Преобразование сообщений

Вернемся к дискуссии информационных процессов, связанных с преобразованием одних сигналов в другие. Ясно, что на техническом уровне это осуществимо. Ранее сигналы и их последовательности сообщения — были названы нами «материальными оболочками для информации», и, естественно, появляется вопрос: при изменении «оболочки» что происходит с его содержимым, т.е. с информацией? Попробуем отыскать ответ на него.

Так как имеются два типа сообщений, меж ними, разумеется, вероятны четыре варианта преобразований:

Осуществимы и используются на практике все четыре вида преобразований. Разглядим примеры устройств и ситуаций, связанных с такими преобразованиями, и сразу попробуем отследить, что при всем этом происходит с информацией.

Примерами устройств, в каких осуществляется преобразование типа N₁ → N₂, являются микрофон (звук преобразуется в электронные сигналы); магнитофон и видеомагнитофон (чередование областей намагничения ленты преобразуется в электронные сигналы, которые потом преобразуются в звук и изображение); телекамера (изображение и звук преобразуются в электронные сигналы); радио-и телевизионный приемник (радиоволны преобразуются в электронные сигналы, а потом в звук и изображение); аналоговая вычислительная машина (одни электронные сигналы преобразуются в другие). Особенностью данного варианта преобразования будет то, что оно всегда сопровождается частичной потерей инфы. Утраты связаны с помехами (шумами), которые порождает само информационное техническое устройство и которые действуют снаружи. Эти помехи примешиваются к основному сигналу и искажают его. Так как параметр сигнала может иметь любые значения (из некого интервала), то нереально отделить ситуации: был ли сигнал искажен либо он вначале имел такую величину. В ряде устройств искажение происходит в силу особенностей преобразования в их сообщения, к примеру в черно-белом телевидении пропадает цвет изображения; телефон пропускает звук в более узеньком частотном интервале, чем интервал людского голоса; кино- и видеоизображение оказываются плоскими, они утратили объемность.

Сейчас обсудим общий подход к преобразованию типа N → D. С математической точки зрения перевод сигнала из аналоговой формы в дискретную значит подмену описывающей его непрерывной функции времени Z(t) на неком отрезке [t₁, t₂] конечным обилием (массивом) {Z_i, t_i} (i — 0…n, где п — количество точек разбиения временного интервала). Схожее преобразование именуется дискретизацией непрерывного сигнала и осуществляется средством 2-ух операций: развертки по времени и квантования по величине сигнала.

Развертка по времени заключается в том, что наблюдение за значением величины Z делается не беспрерывно, а только в определенные моменты времени с интервалом ∆t:

Квантование по величине — это отображение вещественных значений параметра сигнала в конечное огромное количество чисел, кратных некой неизменной величине — шагу квантования (∆Z).

Совместное выполнение обеих операций эквивалентно нанесению масштабной сетки на график Z(t), как показано на рис.1.2. Дальше, в качестве пар значений {Z_i, t_i} выбираются узлы сетки, расположенные более близко к Z(t_i). Приобретенное таким образом огромное количество узлов оказывается дискретным представлением начальной непрерывной функции. Таким образом, хоть какое сообщение, связанное с ходом Z(t), может быть преобразовано в дискретное, т.е. представлено средством некого алфавита.

При таковой подмене достаточно разумеется, что чем меньше п (больше ∆t), тем меньше число узлов, да и точность подмены Z(t) значениями Z_i будет наименьшей. Другими словами, при дискретизации может происходить утрата части инфы, связанной с особенностями функции Z(t). На 1-ый взор кажется, что повышением количества точек п можно сделать лучше соответствие меж получаемым массивом и начальной функцией, но стопроцентно избежать утрат инфы все равно не получится, так как n — величина конечная. Ответом на эти сомнения служит так именуемая аксиома отсчетов, доказанная в 1933 г. В. А. Котельниковым (по этой причине ее время от времени именуют его именованием), значение которой для решения заморочек передачи инфы было осознано только в 1948 г. после работ К. Шеннона. Аксиома, которую примем без подтверждения, но результаты будем в предстоящем использовать, говорит: