в чем суть процесса дискретизации
В чем суть процесса дискретизации
оБ ТЙУ. 24 РПЛБЪБО РТЙНЕТ ТБУЮЕФБ УРЕЛФТБМШОПК РМПФОПУФЙ. еУМЙ Ч УРЕЛФТЕ ЙНЕАФУС ЮБУФПФЩ F_n$»> (ТЙУ. 24, Б ), ФП ЗТБЖЙЛ ЙУФЙООПК УРЕЛФТБМШОПК РМПФОПУФЙ ВХДЕФ ЙУЛБЦЕО ЧУМЕДУФЧЙЕ УЧЕТФЩЧБОЙС ЮБУФПФ (ТЙУ. 24, В ).
ЪДЕУШ INT ПЪОБЮБЕФ ПЛТХЗМЕОЙЕ ДП ГЕМПК ЮБУФЙ ЮЙУМБ. пЫЙВЛБ ЛЧБОФПЧБОЙС ТБЧОБ
оБ РТБЛФЙЛЕ ПЫЙВЛБ ЛЧБОФПЧБОЙС ОБНОПЗП НЕОШЫЕ ДТХЗЙИ ПЫЙВПЛ, ЧПЪОЙЛБАЭЙИ Ч РТПГЕУУЕ УВПТБ Й ПВТБВПФЛЙ ДБООЩИ. пДОБЛП, ЕУМЙ ОЕРТЕТЩЧОЩК ЧИПДОПК УЙЗОБМ ЪБОЙНБЕФ НБМХА ДПМА ЫЛБМЩ ЛЧБОФПЧБОЙС, ФП ПЫЙВЛБ ЛЧБОФПЧБОЙС ВХДЕФ УХЭЕУФЧЕООПК. рПЬФПНХ ЧУЕЗДБ УМЕДХЕФ УФТЕНЙФШУС Л ФПНХ, ЮФПВЩ ДЙБРБЪПО ЙЪНЕОЕОЙС ЪОБЮЕОЙК ОЕРТЕТЩЧОПЗП РТПГЕУУБ ЪБОЙНБМ ЛБЛ НПЦОП ВПМШЫХА ЮБУФШ ЫЛБМЩ ЛЧБОФПЧБОЙС.
рПНЙНП ТБУУНПФТЕООЩИ ПЫЙВПЛ ДЙУЛТЕФЙЪБГЙЙ Й ЛЧБОФПЧБОЙС ХЛБЦЕН ДТХЗЙЕ ОБЙВПМЕЕ УХЭЕУФЧЕООЩЕ ПЫЙВЛЙ, ЛПФПТЩЕ НПЗХФ ЧПЪОЙЛБФШ Ч бгр:
— БРЕТФХТОБС ПЫЙВЛБ, ЧПЪОЙЛБАЭБС ЙЪ-ЪБ ФПЗП, ЮФП ЛБЦДЩК ПФУЮЕФ ЧЩРПМОСЕФУС ОБ РТПФСЦЕОЙЙ ОЕЛПФПТПЗП ПФТЕЪЛБ ЧТЕНЕОЙ, Б ОЕ НЗОПЧЕООП;
— ДТЕВЕЪЦБОЙЕ, СЧМСАЭЕЕУС УМЕДУФЧЙЕН ФПЗП, ЮФП ЙОФЕТЧБМ ЧТЕНЕОЙ НЕЦДХ УПУЕДОЙНЙ ПФУЮЕФБНЙ НПЦЕФ НЕОСФШУС УМХЮБКОЩН ПВТБЪПН;
— ОЕМЙОЕКОЩЕ ЙУЛБЦЕОЙС, ЛПФПТЩЕ НПЗХФ ЧПЪОЙЛБФШ РП ТБЪОЩН РТЙЮЙОБН, ОБРТЙНЕТ, ЧУМЕДУФЧЙЕ РМПИПК РПДЗПОЛЙ ДЕФБМЕК УЙУФЕНЩ ЙМЙ ОЕФПЮОПК ЗТБДХЙТПЧЛЙ;
— РТЙ ПДОПЧТЕНЕООПН РТЕПВТБЪПЧБОЙЙ Ч ОЕУЛПМШЛЙИ ЛБОБМБИ ОБМЙЮЙЕ ЙОФЕТЧБМБ ЧТЕНЕОЙ НЕЦДХ УПУЕДОЙНЙ ПРТПУБНЙ Ч ТБЪМЙЮОЩИ ЛБОБМБИ РТЙЧПДЙФ Л РПСЧМЕОЙА НЕЦЛБОБМШОПК ЧТЕНЕОО К ПЫЙВЛЙ Ч ПФУЮЕФБИ, ЛПФПТБС НПЦЕФ ПЛБЪБФШУС УХЭЕУФЧЕООПК ДМС ВЩУФТП НЕОСАЭЙИУС УЙЗОБМПЧ. рПСЧМЕОЙС ЬФПК ПЫЙВЛЙ НПЦОП ЙЪВЕЦБФШ, ЕУМЙ ЙУРПМШЪПЧБФШ Ч бгр ЪБРПНЙОБАЭЙЕ УИЕНЩ, Ч ЛПФПТЩЕ ДБООЩЕ ЙЪ ЧУЕИ ЛБОБМПЧ РПУФХРБАФ ПДОПЧТЕНЕООП Й ИТБОСФУС ФБН ДП НПНЕОФБ ПРТПУБ УППФЧЕФУФЧХАЭЕЗП ЛБОБМБ ЛПННХОЙЛБФПТПН.
