сигнал кодирование и декодирование искажение информации
Сигнал кодирование и декодирование искажение информации
В процессах восприятия, передачи и хранения информации живыми организмами, человеком и техническими устройствами происходит кодирование информации. В этом случае информация, представленная в одной знаковой системе, преобразуется в другую. Каждый символ исходного алфавита представляется конечной последовательностью символов кодового алфавита. Эта результирующая последовательность называется информационным кодом (кодовым словом, или просто кодом).
Примерами кодов являются последовательность букв в тексте, цифр в числе, двоичный компьютерный код и др.
Код состоит из определенного количества знаков (имеет определенную длину), которое называется длиной кода. Например, текстовое сообщение состоит из определенного количества букв, число — из определенного количества цифр.
Преобразование знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы называется перекодированием.
При кодировании один символ исходного сообщения может заменяться одним или несколькими символами нового кода, и наоборот — несколько символов исходного сообщения могут быть заменены одним символом в новом коде. Примером такой замены служат китайские иероглифы, которые обозначают целые слова и понятия.
Кодирование может быть равномерным и неравномерным. При равномерном кодировании все символы заменяются кодами равной длины; при неравномерном кодировании разные символы могут кодироваться кодами разной длины (это затрудняет декодирование). Неравномерный код называют еще кодом переменной длины.
Примером неравномерного кодирования является код азбуки Морзе. Длительное время он использовался для передачи сообщений по телеграфу. Кодовый алфавит включал точку, тире и паузу. При передаче по телеграфу точка означала кратковременный сигнал, тире — сигнал в 3 раза длиннее. Между сигналами букв одного слова делалась пауза длительностью одной точки, между словами — длительностью трех точек, между предложениями — длительностью семи точек.
Вначале код Морзе был создан для букв английского алфавита, цифр и знаков препинания. Принцип этого кода заключался в том, что часто встречающиеся буквы кодировались более простыми сочетаниями точек и тире. Это делало код компактным. Позже код был разработан и для символов других алфавитов, включая русский.
Коды Морзе для некоторых букв.
Чтобы избежать неоднозначности, код Морзе включает также паузы между кодами разных символов.
Декодирование информации
В зависимости от системы кодирования информационный код может или не может быть декодирован однозначно. Равномерные коды всегда могут быть декодированы однозначно.
Для однозначного декодирования неравномерного кода важно, имеются ли в нем кодовые слова, которые являются одновременно началом других, более длинных кодовых слов.
Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с начала, если выполняется условие Фано: никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова.
Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с конца, если выполняется обратное условие Фано: никакое кодовое слово не является окончанием другого кодового слова.
Неравномерные коды, для которых выполняется условие Фано, называются префиксными. Префиксный код — такой неравномерный код, в котором ни одно кодовое слово не является началом другого, более длинного слова. В таком случае кодовые слова можно записывать друг за другом без разделительного символа между ними.
Например, код Морзе не является префиксным — для него не выполняется условие Фано. Поэтому в кодовый алфавит Морзе, кроме точки и тире, входит также символ–разделитель — пауза длиной в тире. Без разделителя однозначно декодировать код Морзе в общем случае нельзя.
Конспект урока по информатике «Кодирование и декодирование информации».
Передача информации
Содержание урока
1.3.1. Сигнал. Кодирование и декодирование
1.3.1. Сигнал. Кодирование и декодирование
Чаще всего передача информации осуществляется в форме сигналов.
Сигнал — это символ (знак), имеющий определённое смысловое значение согласно предварительной договорённости между источником и приёмником информации. Иными словами, обе стороны, участвующие в обмене информацией, должны понимать смысл используемых сигналов и располагать оборудованием для преобразования сигналов, доступных им для восприятия, в форму, требуемую для передачи при помощи выбранного носителя.
Пример 3 (рис. 1.9). При радиовещании происходят следующие преобразования сигналов:
• речь диктора (звуковые сигналы);
• электрические сигналы, полученные при преобразовании звуковых сигналов в микрофоне;
• радиосигналы, полученные при преобразовании электрических
• сигналов в радиопередатчике;
• электрические сигналы после преобразования радиосигналов в радиоприёмнике;
• звуковые сигналы после преобразования электрических сигналов в динамике радиоприёмника.
Рис. 1.9
Преобразование информации в форму сигналов называют кодированием.
Кодирование осуществляется в соответствии с некоторым набором (алфавитом) символов (знаков). Например, речь представляет собой информацию, закодированную при помощи звуков; письменный текст — это информация, закодированная при помощи букв и других символов; цифровая информация в компьютере закодирована при помощи двоичных нулей и единиц и т. д.
