Semantische maatstaf voor informatie. Niveaus en structuur van economische informatie. Syntactische, semantische en pragmatische niveaus van economische informatie

Om informatie te meten, worden twee parameters geïntroduceerd: de hoeveelheid informatie I en de hoeveelheid gegevens Vd.

Deze parameters hebben verschillende uitdrukkingen en interpretaties, afhankelijk van de vorm van geschiktheid die wordt overwogen.

Syntactische geschiktheid. Het geeft de formele en structurele kenmerken van informatie weer en heeft geen invloed op de semantische inhoud ervan. Op syntactisch niveau wordt rekening gehouden met het type medium en de manier waarop informatie wordt gepresenteerd, de snelheid van verzending en verwerking, de grootte van codes voor het presenteren van informatie, de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van het omzetten van deze codes, enz.

Informatie die alleen vanuit een syntactische positie wordt beschouwd, wordt gewoonlijk data genoemd, omdat de semantische kant er niet toe doet.

Semantische (fictieve) adequaatheid. Deze vorm bepaalt de mate van overeenstemming tussen de afbeelding van het object en het object zelf. Het semantische aspect houdt in dat rekening wordt gehouden met de semantische inhoud van informatie. Op dit niveau wordt de informatie die de informatie weerspiegelt geanalyseerd en worden semantische verbanden overwogen. In de informatica worden semantische verbindingen tot stand gebracht tussen codes voor het representeren van informatie. Deze vorm dient om concepten en ideeën te vormen, de betekenis, inhoud van informatie en de generalisatie ervan te identificeren.

Pragmatische (consumenten) adequaatheid. Het weerspiegelt de relatie tussen informatie en de consument ervan, de correspondentie van informatie met het managementdoel, dat op basis daarvan wordt geïmplementeerd. De pragmatische eigenschappen van informatie komen alleen naar voren als er sprake is van eenheid van informatie (object), gebruiker en managementdoel.

Pragmatisch aspect overweging wordt geassocieerd met de waarde en het nut van het gebruik van informatie wanneer de consument een oplossing ontwikkelt om zijn doel te bereiken. Vanuit dit gezichtspunt worden de consumenteneigenschappen van informatie geanalyseerd. Deze vorm van adequaatheid houdt rechtstreeks verband met het praktische gebruik van informatie, met de overeenstemming ervan met de doelfunctie van het systeem.

Elke vorm van adequaatheid komt overeen met zijn eigen maatstaf voor de hoeveelheid informatie en het gegevensvolume (Fig. 2.1).

Rijst. 2.1.

Informatiemaatregelen

2.2.1. Syntactische maatstaf voor informatie Syntactische maatstaf

Het gegevensvolume Vd in een bericht wordt gemeten aan de hand van het aantal tekens (bits) in dit bericht. In verschillende getalsystemen heeft één cijfer een ander gewicht en verandert de eenheid voor gegevensmeting dienovereenkomstig:

in het binaire getalsysteem is de meeteenheid bit ( beetje - binair cijfer - binair cijfer);
In het decimale getallensysteem is de meeteenheid dit (decimale plaats).

Voorbeeld. Een bericht in het binaire systeem in de vorm van een acht-bits binaire code 10111011 heeft een datavolume Vd = 8 bits.

Een bericht in het decimale systeem in de vorm van een zescijferig getal 275903 heeft een datavolume van V d = 6 dit.

De hoeveelheid informatie wordt bepaald door de formule:

waarbij H (α) entropie is, d.w.z. de hoeveelheid informatie wordt gemeten door een verandering (vermindering) in de onzekerheid van de systeemtoestand.

De entropie van een systeem H (α), met N mogelijke toestanden, is volgens de formule van Shannon gelijk aan:

waarbij pi de waarschijnlijkheid is dat het systeem zich in de i-de toestand bevindt.

Voor het geval dat alle toestanden van het systeem even waarschijnlijk zijn, wordt de entropie ervan bepaald door de relatie

waarbij N het aantal van alle mogelijke weergegeven toestanden is;

m - basis van het nummersysteem (verscheidenheid aan symbolen die in het alfabet worden gebruikt);

n is het aantal bits (tekens) in het bericht.

2.2.2. Semantische maatstaf voor informatie

Om de semantische inhoud van informatie te meten, d.w.z. de kwantiteit ervan op semantisch niveau, de meest erkende is de thesaurusmaatstaf, die de semantische eigenschappen van informatie verbindt met het vermogen van de gebruiker om het binnenkomende bericht te accepteren. Hiervoor wordt het concept gebruikt gebruikersthesaurus.

