектре фаз φ(ω) = arg(S(ω)) . Физический смысл спектральной функции: сигнал s(t) представляется в виде суммы бесконечного ряда гармонических составляющих (синусоид) с амплитудами <\pi>d\omega" width="" height="" />
, непрерывно заполняющими интервал частот от 0 до , и начальными фазами φ(ω) .

Размерность спектральной функции есть размерность сигнала, умноженная на время.

Параметры сигналов

$E_\text<уд> <ul> сигнала P = s 2 (t)</li> <li>Удельная энергия сигнала = \int\limits_<-\infty>^\infty$

Длительность сигнала T оперделяет интервал времени, в течение которого сигнал существует (отличен от нуля); есть отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к наименьшей:

Ширина спектра сигнала F — полоса частот, в пределах которой сосредоточена основная энергия сигнала[~95%]; есть произведение длительности сигнала на ширину его спектра B = TF . Необходимо отметить, что между шириной спектра и длительностью сигнала существует обратно пропорциональная зависимость: тем короче спектр, тем больше длительность сигнала. Таким образом, величина базы остается практически неизменной; равно отношению мощности полезного сигнала к мощности шума;
Объем сигнала характеризует пропускную способность канала связи, необходимую для передачи сигнала. Он определяется как произведение ширины спектра сигнала на его длительность и динамический диапазон

Информационные сигналы. Аналоговые сигналы. Дискретные сигналы

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

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

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

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).

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

Сигналы, данные, информация

В материальном мире все физические объекты, окружающие нас, являются либо теоами, либо полями. Физические объекты, взаимодействуя друг с другом, порождают сигналы

различных типов. В общем случае любой сигнал – это изменяющийся во времени физический процесс. Такой процесс может содержать различные характеристики, называемые
параметрами сигнала
. Если параметр сигнала принимает ряд последовательных значений и их конечное число, то сигнал называется
дискретным
. Если параметр сигнала – непрерывная во времени функция, то сигнал называется
непрерывным
.

В свою очередь, сигналы могут порождать в физических телах изменение свойств. Это явление называется регистрацией сигналов. З

арегистрированные сигналы называются
данными
. Существует большое количество физических методов регистрации сигналов. Это могут быть механические воздействия, перемещения. Изменение формы или магнитных, электрических, оптических параметров, химического состава, кристаллической структуры и т.д.

Данные несут информацию о событии. Но не являются самой информацией. Так как одни и те же данные могут восприниматься (интерпретироваться) в сознании разных людей совершенно по-разному. Например, текст, написанный на русском языке (т.е. данные), дает различную информацию человеку. Знающему алфавит и язык, и человеку, не знающему их.

Чтобы получить информацию, имея данные, необходимо к ним применить методы

, которые преобразуют данные в понятия, воспринимаемые человеческим сознанием. Методы, в свою очередь, тоже различны. Например, человек, знающий русский язык, применяет
адекватный метод
, читая русский текст. Соответственно, человек, не знающий русского языка и алфавита, применяет неадекватный метод, пытаясь понять русский текст. Таким образом,
информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов
.

Отсюда следует, что информация не является статическим объектом, она появляется и существует в момент слияния и данных, все остальное время она находится в форме данных. Момент слияния данных и методов называется информационным процессом

К информационным процессам относятся:

Сбор данных

– один из важных информационных процессов. От того, как он организован, во многом зависит своевременность и качество принимаемых решений.

В широком плане сбор данных является основой познавательной деятельности человека во всех ее проявлениях: в удовлетворении любопытства, путешествиях, научной работе, чтении и т. п. В более узком смысле сбор данных означает систематические процедуры в организованных хранилищах информации: библиотеках, справочниках, картотеках, электронных каталогах, базах данных.

Передача данных

– физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве

В информационном процессе передачи информации обязательно участвуют источник информации, канал связи, и приемник информации. Между ними приняты соглашения о порядке обмена данными. Эти соглашения называются протоколами обмена. Например, в обычной беседе между двумя людьми негласно принимается соглашение не перебивать друг друга во время разговора.

Объекты: колокол, речь, костер, радио, электронная почта – обладают общим свойством

Канал связи – это совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.

Каналы связи являются общим звеном любой системы передачи информации. По физической природе каналы связи делятся следующим образом:

механические – используются для передачи материальных носителей информации;

акустические – передают звуковой сигнал;

оптические – передают световой сигнал;

электрические – передают электрический сигнал.

Хранение данных –

это поддержание данных в форме, постоянно готовой к выдаче их потребителю. Одни и те же данные могут быть востребованы не однажды, поэтому разрабатываются способы их хранения (обычно на материальных носителях) и методы доступа к ним по запросу потребителя. Носителем данных считается любая материальная среда, служащая для их хранения или передачи. В частности, можно упомянуть: мозг человека (память), традиционные бумажные носители – от записной книжки до личного дела в отделе кадров и научных публикаций в журналах, кинопленку и фотографию, магнитофонные записи, видеозаписи и многие другие носители.

Обработка данных –

это процесс преобразования информации от исходной ее формы до определенного результата. Средства обработки информации — это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь компьютер — универсальная машина для обработки информации.

Информация ( определение и свойства)

Свойства информации

Достоверность. Человек принимает решение на основании некой информации. Если она достоверна (соответствует действительности), решение, скорее всего, будет правильным. Если ложна, то — ошибочным.