Дискретизация
Что такое дискретизация в информатике
Для того чтобы решить определенные задачи, человек вынужден преобразовывать имеющуюся информацию из одной формы, в которой она представлена, в другую. Например, при чтении книги вслух мы преобразовываем информацию из текстовой (дискретной) формы в звуковую (непрерывную). Тот, кто занимается транскрибацией, преобразовывает звуковую форму в текстовую — совершает обратный процесс.
Для того чтобы передавать, хранить, автоматически обрабатывать данные, гораздо удобнее использовать дискретную форму представления информации. В этом и состоит ее основное преимущество. Именно поэтому информатика — наука, на которой основана работа всей компьютерной техники, — много внимания уделяет дискретизации.
Дискретизация — процесс, с помощью которого непрерывная форма представления информации преобразуется в дискретную.иеие
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
В информатике под понятием дискретности подразумевают алгоритм решения задачи, разбивающий весь процесс на определенное количество простых шагов (этапов), выполняемых поочередно.
Другими словами, дискретность — это набор действий, имеющих строго определенную, предписанную им алгоритмом последовательность. Каждое следующее действие может быть исполнено только при полном завершении предыдущего этапа.
Формы представления дискретной информации
Итак, существуют две формы представления информации:
Они принципиально отличаются в зависимости от своей природы.
Любой объект или явление, существующие в нашем мире, можно представить с помощью определенных физических величин и характеристик. Такое природное явление, как циклон, можно описать с помощью скорости ветра, температуры воздуха, количества выпавших осадков и другими характерными для циклона величинами.
Характерные физические величины для описания человека:
Все вышеуказанные физические величины имеют собственные определенные диапазоны. Количество значений, которые способна принимать та или иная величина, может быть бесконечным.
Подобные величины и ту информацию, которую они передают, принято называть непрерывными. Между значениями таких величин не бывает скачкообразных разрывов. Такая непрерывная величина, как масса тела, например, может принимать любые значения от нуля до бесконечности, включая дробные.
Кроме непрерывных величин, существуют и такие, которые обозначают целое, а не дробное количество: например, число музыкантов в оркестре или число атомов в молекуле вещества.
Если объект изучения обладает характерным свойством в какие-то моменты принимать строго конкретные значения (знаковые или числовые), то это свойство называют дискретной информацией об объекте.
Особенность дискретной информации — ее прерывистость, возможность пронумеровать и представить в цифровом виде с использованием логических нуля и единицы.
Дискретными значениями являются:
Для того чтобы обладать наиболее полными сведениями об объекте или явлении, чаще всего их описывают с помощью двух форм представления информации одновременно.
Геометрическую фигуру можно описать с помощью ее дискретного значения (квадрат) и непрерывного значения длины его стороны (15,25 см).
При использовании пружинных весов или весов со стрелкой измеряемая величина (масса) является сама по себе непрерывной. Но весы переводят этот показатель в дискретную форму в зависимости от того, к какому делению шкалы ближе окажется бегунок пружинных весов или стрелка.
В этом случае, чем более мелкие деления на шкале, тем более точной будет дискретное представление информации о массе взвешиваемого предмета.
Дискретную информацию принято представлять в символьном виде, с использованием знаков — натуральных чисел или букв. С помощью натуральных чисел можно представить деления на шкале измерительного прибора, нумерацию страниц книги или домов на улице города.
