Введение в цифровую графику




Глава 6 Преобразование аналогового сигнала в цифровые коды


    Глава 6 Преобразование аналогового сигнала в цифровые коды
    Глава 6 Преобразование аналогового сигнала в цифровые коды Различие и дискретность Принудительная дискретизация Конвертирование аналогового сигнала в цифровой Дискретизация аналогового сигнала Раз...
    Глава 6.
    Глава 6. Преобразование аналогового сигнала в цифровые коды В главах 3, 4 и 5 были рассмотрены необходимость и достоинства импульсного способа передачи информации, необходимость и сущность двоично...
    Различие и дискретность
    Различие и дискретность Этот Виктор Перестукин решал задачу, и у него получилось, что траншею выкопали полтора землекопа. Лия Гераскина В конечном счете, всех интересует только то содержание, кото...
    Замечание
    Однако следует попутно заметить, что такая идиллическая ситуация возможна только при том условии, что кодовые таблицы для соответствующего вида информации на входе и на выходе совпадают, т. е. при...
    Замечание
    Кстати, в предыдущих главах нам удавалось составлять кодовые таблицы без упоминания этого свойства....
    Пример 1
    Вспомним, что мы рассматривали возможность кодирования студентов определенной группы или даже всего факультета. Если кого-то исключили, или кто-то перешел в другое учебное заведение, или девушка с...
    Пример 2
    Кроме того, мы также получили таблицу, в которой произвольным образом присвоили коды четырем ахроматическим цветам. Эти примеры приведены для того, чтобы можно было увидеть различие между списком...
    Пример-метафора
    Считается, что любой коллектив — это совокупность отдельных индивидуальностей, как бы они друг с другом ни были связаны. Футбольную команду можно представить в виде списка, в котором каждому футбо...
    Определение
    Дискретность — это свойство, позволяющее различать однотипные или однородные объекты....
    Справка
    Слово дискретность латинского происхождения: discretus — это причастие от глагола discere, что переводится как отделять, разделять, следовательно, само слово означает разделенный или отделенный. Т...
    Важная мысль
    Все значения, подлежащие кодированию, должны быть дискретны. Это означает, что располагая раздельными элементами, а проще говоря, располагая элементарным списком элементов, можно легко включить их...
    Пример-метафора
    Работа по дискретизации элементов речи, или текста, и созданию алфавита языка выполнена задолго до компьютерных технологий, а задача последних оказалась относительно проста (когда уже существует г...
    Пример
    Каждый из нас вполне способен отличить белое от черного. В языке существуют резко отличающиеся и не смешиваемые друг с другом (однозначные) понятия белого и черного. Безусловно, иногда возможна не...
    Принудительная дискретизация
    Принудительная дискретизация Фонетическое письмо определяет всю нашу культуру и всю нашу науку, вовсе не будучи обычным, рядовым явлением. Жак Деррида Выше мы пришли к выводу, что для того, чтобы...
    Пример-метафора
    Каждый студент группы имеет студенческий билет и зачетную книжку, из которых можно узнать не только его фамилию, но и другие отличительные сведения (прежде всего уровень успеваемости). Безусловно,...
    Справка
    Фонология (от греческих слов phone, что означает звук, и логия — наука) — это раздел языкознания, изучающий структурные и функциональные закономерности звукового строя языка....
    Справка
    Фонема (от греческого слова phonema, что означает звук) — это единица языка, с помощью которой различаются и отождествляются морфемы и тем самым слова, т. к. она определяет совокупность различител...
    Замечание
    В части III эти процедуры будут рассмотрены на примере графических изображений....
    Конвертирование аналогового сигнала в цифровой
    Конвертирование аналогового сигнала в цифровой Я считаю, что в мире имеется бесконечное множество различных движений, происходящих непрерывно. Рене Декарт В непрерывном аналоговом сигнале нет отче...
    Рис. 6.1. Исходный аналоговый сигнал
    Рис. 6.1. Исходный аналоговый сигнал...
    Замечание
    Мы не рискнем назвать эту волну звуком, потому что на самом деле звук речи или музыкальный звук — это не просто какая-либо чистая волна. Более того, чистая волна как раз мало интересна. Музыкальны...
    Дискретизация аналогового сигнала
    Дискретизация аналогового сигнала Первое, на что стоит обратить внимание, это — изменение амплитуды вдоль одной оси. Можно условиться, что это ось времени (хотя в принципе это несущественно для аб...
    Справка
    Амплитуда происходит от латинского слова amplitude, что переводится как величина и означает максимальное отклонение изменяющейся по определенному закону величины от среднего значения или от некото...
    Разбиение на равные интервалы
    Разбиение на равные интервалы В качестве первой операции необходимо разбить эту ось на определенные интервалы, возможно, это и будут интервалы по времени (рис. 6.2)....
    Рис. 6.2. Разбиение аналогового сигнала на интервалы
    Рис. 6.2. Разбиение аналогового сигнала на интервалы Цель такого разбиения проста — это единственный способ получения дискретных элементов, причем стоит обратить внимание, что применяется искусств...