Een thesaurus is een verzameling informatie die beschikbaar is voor een gebruiker of systeem.

Afhankelijk van de relatie tussen de semantische inhoud van informatie S en de thesaurus Sp van de gebruiker, verandert de hoeveelheid semantische informatie Ic die door de gebruiker wordt waargenomen en vervolgens door hem in zijn thesaurus wordt opgenomen. De aard van deze afhankelijkheid wordt weergegeven in figuur 2.2:

wanneer Sp=0 de gebruiker de binnenkomende informatie niet waarneemt of begrijpt;
wanneer S p → ∞ de gebruiker alles weet, heeft hij de binnenkomende informatie niet nodig.

Rijst. 2.2.

Afhankelijkheid van de door de consument waargenomen hoeveelheid semantische informatie van zijn thesaurus I c = f (S p)

Bij het beoordelen van het semantische (inhoudelijke) aspect van informatie moet ernaar worden gestreefd de waarden van S en S p te harmoniseren.

2.2.3. Pragmatische maatstaf voor informatie

Deze maatstaf bepaalt het nut van informatie (waarde) voor de gebruiker om zijn doel te bereiken. Deze maatstaf is ook een relatieve waarde, bepaald door de eigenaardigheden van het gebruik van informatie in een bepaald systeem. Het is raadzaam om de waarde van informatie te meten in dezelfde eenheden (of daar dichtbij) waarin de objectieve functie wordt gemeten.

Ter vergelijking presenteren we de ingevoerde informatiemaatregelen in de tabel. 2.1.

Tabel 2.1. Informatie-eenheden en voorbeelden

Maatstaf voor informatie	Maateenheden	Voorbeelden (voor het computerveld)
Syntactisch: Shannon-aanpak computerbenadering	Mate van onzekerheidsreductie	Waarschijnlijkheid van de gebeurtenis
Syntactisch: Shannon-aanpak computerbenadering	Eenheden van informatiepresentatie	Bit, byte, KB, enz.
Semantisch	Thesaurus	Applicatiesoftwarepakket, personal computer, computernetwerken, enz.
Semantisch	Economische indicatoren	Winstgevendheid, productiviteit, afschrijvingspercentage, enz.
Pragmatisch	Waarde in gebruik	Monetaire waarde
Pragmatisch	Geheugencapaciteit, computerprestaties, snelheid van gegevensoverdracht, enz.	Tijd voor het verwerken van informatie en het nemen van beslissingen

Classificatie van maatregelen

Informatiemaatregelen

Formulieren voor informatietoereikendheid

De adequaatheid van informatie kan in drie vormen worden uitgedrukt: semantisch, syntactisch en pragmatisch.

Syntactische geschiktheid. Het geeft de formele en structurele kenmerken van informatie weer en heeft geen invloed op de semantische inhoud ervan. Op syntactisch niveau wordt rekening gehouden met het type media en de manier waarop informatie wordt gepresenteerd, de snelheid van verzending en verwerking, de grootte van de codes voor de weergave ervan, de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van de conversie van deze codes, enz. Informatie die alleen vanuit een syntactische positie wordt beschouwd, wordt gewoonlijk data genoemd, omdat de semantische kant doet er niet toe.

Semantische (fictieve) adequaatheid. Deze vorm bepaalt de mate van overeenstemming tussen de afbeelding van het object en het object zelf. Het semantische aspect houdt in dat rekening wordt gehouden met de semantische inhoud van informatie. Op dit niveau wordt de informatie die de informatie weerspiegelt geanalyseerd en worden semantische verbanden overwogen. In de informatica worden semantische verbindingen tot stand gebracht tussen codes voor het representeren van informatie. Deze vorm dient om concepten en ideeën te vormen, de betekenis, inhoud van informatie en de generalisatie ervan te identificeren.

Pragmatische (consumenten) adequaatheid weerspiegelt de relatie tussen informatie en de consument ervan, de correspondentie van informatie met het managementdoel, dat op basis daarvan wordt geïmplementeerd. De pragmatische eigenschappen van informatie verschijnen alleen als er eenheid is van informatie (object), gebruiker en controledoel. Het pragmatische aspect van overweging houdt verband met de waarde en het nut van het gebruik van informatie wanneer de consument een oplossing ontwikkelt om zijn doel te bereiken.