Цифровой вариант представления информации очень удобен для использования в ЭВМ.
В повседневной жизни для представления информации помимо цифр используют слова, составленные из букв какого-либо алфавита (русского, латинского, китайского и пр.). С помощью слов обозначают имена и свойства объектов, перечисляют действия.
Также широкое применение получили различные математические символы, знаки препинания.
Использование совокупности всех имеющихся символов, условно именуемой «алфавитом», дает возможность создания различных информационных объектов.
Такой вид представления информации называется символьным, так как она имеет дискретную природу, заключенную в использовании последовательности различных символов.
Существует большое количество «алфавитов» или систем письменности, с помощью которых можно передать (записать, сохранить) одну и ту же информацию различными символическими наборами.
В качестве примера поставим в соответствие каждой букве алфавита ее порядковый номер. В этом случае с помощью цифр от 0 до 9 можно записать текст целой книги.
Более того, ту же самую информацию можно закодировать с помощью двоичного кода, используя всего 2 символа — 0 и 1.
К дискретным формам представления информации относят также ее графическое изображение в виде различных чертежей, графиков, схем.
Информационные параметры сигнала
Дискретизация в системах обработки информации выглядит как обмен информацией, который происходит с помощью сигналов. Носителями таких сигналов выступают физические величины, которые могут быть представлены распределением сигналов в пространстве и времени.
Показатели соответствующих временных функций являются информационными параметрами сигнала. Среди таких показателей могут быть:
Как происходит дискретизация, основные этапы
По аналогии с видом представления информации сигналы классифицируют также на 2 типа:
В случае аналогового сигнала параметры внутри отдельных диапазонов могут принимать любые значения в любой момент времени.
В случае дискретного сигнала каждому установленному моменту времени соответствует определенное значение параметра. Дискретный сигнал описывает непрерывную информацию в виде точек графика, построенного в системе координат. В ней ось абсцисс представляет собой время сигнала в дискретном изображении, а ось ординат отражает дискретное представление уровня сигнала.
Преобразование аналогового сигнала в дискретный называется дискретизацией, которая происходит как по времени, так и по уровню сигнала.
Рассмотрим, как происходит дискретизация на примере самописцев атмосферного давления. Эти приборы работают на метеорологических станциях. Они в непрерывном режиме записывают изменение атмосферного давления на протяжении длительного времени в виде барограмм — кривых, вычерченных прибором в течение нескольких часов.
Одна из таких барограмм представлена ниже:
Взяв график за основу, можно снять с него необходимую нам информацию. Например, показания самописца в начале измерения атмосферного давления и каждый последующий час. Полученные данные заносятся в таблицу:
Таким образом, мы смогли преобразовать полученную в аналоговой (непрерывной) форме информацию в дискретный вид.
Если внимательно сравнить данные таблицы с данными графика, то можно заметить некоторую потерю точности. Так, самого большого значения давление достигло во время четвертого часа работы самописца, но в таблицу эта информация не попала.
Чтобы увеличить точность процесса дискретизации, следует брать меньшие временные интервалы. Например, снимать данные с барограммы не раз в час, а каждые полчаса или пятнадцать минут. В этом случае мы получим более точную картину изменения давления, представленную в дискретной форме.
Дискретные сигналы легче обрабатывать и хранить, чем аналоговые. Кроме того, на них практически не влияют помехи во время передачи на большие расстояния, что является их явным преимуществом. Поэтому использование дискретных сигналов получило более широкое распространение по сравнению с непрерывными.
Побочные эффекты дискретизации и квантования
Как мы уже выяснили, дискретизация происходит как по уровню (амплитуде) сигнала, так и по времени. При этом дискретизацию по уровню часто называют квантованием. В научной литературе могут встречаться оба термина, которые обозначают процесс оцифровки сигнала.
Поскольку все сигналы в природе имеют аналоговое происхождение, то для их хранения, обработки и передачи необходимо сначала оцифровывать сигналы — произвести с помощью аналого-цифровых приборов их дискретизацию и квантование по уровню.
После этого любой сигнал можно закодировать, провести его цифровую обработку, передать на расстоянии и хранить. При этом часто возникает необходимость преобразовать полученный цифровой сигнал обратно в аналоговый.
Подобным образом, например, происходит звуковое воспроизведение аудиозаписей с компакт-дисков. Цифровые сигналы, записанные в области высоких частот, преобразуются в низкочастотные звуковые.