Обратное преобразование информации называют декодированием. Например, декодирование информации происходит при чтении текста или прослушивании речи собеседника.
Часто понятия «кодирование» и «декодирование» рассматривают в более узком, техническом смысле, подразумевая под кодированием процесс преобразования информации, форма представления которой доступна для восприятия человеком без использования технических устройств, в другую форму, удобную для передачи по используемому информационному каналу. Например, под кодированием понимается преобразование человеческой речи в электрические, а далее — в радиосигналы. Соответственно, под декодированием в этом случае понимается обратное преобразование информации из формы, используемой при передаче по информационному каналу, в форму, доступную для восприятия человеком, — например, из радио- и электрических сигналов в звуки музыки или речи.
Отдельной разновидностью кодирования и декодирования является шифрование и дешифрование. Они используются для того, чтобы защитить информацию от несанкционированного доступа к ней посторонних лиц, сделать информацию секретной. При шифровании и дешифровании используются такие коды и такие методы использования этих кодов, которые известны только источнику (отправителю) и приёмнику (получателю) информации. Например, при шифровании в качестве кодов могут использоваться обычные буквы русского алфавита, но переставленные местами по определённым правилам. Так, в шифре Цезаря каждая буква заменяется на другую, отстоящую от неё в алфавите на одно и то же фиксированное число позиций (рис. 1.10). Алфавит при этом считается замкнутым в кольцо.
Рис. 1.10
Следующая страница 
1.3.2. Равномерные и неравномерные коды. Условие Фано
Cкачать материалы урока
Сигнал кодирование и декодирование искажение информации
Кодирование текстовой информации
Всякий текст – это набор знаков. Но компьютер не может различать знаки, он “понимает” только язык электрических сигналов. Поэтому каждый знак в компьютере закодирован некоторой неповторимой последовательностью электрических сигналов, а им, в свою очередь, установлено цифровое соответствие – код. Нажимая на клавишу клавиатуры, мы посылаем такой код в память компьютера, затем процессор ищет ему соответствие и выдаёт необходимый знак на экран монитора.
Процесс преобразования в компьютере текстовой информации в цифровую форму и обратно называют текстовым кодированием. Таким образом, человек различает знаки по их начертанию, а компьютер – по их коду.
Коды составляют таблицу кодировки, к которой и обращается процессор при обработке текстов. В этой таблице для представления любого текста предусмотрено 28 (256) знаков, что составляет машинный алфавит. Первые 33 кода таблицы (с 0 по 32) отведены не для знаков, а для операций (перевод строки, ввод пробела и т. д.). Коды с 33 по 127 – интернациональные и соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам препинания и знакам арифметических действий. Коды с 128 по 255 являются национальными, то есть в нашей стране отведены для знаков кириллицы.
На сегодняшний день существует универсальная таблица кодировки – ASCII (American Standart Code for Information Interchange). Но она не единственная. Для русских букв существует несколько кодировок, среди которых: СР1251 (Windows), СР866, КОИ-8 (MS-DOS). В последнее время появился новый международный стандарт Unicode, который позволяет кодировать 216 (65536) символов.
Кодирование графической информации
Графическая информация в зависимости от способа формирования на экране монитора бывает растровой и векторной.
Растровое изображение похоже на лист клетчатой бумаги, на котором каждая клетка закрашена определённым цветом (и это роднит его с мозаикой, витражами, вышивкой крестом, рисованием «по клеточкам»). Растровая графика предполагает, что изображение состоит из элементарных частей, называемых пикселями («точками»). Они упорядочены по строкам. Количество таких строк на экране образует графическую сетку или растр. Таким образом, растровое изображение – это набор пикселей, расположенных на прямоугольной сетке.
Чем меньше пиксель и больше растр у монитора, тем качественнее его изображение. Наибольшее распространение в современных мониторах получили размеры сетки:
Не менее важным признаком изображения является количество цветов, обеспечиваемое видеокартой. Его можно менять программно (в пределах возможностей видеокарты), выбирая режим цветного изображения:
— чёрно-белое или битовое (0 – белый цвет, 1 – чёрный цвет);
— 16 цветов (4 бита информации в пикселе, 24);
— 256 цветов (8 бит информации в пикселе, 28);
— high color (16 бит информации в пикселе, 65 536 цветов);
— true color (32 бита информации в пикселе, 16 777 216 цветов).
Количество различных цветов К и количество битов для их кодирования b связаны формулой К=2b
Так же, как в телевизоре, в мониторе компьютера цветное изображение строится при помощи трёх основных цветов. RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — цветовая модель, описывающая способ синтеза цвета.