Om informatie te meten, worden twee parameters geïntroduceerd: de hoeveelheid informatie I en de hoeveelheid gegevens V. Deze parameters hebben verschillende uitdrukkingen en interpretaties, afhankelijk van de vorm van geschiktheid die wordt overwogen. Elke vorm van adequaatheid komt overeen met zijn eigen maatstaf voor de hoeveelheid informatie en het gegevensvolume (Fig. 2.1).

Gegevensvolume Vd in een bericht wordt gemeten aan de hand van het aantal tekens (bits) in dit bericht. In verschillende getalsystemen heeft één cijfer een ander gewicht en verandert de eenheid voor gegevensmeting dienovereenkomstig:

in het binaire getalsysteem is de meeteenheid een bit (bit - binair cijfer - binair cijfer);
In het decimale getallensysteem is de meeteenheid dit (decimale plaats).

Rijst. 2.1. Informatiemaatregelen

Hoeveelheid informatie I op syntactisch niveau kan niet worden bepaald zonder rekening te houden met het concept van onzekerheid van de toestand van het systeem (entropie van het systeem). Het verkrijgen van informatie over een systeem gaat immers altijd gepaard met een verandering in de mate van onwetendheid van de ontvanger over de toestand van dat systeem. Laten we dit concept eens bekijken.

Geef de consument wat voorlopige (a priori) informatie over systeem a voordat hij informatie ontvangt. De maatstaf voor zijn onwetendheid over het systeem is de functie H(a), die tegelijkertijd dient als maatstaf voor de onzekerheid van de toestand van het systeem.

Na het ontvangen van een bericht b, verwierf de ontvanger aanvullende informatie I b (a), waardoor zijn a priori onwetendheid werd verminderd, zodat de a posteriori (na ontvangst van bericht b) onzekerheid over de systeemstatus H b (a) werd.

Vervolgens wordt de hoeveelheid informatie Ib(a) over het systeem die wordt ontvangen in bericht b bepaald als

ik b (a) = H(a)-H b (a),

die. de hoeveelheid informatie wordt gemeten door een verandering (vermindering) in de onzekerheid van de systeemtoestand.

Als de uiteindelijke onzekerheid van het systeem H b (a) nul wordt, dan zal de initiële onvolledige kennis vervangen worden door volledige kennis en de hoeveelheid informatie I b (a) = H (a). Met andere woorden, entropie van het systeem H(a) kan worden gezien als een maatstaf voor ontbrekende informatie.

De entropie van een systeem H(a) met N mogelijke toestanden is volgens de formule van Shannon gelijk aan

waarbij Pi de waarschijnlijkheid is dat het systeem zich in de i-de toestand bevindt.

Voor het geval waarin alle toestanden van het systeem even waarschijnlijk zijn, d.w.z. hun kansen zijn gelijk aan P i = , de entropie wordt bepaald door de relatie

Vaak wordt informatie gecodeerd met numerieke codes in een of ander nummersysteem, dit geldt vooral bij het presenteren van informatie op een computer. Uiteraard kan hetzelfde aantal cijfers in verschillende getalsystemen een verschillend aantal toestanden van het weergegeven object overbrengen, wat kan worden weergegeven als een verhouding

waarbij N het aantal van alle mogelijke weergegeven toestanden is;

m - basis van het nummersysteem (verscheidenheid aan symbolen die in het alfabet worden gebruikt);

n is het aantal bits (tekens) in het bericht.

De meest gebruikte zijn binaire en decimale logaritmen. De meeteenheden zijn in deze gevallen respectievelijk bit en dit.

Coëfficiënt (graad) van informatie-inhoud(beknoptheid) van een bericht wordt bepaald door de verhouding tussen de hoeveelheid informatie en de hoeveelheid data, d.w.z.

Y=1/Vd, en 0

Naarmate Y toeneemt, neemt de hoeveelheid werk die nodig is om informatie (gegevens in het systeem) om te zetten af. Daarom streven ze ernaar de informatie-inhoud te vergroten, waarvoor speciale methoden voor een optimale codering van informatie worden ontwikkeld.

Thesaurus is een verzameling informatie die beschikbaar is voor een gebruiker of systeem.

Rijst. 2.2. Afhankelijkheid van de hoeveelheid semantische informatie die door de consument wordt waargenomen

Laten we twee beperkende gevallen bekijken waarin de hoeveelheid semantische informatie I c
gelijk aan 0:

wanneer Sp = 0, neemt de gebruiker de binnenkomende informatie niet waar of begrijpt hij deze niet;
met S p® ¥ weet de gebruiker alles en heeft hij de binnenkomende informatie niet nodig.

