Структура и закономерности протекания информационных процессов.

Структура и фазы преобразования информации в ИС.

Фазы подготовки информации:

1. регистрация информации;

2. сбор и передача информации;

3. обработка информации (хранение);

4. вывод информации (воспроизведение);

5. классификация;

6. синтез.

Свойства информации:

Способ передачи информации

Цель информации

Избыточность информации

Верность информации (степень доверия информации)

Периодичность появления информации.

Квантование сигналов от уровня.

О пределяется шагом квантования. Если А достигнет текущего сигнала одного из уровней квантования, то такой уровень будет сохраняться до тех пор, пока значения сигнала не достигнет соседнего уровня квантования. Погрешность квантования - X.

Обычно полагают, что ошибка этого измерения нормальна, если весь диапазон изменения сигнала разбить на N дискретных значений, которые отличаются друг от друга на один шаг квантования.

N=(x_max-x_min)/x+1, где x – ошибка квантования, N – число уровней квантования, чем меньше x, тем точнее устройство квантования. X вполне измеримая величина.

x=(2/100)*x_max, где допустимая относительная погрешность.

Количество двоичных разрядов преобразователя:

I=log₂N=log₂(100/2+1)

Поскольку любое значение кодированного сигнала равновероятно x/2, то погрешность квантования равна:

x/2)²/3=x/2

Недостатки квантования по уровню: определяются неизбежным пропуском тех слабых сигналов, амплитуда которых меньше x.

Квантование сигналов по времени

Называется замена непрерывного сигнала, т.е. функция f(t) его мгновенными значениями, взятыми через определенный интервал времени t, иначе говоря, квантование по времени есть представление непрерывного сигнала в виде последовательности отсчетов (амплитудных выборок).

Точность восстановления сигналов в пределах t зависит от отношения частоты квантования на частоте в спектре регистрирующего сигнала, а также от способа аппроксимации (движения).

f_кв=1/t_кв

Согласно теории Котельникова любой сигнал f(t), описываемый функцией с ограниченным спектром определяется однозначно своими значениями, расположенными через интервал времени t=1/2f_гр, (f_гр – граниченная частота сигнала), т.е. ширина спектра.

Оценка погрешности, носимой квантованием по времени непрерывного сигнала, обладающих сложными спектрами, когда невозможно определить высшую гармонию, проводится обычно на основе кусочно-линейной аппроксимации непрерывной функции.

max погрешность

max дискретизации.

Если для дискретизации выбрать гармонические колебания f(t)=A*sint, то при A=1 получим:

Таким образом, при заданной допустимой погрешности д искретизации по времени осуществляется надежно лишь до определенной граничной частоты. Допустим, что в полосе надежного преобразования искажения, вызванные квантованием по времени не превышают 3дБ = 0,29, как это принято в теории фильтров, отсюда f_тр=²/2. Получаем:

Таким образом, чем выше отношение f_кв/f_гр, тем искажения регистрируемого сигнала меньше, тем выше объем цифровой информации.

Квантование по времени всегда приводит к ограниченному спектру записи, который должен располагаться в области f_кв/4, отсюда неизбежны искажения, обусловленные трансформацией высокочастотных сигналов в низкочастотные. Для устранения этих искажений сигналы до квантования подвергают низкочастотной фильтрации. Форму среза выбирают так, чтобы были ослаблены высокочастотные составляющие сигнала в области ненадежного преобразования от f_кв до f_кв/4, причем подавление зеркальных частот в области f_кв составляет обычно 40 – 50 дБ.

Преобразователи аналог – код и код – аналог.

Квантование по уровню осуществляется устройством под названием преобразователь «аналог – код». В современных системах для преобразования аналоговых сигналов в цифровую информацию применяются преобразователи «напряжение – код», работающие по принципу последовательного поразрядного взвешивания входного напряжения. В их основе лежит разложение значения сигнала по степеням двойки.

Задача кодирования состоит в установлении во входном напряжении наличия или отсутствия 2ⁱ_э, когда весовое напряжение _э имеется в соответствующем разряде двоичного числа, на выходе преобразователя формируется под 1, иначе под 0.

Поиск наличия весовых эталонов уровня происходит последовательно, начиная со старшего. Вначале преобразованное напряжение сравнивается со старшим эталоном если преобразованное больше эталонного или =, то старший разряд двоичного числа на выход выдается под 1 или определяется: _вх.-2ⁱ_э.

Полученная разность или полное _вх:

_вх-2^n-1_э, при x_n-1=1;

_вх, при x_n-1=0, тогда сравниваются следующее по величине _э. Если разность отрицательна, то в следующем разряде формируется код 0 и разрядность не определяется с целью преобразования двоичного числа. Аналоговый сигнал каждой 1 числа поставили в соответствие c определенным весом.