Недостоверная информация возникает в результате преднамеренного искажения действительности — дезинформации.

Полнота. Информация считается полной, когда ее объема хватает для принятия верного решения. Если судья на уголовном процессе заслушает только сторону обвинения, то рискует вынести ошибочный приговор.

Объективность. Информация должна отражать реалии окружающего мира и не зависеть от чьего-то мнения или способа ее фиксации.

Ценность или полезность. Этот параметр зависит от нужд и интересов получателя информации. Когда мы загрузим программный код в компьютер, он выполнит эту программу. Если же распечатаем его на листочке и будем читать ребенку перед сном вместо сказки, ничего хорошего не выйдет.

Атрибутивные свойства (атрибут – неотъемлемая часть чего-либо).

Важнейшими среди них являются:

— дискретность (информация состоит из отдельных частей, знаков)

— непрерывность (возможность накапливать информацию)

Информация имеет свойство сливаться с уже зафиксированной и накопленной ранее, тем самым, способствуя поступательному развитию и накоплению.

— неотрывность информации от физического носителя и языковая природа информации.

Прагматические свойства информации проявляются в процессе использования информации

— смысл и новизна характеризует перемещение информации в социальных коммуникациях, и выделяет ту ее часть, которая нова для потребителя

— полезность — уменьшение неопределенности сведений об объекте. Дезинформация расценивается как отрицательные значения полезной информации

— ценность информации различна для различных потребителей и пользователей.

— кумулятивность характеризует накопление и хранение информации.

Динамические свойства характеризуют динамику (изменение) информации во времени.

— рост информации. Движение информации в информационных коммуникациях и постоянное ее распространение и рост определяют свойство многократного распространения или повторяемости. Хотя информация и зависима от конкретного языка и конкретного носителя, она не связана жестко ни с конкретным языком, ни с конкретным носителем. Благодаря этому информация может быть получена и использована несколькими потребителями. Это свойство многократной используемости и проявление свойства рассеивания информации по различным источникам.

— старение. Информация подвержена влиянию времени.

• аналоговая форма, при которой сигнал описывается непрерывной функцией времени;

• дискретная форма, при которой сигнал представляется совокупностью символов из некоторого набора, называемого алфавитом. Если каждому символу присвоить числовое значение, то сигнал будет иметь цифровую форму отображения информации. В цифровой технике используется два символа: 0 и 1. Увеличивая количество разрядов, можно повысить точность представления информационного объекта. Благодаря этому достоинству цифровая обработка занимает ведущие позиции в современных информационных технологиях, поэтому ей и уделено основное внимание в учебном пособии.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Кодирование информации, сигналы и знаки при кодировании 6 класс
Илона Чеславовна Горбачева учитель технологии г. Красноярск 2021

КОДИРОВАНИЕ
Процесс предоставление сведений в какой-либо материальной форме называется кодированием.
КОД - ЭТО НАБОР УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ИЛИ СИГНАЛОВ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИЛИ ЗАПИСИ ЗАРАНЕЕ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ПОНЯТИЙ.

Что является кодом в данном примере?
技术
Jìshù
تقنية
taqnia
Technology

Профессии. кодирование информации (кодирование и раскодирование)
ноты
Композитор и музыканты
Формулы, уравнения
Химики, физики, математики
Карты местности
Картографы, топографы, геодезисты, маркшейдеры

Сигналы и знаки
Сигналом называют информацию, представленную в форме, удобной для её передачи, обработки, хранения и использования.
По существу, сигнал — это несущий информацию условный знак, принятый для передачи или записи каких-либо сведений.
Условным он называется потому, что отправитель и получатель информации договорились, что они будут понимать под тем или иным сигналом.
Слова и буквы. Сигналы отображаются соответствующими знаками.
Так, в языках большинства народов — это слова, выраженные буквенными знаками.
Буквы или их сочетания соответствуют звукам при произнесении слов.
Однако есть языки, в которых одним знаком может обозначаться целое слово или даже несколько слов. Такие знаки называются иероглифами.

Цифры и числа. Некоторые знаки используют для представления информации
о количестве чего-либо. Такими знаками являются цифры. Привычные нам по начертанию цифры были заимствованы европейцами у арабов. Поэтому они до сих пор называются арабскими цифрами.
Первоначально каждая арабская цифра при изображении состояла из такого количества углов, которое соответствовало её количественному значению.
Привычные скруглённые формы цифр образовались позже для быстроты и удобства их написания. Однако и сейчас на конвертах пишут почтовые индексы цифрами
с углами для считывания информации компьютерами.

Для общения с компьютерами нужна другая система кодирования информации.
Для компьютера информацию надо составлять из последовательности отдельных сиг-
налов и пропусков между ними. Подача сигнала в записи на бумаге обозначается
единицей (1), отсутствие сигнала — нулём (0).

Ответьте на вопросы:
1. Что такое кодирование информации?
2. Зачем кодируют информацию?
Что кодируют переводчики?
3. Почему информация может быть неправильно понята без знания контекста?
Приведите пример.

Презентация создана по материалам учебника Технология. 6 класс: учеб. для образоват. организаций /В.М.Казакевич; под ред. В.М.Казакевича. М: Просвещение, 2020.

Читайте также: