Виды информации и её кодирование

НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ

Распространение информации всегда связано с материальным носителем, то есть средой для её записи, хранения, передачи.

Носителем информации может быть:

* любой материальный предмет (бумага, камень, дерево, стол, классная доска, звездная пыль, мусор на полу);

* волны различной природы: акустическая (звук), электромагнитная (свет, радиоволна), гравитационная (давление, притяжение);

* вещество в различных состояниях (жидкий раствор - информацией может быть, в частности, концентрация молекул; газ - информацией в этом случае могут являться его температура и давление).

Для хранения информации, которая будет обрабатываться с помощью компьютера, используются специальные машинные носители информации: электронные схемы, перфокарты (использовались раньше), магнитные ленты, магнитные диски, оптические компакт-диски, флешки и т.п.

ВИДЫ ИНФОРМАЦИИ И ЕЁ КОДИРОВАНИЕ

Существуют разные варианты классификации информации по видам:

* по сфере применения информации (экономическая, географическая, социологическая и пр.);

* по характеру источников информации (первичная, вторичная, обобщающая и пр.);

* по характеру носителя информации (информация, «зашифрованная» в молекулах ДНК или в длинах световых волн; информация на бумажном или магнитном носителе и пр.).

Когда речь идет о компьютере, то наиболее часто выделяются виды информации в зависимости от формы ее представления.

Компьютер помогает человеку, хранить, передавать, преобразовывать информацию текстовую, числовую, звуковую, графическую, анимационную, видео и комбинированную.

В настоящее время мультимедийная (многосредовая, комбинированная) форма представления информации становится основной в вычислительной технике. Цветная графика сочетается в этих системах со звуком и текстом, с движущимися видеоизображением и трехмерными образами.

Человек всегда стремился доступным ему способом зафиксировать сведения о том, что больше всего его волновало. Наши предки оставили нам информацию о себе в виде наскальных росписей в пещерах, где они обитали. Затем появилась письменность, позже книгопечатание. Основным способом передачи информации в приведенных примерах являются специальныезнаки.

Свет маяка, цвет светофора, звук школьного звонка могут нести определенную информацию для человека. Очень часто не произнесенные слова, а интонация, с которой они были произнесены, несут для вас важную информацию о настроении вашего собеседника. Сигналы азбуки Морзе служат средством общения моряков и могут сообщить об особенностях и опасностях плавания.

Основным способом передачи информации в данных примерах выступают сигналы.

Итак, информация передается с помощью знаков и сигналов, именно они являются основными формами передачи информации в социотехнических (социум – человеческое общество) системах.

В информатике сигнал - есть форма передачи информации. Передача сигналов - это некоторый физический процесс, имеющий информационное значение.

Сигналы, передаваемые в электрической форме (электромагнитные волны), обладают множеством достоинств:

1) не требуют движущихся механических устройств, медленных и подверженных поломкам;

2) скорость передачи электрических сигналов приближается к максимально возможной скорости - скорости света;

3) электрические сигналы легко обрабатывать, сравнивать и преобразовывать с помощью электронных устройств, отличающихся чрезвычайно высоким быстродействием.

Сигналы могут быть непрерывными (аналоговыми) или дискретными.

Аналоговый сигнал - сигнал, непрерывно изменяющийся по амплитуде и во времени (температура воздуха, сила тока, напряжение, скорость движения).

Аналоговые сигналы используют, например, в телефонной связи, радиовещании, телевидении.

Сигнал называется дискретным, если он может принимать лишь конечное число значений (дискретный - не непрерывный).

Сигналы, несущие текстовую, символическую информацию, - дискретны.

Пример

В реальной жизни мы чаще всего воспринимаем непрерывные сигналы. Даже речь человека по сути представляет собой непрерывный сигнал. В этом легко убедиться, если вспомнить, что речь на незнакомом языке воспринимается слитно, в ней трудно выделить отдельные слова. Но дискретные сигналы обрабатывать легче.

Сигнал, несущий информацию, может принимать два различных значения (в его простейшей форме), но не менее. Не бывает информационного сигнала, принимающего только одно значение.

Дискретные сигналы часто называют цифровыми. Так они называются потому, что отдельные значения сигнала мы можем «пересчитать», то есть каждому значению сигнала можно поставить в соответствие число.

Например, на температурной кривой, вычерченной термометром-самописцем., указан диапазон изменения температуры за сутки - от +12 °С до +24 °С. Эту информацию, полученную в непрерывной (аналоговой) форме, можно представить в виде отдельных значений, то есть в дискретной форме.

Для этого занесем значения температуры в конце каждого часа в таблицу. Тем самым мы преобразуем аналоговый сигнал в цифровой:

Легко заметить, что таблица дает неточную картину процесса: например, из графика видно, что самая высокая температура была достигнута между 14 и 15 часами, но в таблице это не нашло отражения.

Ясно, что представление аналогового сигнала в дискретной форме можно улучшить, если занести в таблицу значения температуры, наблюдаемые каждые полчаса или каждые 10 минут.

Аппаратура систем обработки информации в технике и управлении в зависимости от того, какие сигналы она обрабатывает, делится на аналоговую и дискретную. К аналоговой технике относятся обычно различные регуляторы, измерительные приборы и т.п.

Вычислительная техника также может работать как с аналоговыми, так и с дискретными (цифровыми) сигналами. Соответственно, существуют аналоговые вычислительные машины (АВМ) и цифровые вычислительные машины (ЦВМ), причем последние получили значительно большее распространение.

Представление непрерывной графической, звуковой информации в памяти цифрового компьютера основано на том, что аналоговые сигналы всегда могут быть преобразованы к дискретному (числовому) виду.

Дискретизация - это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

Звук дискретизируется аналогично.

Звук – это явление аналогового (непрерывного) характера. Колебания воздуха вызывают звуковые волны, которые могут быть представлены графиком в виде синусоиды. Но для представления звука в ПК исходный непрерывный звуковой сигнал надо разбить на части, чтобы закодировать - оцифровать. Чем мельче частицы (больше разбиений), тем точнее передача звука, меньше потери его качества (хотя полностью этого избежать нельзя).