De consument verkrijgt de maximale hoeveelheid semantische informatie I c wanneer hij de semantische inhoud S coördineert met zijn thesaurus S p (S p = S p opt), wanneer de binnenkomende informatie begrijpelijk is voor de gebruiker en hem voorheen onbekend bevat (niet in zijn thesaurus ) informatie.

De hoeveelheid semantische informatie in een bericht, de hoeveelheid nieuwe kennis die de gebruiker ontvangt, is dus een relatieve waarde. Hetzelfde bericht kan betekenisvolle inhoud hebben voor een competente gebruiker en betekenisloos zijn (semantische ruis) voor een incompetente gebruiker.

Bij het beoordelen van het semantische (inhoudelijke) aspect van informatie moet ernaar worden gestreefd de waarden van S en S p te harmoniseren.

Een relatieve maatstaf voor de hoeveelheid semantische informatie kan de inhoudscoëfficiënt C zijn, die wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de hoeveelheid semantische informatie en het volume ervan:

De term " informatie"komt uit het Latijn" informatie", wat verduidelijking, bewustzijn, presentatie betekent. Vanuit de positie van de materialistische filosofie is informatie een weerspiegeling van de echte wereld met behulp van informatie (berichten). Bericht is een vorm van presentatie van informatie in de vorm van spraak, tekst, afbeeldingen, digitale gegevens, grafieken, tabellen, enz. In brede zin informatie is een algemeen wetenschappelijk concept dat de uitwisseling van informatie tussen mensen omvat, de uitwisseling van signalen tussen de levende en levenloze natuur, mensen en apparaten.

Informatica beschouwt informatie als conceptueel onderling verbonden informatie, gegevens, concepten die onze ideeën over een fenomeen of object in de omringende wereld veranderen. Samen met informatie in de informatica is het concept “ gegevens" Laten we laten zien hoe ze verschillen.

Gegevens kunnen worden beschouwd als signalen of vastgelegde waarnemingen die om de een of andere reden niet worden gebruikt, maar alleen worden opgeslagen. Als ze worden gebruikt om de onzekerheid (informatie te verkrijgen) over een object te verminderen, veranderen de gegevens in informatie. Gegevens bestaan objectief en zijn niet afhankelijk van een persoon en de hoeveelheid van zijn kennis. Dezelfde gegevens voor één persoon kunnen in informatie veranderen, omdat... ze hebben bijgedragen aan het verminderen van de onzekerheid van iemands kennis, maar voor een ander blijven het gegevens.

Voorbeeld 1

Schrijf 10 telefoonnummers op een vel papier als een reeks van 10 cijfers en laat deze aan je medestudent zien. Hij zal deze cijfers als gegevens beschouwen, omdat... ze verstrekken hem geen enkele informatie.

Vermeld vervolgens tegenover elk nummer de naam van het bedrijf en het type activiteit. Cijfers die voorheen onbegrijpelijk waren voor je medestudent, krijgen zekerheid en zetten data om in informatie waar hij in de toekomst gebruik van kan maken.

Gegevens kunnen worden onderverdeeld in feiten, regels en actuele informatie. Feiten beantwoorden de vraag “Ik weet dat...”. Voorbeelden van feiten:

Moskou is de hoofdstad van Rusland;
Twee keer twee is vier;
Het kwadraat van de hypotenusa is gelijk aan de som van de kwadraten van de benen.

Regels beantwoorden de vraag “Ik weet hoe...”. Voorbeelden van regels:

Regels voor het berekenen van de wortels van een kwadratische vergelijking;
Instructies voor het gebruik van de geldautomaat;
Verkeerswetten.

Feiten en regels vertegenwoordigen voldoende gegevens over langdurig gebruik.

Ze zijn tamelijk statisch, d.w.z. niet veranderlijk in de tijd.

Actuele informatie vertegenwoordigt gegevens die in een relatief korte periode zijn gebruikt: de wisselkoers van de dollar, de prijs van een product, nieuws.

Een van de belangrijkste soorten informatie is economische informatie. Het onderscheidende kenmerk is de verbinding met de processen van het managen van teams van mensen en organisaties. Economische informatie begeleidt de processen van productie, distributie, uitwisseling en consumptie van materiële goederen en diensten. Een aanzienlijk deel ervan heeft betrekking op sociale productie en kan productie-informatie worden genoemd.

Bij het werken met informatie is er altijd sprake van een bron en een consument (ontvanger). De paden en processen die zorgen voor de overdracht van berichten van de informatiebron naar de consument ervan worden informatiecommunicatie genoemd.