    Важная мысль
    Для создания дискретных элементов применяется искуссвенный прием — принудительная дискретизация. В самом деле, выбранные интервалы принципиально никак не учитывают содержание сигнала, а хладнокров...
    Замечание
    В общем случае интервалы могут быть и разными, но тогда придется ответить на два вопроса: во-первых, как попасть в нужные, смысловые точки, а во-вторых, как передать с каждым дискретным интервалом...
    Рис. 6.3. Два разных аналоговых...
    Рис. 6.3. Два разных аналоговых сигнала с одинаковыми интервалами...
    Пример-метафора
    Пока наши действия напоминают работу метронома. Действительно, мы разделили непрерывный сигнал на определенные длительности времени: скажем, каждую секунду происходит биение, и эти биения мы можем...
    Замечание
    Уменьшение интервалов, конечно, имеет определенное значение, например эта процедура определяет качество цифрового сигнала. Однако на данном этапе, когда мы рассматриваем логические основания, необ...
    Справка
    Апория (от греческого слова aporia, что означает безвыходность) — это трудная или неразрешимая проблема, связанная с возникновением противоречия, с наличием аргумента против очевидного и общеприня...
    Усреднение в пределах интервала дискретизации
    Усреднение в пределах интервала дискретизации Ответ на заданный выше вопрос можно сформулировать таким образом: непрерывный поток информации, или непрерывный сигнал, подвергается разбиению на небо...
    Рис. 6.4. Усреднение сигналов...
    Рис. 6.4. Усреднение сигналов в пределах дискретов...
    Замечание
    В содержательном смысле превращение фрагмента непрерывного сигнала в одно-единственное значение является нетривиальной процедурой. Действительно, как выбрать наиболее характерное значение? Если бы...
    Пример-метафора
    Предположим, что в учебной канцелярии возникла необходимость сравнить успеваемость двух групп. Как это сделать? Понятно, что в обеих группах есть отличники и двоечники, т. е. существует определенн...
    Замечание
    Этот алгоритм не носит, впрочем, всеобщего характера. Возможны и анекдотические случаи: скажем, средняя температура по больнице. В результате усреднения (интеграции) сигнала в пределах диапазона д...
    Пример-метафора
    Представьте себе график прибылей какого-либо предприятия. Этот график отображает информацию о каждом рабочем дне. Для прогнозирования необходима обобщенная информация, например помесячно. Но с пом...
    Рис. 6.5. Вид ступенчатой линии сигнала после усреднения
    Рис. 6.5. Вид ступенчатой линии сигнала после усреднения На данном этапе можно уточнить определение дискретизации....
    Определение
    Дискретизация — это разделение на участки, в которых сигнал усредняется, В этом случае определяются отдельные, независимые друг от друга отсчеты, которые можно сравнивать между собой. Усредненные...
    Квантование аналогового сигнала
    Квантование аналогового сигнала Для сравнения значений, которые были усреднены (интегрированы) в пределах каждого дискретного интервала, необходимо ввести еще одну координату, расположенную перпен...
    Справка
    Термин квантование происходит от латинского слова quantum, что означает сколько. Процедура оценки, или оценивания, т. е. получение ответа на вопрос сколько — это и есть процедура квантования. Исхо...
    Определение
    Квантование — это процедура замены величины усредненного дискретного отсчета ближайшим значением из набора фиксированных величин — уровней квантования. Можно с сожалением признать, что квантование...
    Рис. 6.6. Шкала квантования с восемью уровнями от 0 до 7
    Рис. 6.6. Шкала квантования с восемью уровнями от 0 до 7...
    Замечание
    Искажения сигнала, происходящие в процессе квантования, называются шумом квантования. Принципиально важно, что это искажение не может быть в дальнейшем устранено, т. к. шум квантования коррелирова...
    Рис. 6.7. Аналоговый сигнал со значениями квантования
    Рис. 6.7. Аналоговый сигнал со значениями квантования Когда каждый дискретный элемент связывается с определенным набором уровней квантования, а исходный аналоговый сигнал преобразуется в последова...
    Кодирование аналогового сигнала
    Кодирование аналогового сигнала В предыдущем разделе сказано, что шкала квантования выбирается с заранее заданными уровнями. Действительно, как мы выяснили там же, квантованный сигнал, в отличие о...
    Рис. 6.8. Кодирование аналогового сигнала
    Рис. 6.8. Кодирование аналогового сигнала Эта таблица важна еще и потому, что она потребуется для процедуры обратного преобразования (рис. 6.9). Следует только обратить внимание на то, что аналого...
    Рис. 6.9. Преобразованный аналоговый сигнал
    Рис. 6.9. Преобразованный аналоговый сигнал...
    Рис. 6.10. Различие исходного и преобразованного сигналов
    Рис. 6.10. Различие исходного и преобразованного сигналов...
    Справка
    Для того чтобы реальный звуковой сигнал, поступающий на микрофон и индуцирующий непрерывный электрический сигнал, был оцифрован с приемлемым качеством, необходимо выполнять квантование не реже 40...









Начало