Обратное преобразование сигнала происходит с определенной степенью точности, которая зависит от:
Следует учесть, что чем больше будет частота и число уровней, тем больше будет и цифровой информации, а значит, потребуется соответствующее количество ресурсов для ее передачи, хранения, обработки. Поэтому приходится соблюдать разумный компромисс между желаемой точностью воспроизведения сигнала и размерами обеспечивающих ее ресурсов.
Информатика. 7 класс
Конспект урока
Кодирование информации. Двоичный код
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
Дискретизация информации – процесс преобразования информации из непрерывной формы представления в дискретную. Чтобы представить информацию в дискретной форме, её следует выразить с помощью символов какого-нибудь естественного или формального языка.
Алфавит языка – конечный набор отличных друг от друга символов, используемых для представления информации. Мощность алфавита – это количество входящих в него символов.
Алфавит, содержащий два символа, называется двоичным алфавитом. Представление информации с помощью двоичного алфавита называют двоичным кодированием. Двоичное кодирование универсально, так как с его помощью может быть представлена любая информация.
1. Босова Л. Л. Информатика: 7 класс. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2017. – 226 с.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Для решения своих задач человеку часто приходится преобразовывать имеющуюся информацию из одной формы представления в другую. Например, при чтении вслух происходит преобразование информации из дискретной (текстовой) формы в непрерывную (звук). Во время диктанта на уроке русского языка, наоборот, происходит преобразование информации из непрерывной формы (голос учителя) в дискретную (записи учеников).
Информация, представленная в дискретной форме, значительно проще для передачи, хранения или автоматической обработки. Поэтому в компьютерной технике большое внимание уделяется методам преобразования информации из непрерывной формы в дискретную.
Дискретизация информации – процесс преобразования информации из непрерывной формы представления в дискретную.
Рассмотрим суть процесса дискретизации информации на примере.
На метеорологических станциях имеются самопишущие приборы для непрерывной записи атмосферного давления. Результатом их работы являются барограммы – кривые, показывающие, как изменялось давление в течение длительных промежутков времени. Одна из таких кривых, вычерченная прибором в течение семи часов проведения наблюдений, показана на рисунке 1.
На основании полученной информации можно построить таблицу, содержащую показания прибора в начале измерений и на конец каждого часа наблюдений.
Полученная таблица даёт не совсем полную картину того, как изменялось давление за время наблюдений: например, не указано самое большое значение давления, имевшее место в течение четвёртого часа наблюдений. Но если занести в таблицу значения давления, наблюдаемые каждые полчаса или 15 минут, то новая таблица будет давать более полное представление о том, как изменялось давление.
Таким образом, информацию, представленную в непрерывной форме (барограмму, кривую), мы с некоторой потерей точности преобразовали в дискретную форму (таблицу).
В дальнейшем вы познакомитесь со способами дискретного представления звуковой и графической информации.
В общем случае, чтобы представить информацию в дискретной форме, её следует выразить с помощью символов какого-нибудь естественного или формального языка. Таких языков тысячи. Каждый язык имеет свой алфавит.
Алфавит – конечный набор отличных друг от друга символов (знаков), используемых для представления информации. Мощность алфавита – это количество входящих в него символов (знаков).
Алфавит, содержащий два символа, называется двоичным алфавитом (рис. 3). Представление информации с помощью двоичного алфавита называют двоичным кодированием. Закодировав таким способом информацию, мы получим её двоичный код.
Рассмотрим в качестве символов двоичного алфавита цифры 0 и 1. Покажем, что любой алфавит можно заменить двоичным алфавитом. Прежде всего, присвоим каждому символу рассматриваемого алфавита порядковый номер. Номер представим с помощью двоичного алфавита. Полученный двоичный код будем считать кодом исходного символа.
Если мощность исходного алфавита больше двух, то для кодирования символа этого алфавита потребуется не один, а несколько двоичных символов. Другими словами, порядковому номеру каждого символа исходного алфавита будет поставлена в соответствие цепочка (последовательность) из нескольких двоичных символов. Правило получения двоичных кодов для символов алфавита мощностью больше двух можно представить схемой на рисунке.