1.2.2. Formulieren voor informatietoereikendheid Voor een consument van informatie is een zeer belangrijk kenmerk de informatieconsumptie.

toereikendheid

In het echte leven is een situatie nauwelijks mogelijk waarin u kunt vertrouwen op de volledige geschiktheid van de informatie. Er is altijd een zekere mate van onzekerheid. De juistheid van de besluitvorming van consumenten hangt af van de mate waarin de informatie aansluit bij de werkelijke toestand van een object of proces.

Voorbeeld 2

Je hebt je school succesvol afgerond en wilt je opleiding in de economie voortzetten. Nadat je met vrienden hebt gesproken, zul je leren dat een soortgelijke opleiding aan verschillende universiteiten kan worden gevolgd. Als resultaat van dergelijke gesprekken ontvangt u zeer tegenstrijdige informatie waardoor u geen beslissing kunt nemen ten gunste van de ene of de andere optie, d.w.z. de ontvangen informatie is niet toereikend voor de werkelijke stand van zaken.

Om betrouwbaardere informatie te verkrijgen, koopt u een gids voor aanvragers van universiteiten, waaruit u uitgebreide informatie ontvangt. In dit geval kunnen we zeggen dat de informatie die u uit de directory heeft ontvangen een adequate afspiegeling is van de studiegebieden aan universiteiten en u helpt bij het maken van uw definitieve keuze. De adequaatheid van informatie kan in drie vormen worden uitgedrukt:

semantisch, syntactisch, pragmatisch.

Syntactische geschiktheid toont de formele en structurele kenmerken van informatie en heeft geen invloed op de semantische inhoud.

Op syntactisch niveau wordt rekening gehouden met het type media en de manier waarop informatie wordt gepresenteerd, de snelheid van verzending en verwerking, de grootte van codes voor het presenteren van informatie, de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van het converteren van deze codes, enz.

Informatie die alleen vanuit syntactisch oogpunt wordt beschouwd, wordt gewoonlijk data genoemd, omdat de semantische kant doet er niet toe. Deze vorm draagt bij aan de perceptie van externe structurele kenmerken, d.w.z. syntactische kant van informatie.

Semantische (fictieve) adequaatheid

Semantische geschiktheid bepaalt de mate van overeenstemming tussen het beeld van een object en het object zelf. Het semantische aspect verwijst naar het rekening houden met de semantische inhoud van informatie. Op dit niveau wordt de informatie die de informatie weerspiegelt geanalyseerd en worden semantische verbanden overwogen. In de informatica worden semantische verbindingen tot stand gebracht tussen codes voor het representeren van informatie. Deze vorm dient om concepten en ideeën te vormen, de betekenis, inhoud van informatie en de generalisatie ervan te identificeren.

Pragmatische (consumenten) adequaatheid

Pragmatische adequaatheid

weerspiegelt de relatie tussen informatie en de consument ervan, de correspondentie van informatie met het managementdoel, dat op basis daarvan wordt geïmplementeerd. De pragmatische eigenschappen van informatie komen alleen naar voren als er sprake is van eenheid van informatie (object), gebruiker en managementdoel. Het pragmatische aspect van overweging houdt verband met de waarde en het nut van het gebruik van informatie voor de consument om een oplossing te ontwikkelen om zijn doel te bereiken. Vanuit dit gezichtspunt worden de consumenteneigenschappen van informatie geanalyseerd. Deze vorm van adequaatheid houdt rechtstreeks verband met het praktische gebruik van informatie, met de overeenstemming ervan met de doelfunctie van het systeem.

1.2.3. Meetinformatie

Om informatie te meten, worden twee parameters geïntroduceerd:

Deze parameters hebben verschillende uitdrukkingen en interpretaties, afhankelijk van de vorm van geschiktheid die wordt overwogen. Elke vorm van adequaatheid komt overeen met zijn eigen maatstaf voor de hoeveelheid informatie en het gegevensvolume (Fig. 1).

Rijst. 1. Informatiemaatregelen

in het binaire getalsysteem is de meeteenheid de bit ( binair cijfer - binair cijfer). Naast deze meeteenheid wordt de vergrote meeteenheid “byte”, gelijk aan 8 bits, veel gebruikt.
In het decimale getallensysteem is de meeteenheid dit (decimale plaats).

