3. Аналоговая и цифровая формы представление информации.

Обмен информацией в природе осуществляется с помощью сигналов. Сигналы от источника к приемнику передаются посредством физических носителей, например: электрическим током, полем, акустической волной и т. д.

Физические носители сигналов характеризуются рядом параметров. Например:

• U – амплитудой;

• φ – фазой;

• ω - частотой.

Изменение любого параметра во времени можно интерпретировать как передачу сигналом информации, а сам параметр можно называть информационным.

Если абстрагироваться от физической природы носителя и рассматривать только изменение во времени информационного параметра, то формальным описателем сигнала может быть функция времени

y(t).

Сигналы, которые изменяются в интервале времени наблюдения непрерывно, называют аналоговыми.

Рис. 4

Устройства создающие, принимающие и преобразующие информацию в аналоговой форме называют аналоговыми устройствами.

Информационная емкость аналогового сообщения равна бесконечности.

Существуют аналоговые вычислительные машины (АВМ).

АВМ - аналоговые устройства, выполняющие заданный набор функции преобразования информации.

Рис. 5

Положительные качества АВМ:

• высокое быстродействие ( реальный масштаб времени);

• малые габариты.

Недостатки АВМ:

• влияние внешних и внутренних шумов;

• необходимость использования прецизионных электронных компонентов.

Можно ли представить непрерывный сигнал на конечном интервале времени дискретным набором вещественных чисел вида , без потери информации?

Рис. 6. Сигнал представленный в табличной форме.

Дискретизация сигнала – определение значений сигнала в заданные моменты времени.

Можно ли записать дискретный сигнал набором целых чисел, без потери информации?

Рис. 7

Квантование сигнала – округление значений сигнала до целых чисел.

Оцифровка – процедура дискретной выборки аналогового сигнала и определения его значения в терминах целых чисел.

Сигналы, которые могут быть представлены в виде таблиц целых чисел, называют цифровыми.

Какую систему счисления выбрать для представления цифрового сигнала?

Оцифровка – процедура дискретной выборки аналогового сигнала и определения его значения в терминах целых двоичных чисел.

Рис. 8

Двоичный электрический сигнала.

Значение L округляется в сторону большего целого числа. Величина L также носит название информационной емкости сообщения и измеряется в байтах.

Т ТЛ- микросхемы:

• нулем (0) кодируют напряжение U⁰ < +0,8 В;

• еденицей (1) - U¹ > +2,4 В.

Операция дискретизации, квантования и цифрового кодирования аналогового сигнала называют аналого-цифровым преобразованием (АЦП).

Положительные качества представления информации в числовой форме:

• Компактность представления (мало места для хранения);

• Определенность информации.

• Возможность сколь угодно точно описать аналоговый сигнал.