В зависимости от разрешения экрана и количества установленных цветов для преобразования изображений в двоичный код требуется некоторый объём памяти. Например, для сетки 800х600 и цветности high color требуется:
Качество кодирования определяется частотой дискретизации и уровнем кодирования.
Частота дискретизации – это количество измерений уровня сигнала в единицу времени (секунду). Она может находиться в пределах от 8000 до 48000, то есть от 8 до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество цифрового звука сравнимо со звуком радиотрансляции, а при 44,1 кГц (48 кГц) – со звуком аудио CD.
Одновременно с временной дискретизацией (частотой) выполняется и амплитудная, то есть измерение значений амплитуды и их представление в виде чисел с определенной точностью (квантование). Эта величина называется уровнем кодирования звука и обычно составляет 16 бит, то есть каждому значению амплитуды звуковой волны соответствует двоичное число в 16 разрядов.
Презентация Передача информации, источник и приёмник информации, сигнал, кодирование и декодирование, искажение информации при передаче.
Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов
Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте
откроется в новом окне
Выдаем Удостоверение установленного образца:
Описание презентации по отдельным слайдам:
Передача информации, источник и приёмник информации, сигнал, кодирование и декодирование, искажение информации при передаче. *
Развитие человечества не было бы возможно без обмена информацией. С давних времен люди из поколения в поколение передавали свои знания, извещали об опасности или передавали важную и срочную информацию, обменивались сведениями. Например, в Петербурге в начале XIX века была весьма развита пожарная служба. В нескольких частях города были построены высокие каланчи, с которых обозревались окрестности. Если случался пожар, то на башне днем поднимался разноцветный флаг (с той или иной геометрической фигурой), а ночью зажигалось несколько фонарей, число и расположение которых означало часть города, где произошел пожар, а также степень его сложности.
Пожарная каланча в Костроме Оптический телеграф Шаппа в Литермонте (Германия)
В любом процессе передачи или обмене информацией существует ее источник и получатель, а сама информация передается по каналу связи с помощью сигналов: механических, тепловых, электрических и др. В обычной жизни для человека любой звук, свет являются сигналами, несущими смысловую нагрузку. Например, сирена — это звуковой сигнал тревоги; звонок телефона — сигнал, чтобы взять трубку; красный свет светофора — сигнал, запрещающий переход дороги.
В качестве источника информации может выступать живое существо или техническое устройство. От него информация попадает на кодирующее устройство, которое предназначено для преобразования исходного сообщения в форму, удобную для передачи. С такими устройствами вы встречаетесь постоянно: микрофон телефона, лист бумаги и т. д. По каналу связи информация попадает в декодирующее устройство получателя, которое преобразует кодированное сообщение в форму, понятную получателю. Одни из самых сложных декодирующих устройств — человеческие ухо и глаз.
В процессе передачи информация может утрачиваться, искажаться. Это происходит из-за различных помех, как на канале связи, так и при кодировании и декодировании информации. С такими ситуациями вы встречаетесь достаточно часто: искажение звука в телефоне, помехи при телевизионной передаче, ошибки телеграфа, неполнота переданной информации, неверно выраженная мысль, ошибка в расчетах. Вопросами, связанными с методами кодирования и декодирования информации, занимается специальная наука — криптография.
При передаче информации важную роль играет форма представления информации. Она может быть понятна источнику информации, но недоступна для понимания получателя. Люди специально договариваются о языке, с помощью которого будет представлена информация для более надежного ее сохранения.
Прием-передача информации могут происходить с разной скоростью. Количество информации, передаваемое за единицу времени, есть скорость передачи информации или скорость информационного потока. Очевидно, эта скорость выражается в таких единицах, как бит в секунду (бит/с), байт в секунду (байт/с), килобайт в секунду (Кбайт/с) и т.д.
В отношении трактовки приставок существует неоднозначность. Встречается два подхода: • килобит трактуется как 1000 бит (как килограмм или километр), мегабит как 1000 килобит и т. д. Основной довод сторонников такого подхода — отсутствие сложности в вычислениях. • килобит трактуется как 1024 бита (как килобайт), мегабит как 1024 килобита и так далее. Основной довод — соответствие с традиционными для вычислительной техники килобайтами (1024 байта), мегабайтами и т. п. Применяются оба подхода, хотя для бита правильным считается «стандартный» подход, в отличии от байта, с которым «компьютерный» подход признают основным за традиционность. К битам, «компьютерный» подход применяют, преимущественно в компьютерной технике и программах.
Максимальная скорость передачи информации по каналу связи называется пропускной способностью канала. Следует упомянуть еще одну единицу измерения скорости передачи информации – бод. Бод (англ. baud) в связи и электронике — единица скорости передачи сигнала, количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду. Названа по имени Эмиля Бодо, изобретателя кода Бодо — кодировки символов для телетайпов.
