6 Дискретная (цифровая) и непрерывная (аналоговая) информация

Термин «информация» происходит от латинского informatio, что означает — разъяснение, сообщение, осведомлённость.

В постоянное употребление этот термин вошёл в середине двадцатого века. Ввёл его американский учёный Клод Шеннон, разработавший основы теории информации. Информация по Шеннону — это сообщение, передаваемое в виде кодовых посылок по канану связи, а ценность сообщения измеряется не его смыслом, а неожиданностью и необычностью сигнала.

Дискретность (от лат. discretus — разделённый, прерывистый) — означает прерывность и противопоставляется непрерывности. Дискретные величины принимают не все возможные значения, а только определённые, и их можно пересчитать. Дискретное изменение величины происходит скачками, через определённые промежутки времени.

Непрерывная величина может принимать любые значения в некотором диапазоне, которые могут быть сколь угодно близки, но всё-таки отличаться друг от друга. Количество таких значений бесконечно велико.

В технике непрерывная информация называется аналоговой, дискретная — цифровой.

7 Процесс дискретизации

Дискретизация — преобразование непрерывной функциивдискретную. Преобразование непрерывного информационногомножествааналоговыхсигналоввдискретное множествоназываетсядискретизацией или квантованиемпо уровню.Квантование по уровню широко используется в цифровых автоматах. При квантовании по уровню производится отображение всевозможных значений величины на дискретную область, состоящую из величинуровня квантования.Используется в гибридных вычислительных системах и цифровых устройствах при импульсно-кодовой модуляции сигналов в системах передачи данных. При передаче изображения используют для преобразования непрерывного аналогового сигнала в дискретный или дискретно-непрерывный сигнал. Обратный процесс называется восстановлением. При дискретизации только по времени, непрерывный аналоговый сигнал заменяется последовательностью отсчётов, величина которых может быть равна значению сигнала в данный момент времени. Возможность точного воспроизведения такого представления зависит от интервала времени между отсчётами . Согласно теореме Котельникова:

где  — наибольшая частота спектра сигнала.

8 Частота дискретизации (или частота сэмплирования) - частота, с которой происходит оцифровка, хранение, обработка или конвертация сигнала из аналога в цифру. Частота дискретизации, согласно Теореме Котельникова, ограничивает максимальную частоту оцифрованного сигнала до половины своей величины. Чем выше частота дискретизации, тем более качественной будет оцифровка. Как следует из теоремы Котельникова для того чтобы однозначно восстановить исходный сигнал, частота дискретизации должна превышать наибольшую необходимую частоту сигнала в два раза. Преобразование аналогового сигнала в цифровой состоит из двух этапов: дискретизации по времени и квантования по амплитуде. Дискретизация по времени означает, что сигнал представляется рядом отсчетов (сэмплов), взятых через равные промежутки времени. Чем больше частота, тем точнее соответствует цифровой сигнал аналоговому. Согласно известной теореме Найквиста, для того, чтобы аналоговый (непрерывный по времени) сигнал можно было точно восстановить по его отсчетам, частота дискретизации должна быть как минимум вдвое больше максимальной звуковой частоты. Звуковая частота, равная половине частоты дискретизации, называется частотой Найквиста и является максимальной частотой, которую данная цифровая система может правильно сохранить и воспроизвести.