Двоичные символы (0,1) здесь берутся в заданном алфавитном порядке и размещаются слева направо. Двоичные коды (цепочки символов) читаются сверху вниз. Все цепочки (кодовые комбинации) из двух двоичных символов позволяют представить четыре различных символа произвольного алфавита:
Цепочки из трёх двоичных символов получаются дополнением двухразрядных двоичных кодов справа символом 0 или 1. В итоге кодовых комбинаций из трёх двоичных символов получается 8 – вдвое больше, чем из двух двоичных символов:
Соответственно, четырёхразрядный двоичный код позволяет получить 16 кодовых комбинаций, пятиразрядный – 32, шестиразрядный – 64 и т. д.
Длину двоичной цепочки – количество символов в двоичном коде – называют разрядностью двоичного кода.
Обратите внимание, что:
32 = 2 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 2 и т. д.
Здесь количество кодовых комбинаций представляет собой произведение некоторого количества одинаковых множителей, равного разрядности двоичного кода.
Если количество кодовых комбинаций обозначить буквой N, а разрядность двоичного кода – буквой i, то выявленная закономерность в общем виде будет записана так:
В математике такие произведения записывают в виде:
Запись 2 i читают так: «2 в i-й степени».
Задача. Вождь племени Мульти поручил своему министру разработать двоичный код и перевести в него всю важную информацию. Двоичный код какой разрядности потребуется, если алфавит, используемый племенем Мульти, содержит 16 символов? Выпишите все кодовые комбинации.
Чтобы выписать все кодовые комбинации из четырёх 0 и 1, воспользуемся схемой на рис. 1.13: 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111.
Универсальность двоичного кодирования
В начале нашей беседы вы узнали, что информация, представленная в непрерывной форме, может быть выражена с помощью символов некоторого естественного или формального языка. В свою очередь, символы произвольного алфавита могут быть преобразованы в двоичный код. Таким образом, с помощью двоичного кода может быть представлена любая информация на естественных и формальных языках, а также изображения и звуки (рис. 6). Это и означает универсальность двоичного кодирования.
Двоичные коды широко используются в компьютерной технике, требуя только двух состояний электронной схемы – «включено» (это соответствует цифре 1) и «выключено» (это соответствует цифре 0).
Простота технической реализации – главное достоинство двоичного кодирования. Недостаток двоичного кодирования – большая длина получаемого кода.
Равномерные и неравномерные коды
Различают равномерные и неравномерные коды. Равномерные коды в кодовых комбинациях содержат одинаковое число символов, неравномерные – разное.
Выше мы рассмотрели равномерные двоичные коды.
Примером неравномерного кода может служить азбука Морзе, в которой для каждой буквы и цифры определена последовательность коротких и длинных сигналов. Так, букве Е соответствует короткий сигнал («точка»), а букве Ш – четыре длинных сигнала (четыре «тире»). Неравномерное кодирование позволяет повысить скорость передачи сообщений за счёт того, что наиболее часто встречающиеся в передаваемой информации символы имеют самые короткие кодовые комбинации.
Разбор решения заданий тренировочного модуля
№1.Тип задания: ввод с клавиатуры пропущенных элементов в тексте
Переведите десятичное число 273 в двоичную систему счисления.
Воспользуемся алгоритмом перевода целых чисел из системы с основанием p в систему с основанием q:
1. Основание новой системы счисления выразить цифрами исходной системы счисления и все последующие действия производить в исходной системе счисления.
2. Последовательно выполнять деление данного числа и получаемых целых частных на основание новой системы счисления до тех пор, пока не получим частное, меньшее делителя.
3. Полученные остатки, являющиеся цифрами числа в новой системе счисления, привести в соответствие с алфавитом новой системы счисления.
4. Составить число в новой системе счисления, записывая его, начиная с последнего остатка.
Ответ: 27310= 100010001.
№2. Тип задания: единичный / множественный выбор.
Четыре буквы латинского алфавита закодированы кодами различной длины:
Дискретизация
Дискретизация — преобразование непрерывной функции в дискретную.
Квантование по уровню широко используется в цифровых автоматах. При квантовании по уровню производится отображение всевозможных значений величины 
на дискретную область, состоящую из величин 
уровня квантования.
— Самофалов К.Г., Романкевич А.М., Валуйский В.Н., Каневский Ю.С., Пиневич М.М. 1.3 Дискретизация информации // Прикладная теория цифровых автоматов. — К. : Вища школа, 1987. — 375 с.
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 
.
где 
— наибольшая частота спектра сигнала.
Содержание
Примечания
Литература
См. также
Ссылки
 | Это заготовка статьи о технике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. Это примечание по возможности следует заменить более точным. |