Зачастую, ошибочно считают что бод это количество бит переданное в секунду. В действительности же, это верно лишь для двоичного кодирования, которое используется не всегда. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная манипуляция (КАМ), и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации. Например, при скорости изменения сигнала 2400 бод, скорость передачи может составлять 9600 бит/c, благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита. Кроме этого, бодами выражают полную емкость канала, включая служебные символы (биты), если они есть. Эффективная же скорость канала выражается другими единицами, например битами в секунду.
Одним из самых совершенных средств связи являются оптические световоды. Информация по таким каналам передается в виде световых импульсов, посылаемых лазерным излучателем. Оптические каналы отличаются от других высокой помехоустойчивостью и пропускной способностью, которая может составлять десятки и сотни мегабайт в секунду. Например, при скорости 50 Мбайт/с в течении 1 секунды передается объем информации, приблизительно равный содержанию 10 школьных учебников.
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Информатика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс профессиональной переподготовки
Математика и информатика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Развитие человечества не было бы возможно без обмена информацией. С давних времен люди из поколения в поколение передавали свои знания, извещали об опасности или передавали важную и срочную информацию, обменивались сведениями. Например, в Петербурге в начале XIX века была весьма развита пожарная служба. В нескольких частях города были построены высокие каланчи, с которых обозревались окрестности. Если случался пожар, то на башне днем поднимался разноцветный флаг (с той или
иной геометрической фигурой), а ночью зажигалось несколько фонарей, число и расположение которых
означало часть города, где произошел пожар, а также степень его сложности.
Номер материала: ДБ-667416
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
ЕГЭ в 2022 году может пройти в допандемийном формате
Время чтения: 1 минута
В пяти регионах России протестируют новую систему оплаты труда педагогов
Время чтения: 2 минуты
Минобрнауки предлагает дифференцированный подход к аккредитации вузов
Время чтения: 1 минута
Постоянно получать новые знания хотят 46% россиян
Время чтения: 2 минуты
Большинство учителей считают, что поступить на бюджет без репетитора не получится
Время чтения: 1 минута
Всероссийская олимпиада школьников начнется 13 сентября
Время чтения: 2 минуты
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Кодирование для чайников, ч.1
Не являясь специалистом в обозначенной области я, тем не менее, прочитал много специализированной литературы для знакомства с предметом и прорываясь через тернии к звёздам набил, на начальных этапах, немало шишек. При всём изобилии информации мне не удалось найти простые статьи о кодировании как таковом, вне рамок специальной литературы (так сказать без формул и с картинками).
Статья, в первой части, является ликбезом по кодированию как таковому с примерами манипуляций с битовыми кодами, а во второй я бы хотел затронуть простейшие способы кодирования изображений.
0. Начало
Давайте рассмотрим некоторые более подробно.
1.1 Речь, мимика, жесты
1.2 Чередующиеся сигналы
В примитивном виде кодирование чередующимися сигналами используется человечеством очень давно. В предыдущем разделе мы сказали про дым и огонь. Если между наблюдателем и источником огня ставить и убирать препятствие, то наблюдателю будет казаться, что он видит чередующиеся сигналы «включено/выключено». Меняя частоту таких включений мы можем выработать последовательность кодов, которая будет однозначно трактоваться принимающей стороной.
1.3 Контекст
2. Кодирование текста
Текст в компьютере является частью 256 символов, для каждого отводится один байт и в качестве кода могут быть использованы значения от 0 до 255. Так как данные в ПК представлены в двоичной системе счисления, то один байт (в значении ноль) равен записи 00000000, а 255 как 11111111. Чтение такого представления числа происходит справа налево, то есть один будет записано как 00000001.
Итак, символов английского алфавита 26 для верхнего и 26 для нижнего регистра, 10 цифр. Так же есть знаки препинания и другие символы, но для экспериментов мы будем использовать только прописные буквы (верхний регистр) и пробел.
Тестовая фраза «ЕХАЛ ГРЕКА ЧЕРЕЗ РЕКУ ВИДИТ ГРЕКА В РЕЧКЕ РАК СУНУЛ ГРЕКА РУКУ В РЕКУ РАК ЗА РУКУ ГРЕКУ ЦАП».
2.1 Блочное кодирование
Информация в ПК уже представлена в виде блоков по 8 бит, но мы, зная контекст, попробуем представить её в виде блоков меньшего размера. Для этого нам нужно собрать информацию о представленных символах и, на будущее, сразу подсчитаем частоту использования каждого символа: