150 likes | 302 Views
Přenos dat, kódování. Informatika pro ekonomy II přednáška 2. Signál. Informace má nehmotnou povahu. Přenos musí být proveden nějakým fyzikálním procesem — nosičem informace. Fyzikální veličinu, která je nosičem informace, nazýváme signál.
E N D
Přenos dat, kódování Informatika pro ekonomy II přednáška 2
Signál • Informace má nehmotnou povahu. Přenos musí být proveden nějakým fyzikálním procesem — nosičem informace. • Fyzikální veličinu, která je nosičem informace, nazýváme signál. • Signál lze matematicky modelovat funkcí prostoru a času: s = f(x, y, z, t)
Rozdělení signálů • Všechny signály lze podle časového parametru rozdělit na: — spojité, každý časový okamžik signálu nese určitou informaci — diskrétní, signál nese informaci jen v některých okamžicích — statické, hodnota t nemá vliv na hodnotu signálu — dynamické, hodnota signálu závisí na hodnotě t
vstup výstup vedení mikrofon zesilovač reproduktor Spojitý signál • Je vždycky získáván ze vstupu (mikrofon, kamera, snímač teploty… • Příklad:
vzorkování před přenosem po přenosu zkresleno rekonstrukce Diskrétní signál
Komunikace • Informační vazba — vzniká mezi dvěma systémy tvorbou, přenosem a výměnou informace • Informační vazba umožňuje tzv. komunikaci. • Komunikace jedním směrem tvoří jednoduchý komunikační řetěz.
vysílání příjem Komunikační řetěz přenosový kanál zdroj kódování dekódování cíl
Kódování informace • Základní podmínkou komunikace je vytvoření signálního komunikačního kanálu. • Informaci je pro tento účel nutné transformovat, tj. vyjádřit v jiném jazyce s jinou abecedou. • Přiřazení znaků jedné abecedy znakům jiné abecedy se nazývá kódování, inverzní postup pak dekódování. • Předpis, který toto přiřazování definuje, se nazývá kód.
Kvalita kódování, redundance • Z hlediska optimálního přenosu je efektivní kód, který obsahuje minimální počet informačních prvků, každý znak kódu tedy má maximální entropii. • Kvantitativně je hospodárnost kódu vyčíslitelná redundancí (nadbytečností), podle vztahu: R = 1 – H/Hmax
Způsoby kódování • Rovnoměrné Baudotovo kódování — každému znaku je přiřazen stejně dlouhý kód. Obvykle je jednodušší, rychlejší na zpracování, ale méně hospodárné. • Nerovnoměrné kódování — každému znaku je přiřazen jinak dlouhý kód. Pro konstrukci a zpracování je obtížnější, může však být maximálně hospodárné.
Příklady kódů • Zdroj produkuje 4 znaky A, B, C, D. 1. Předpokládáme stejné pravděpodobnosti znaků:
Příklady kódů 2. Předpokládáme různé pravděpodobnosti znaků:
Výpočet optimálního kódu • Shannon-Fanův algoritmus 1. Znaky uspořádáme sestupně podle pravděpodobnosti jejich výskytu 2. Vypočteme kumulativní pravděpodobnosti 3. Rozdělíme znaky do dvou skupin tak, aby jejich součtové pravděpodobnosti byly blízké 0,5 4. Krok 3 opakujeme tak dlouho, dokud existují vícečlenné skupiny znaků
Shannon-Fanův algoritmus 0 00 0 1 01 0 10 1 0 110 1 1 111