Voorbeeld 3

Een bericht in het binaire systeem in de vorm van een acht-bits binaire code 10111011 heeft een datavolume Een bericht in een decimaal systeem in de vorm van een zescijferig getal 275903 heeft een datavolume

Het bepalen van de hoeveelheid informatie I op syntactisch niveau is onmogelijk zonder rekening te houden met het concept van onzekerheid van de toestand van het systeem (entropie van het systeem). Het verkrijgen van informatie over een systeem gaat immers altijd gepaard met een verandering in de mate van onwetendheid van de ontvanger over de toestand van dat systeem. Laten we dit concept eens bekijken.

Geef de consument wat voorlopige (a priori) informatie over het systeem voordat hij informatie ontvangt A . Een maatstaf voor zijn onwetendheid over het systeem is de functie H(een), die tegelijkertijd dient als maatstaf voor de onzekerheid van de toestand van het systeem. Deze maatregel werd genoemd entropie.

Als de consument volledige informatie over het systeem heeft, dan is de entropie 0. Als de consument volledige onzekerheid heeft over een bepaald systeem, dan is de entropie een positief getal. Naarmate nieuwe informatie wordt verkregen, neemt de entropie af. Nadat ik een bericht had ontvangen B de ontvanger kreeg wat aanvullende informatie, waardoor zijn a priori onwetendheid werd verminderd, zodat a posteriori (na ontvangst van het bericht B

) de onzekerheid van de systeemstatus is geworden. Nadat ik een bericht had ontvangen Vervolgens de hoeveelheid systeeminformatie die in het bericht is ontvangen , , zal worden gedefinieerd als

dat wil zeggen, de hoeveelheid informatie wordt gemeten door een verandering (vermindering) in de onzekerheid van de systeemstatus. Als de eindige onzekerheid naar nul gaat, wordt de aanvankelijke onvolledige kennis vervangen door volledige kennis en de hoeveelheid informatie. Met andere woorden, de entropie van het systeem H(een)

kan worden beschouwd als een maatstaf voor ontbrekende informatie. naar nul gaat, wordt de aanvankelijke onvolledige kennis vervangen door volledige kennis en de hoeveelheid informatie. Met andere woorden, de entropie van het systeem Entropie van het systeem , hebben N

(1)

mogelijke toestanden zijn volgens de formule van Shannon gelijk aan waar is de kans dat het systeem zich bevindt i

-de voorwaarde.

(2)

Voor het geval waarin alle toestanden van het systeem even waarschijnlijk zijn, d.w.z. hun kansen zijn gelijk, de entropie wordt bepaald door de relatie

De entropie van een systeem in het binaire getalsysteem wordt gemeten in bits.

Een systeem dat het proces van het opgooien van een munt beschrijft, heeft twee even waarschijnlijke toestanden. Als je moet raden welke kant bovenaan is gevallen, dan heb je eerst volledige onzekerheid over de toestand van het systeem. Om informatie te krijgen over de toestand van het systeem, stel je de vraag: "Is dit een hoofd?" Met deze vraag probeer je de helft van de onbekende toestanden weg te gooien, d.w.z.

verminder de onzekerheid met 2 keer. Wat het antwoord ook ‘Ja’ of ‘Nee’ is, u krijgt volledige duidelijkheid over de status van het systeem. Het antwoord op de vraag bevat dus 1 bit informatie. Omdat er na de eerste vraag volledige duidelijkheid was, is de entropie van het systeem gelijk aan 1. Hetzelfde antwoord wordt gegeven door formule (2), omdat logboek2 2=1.

Voorbeeld 5.

Spel "Raad het getal". U moet het beoogde getal van 1 tot 100 raden. Aan het begin van het raden heeft u volledige onzekerheid over de toestand van het systeem. Bij het raden moet je de vragen niet willekeurig stellen, maar op zo'n manier dat het antwoord de onzekerheid van de kennis met 2 keer vermindert, waardoor je na elke vraag ongeveer 1 bit informatie ontvangt. U moet bijvoorbeeld eerst de vraag stellen: "Is het getal groter dan 50?" De "juiste" benadering van raden maakt het mogelijk om het getal in 6-7 vragen te raden. Als we formule (2) toepassen, blijkt dat de entropie van het systeem gelijk is aan log2 100 = 6,64.

Voorbeeld 6.
Het Tumbo-Jumbo-alfabet bevat 32 verschillende karakters. Wat is de entropie van het systeem? Met andere woorden, het is noodzakelijk om te bepalen hoeveel informatie elk symbool bevat.

Als we aannemen dat elk teken voorkomt in woorden met gelijke waarschijnlijkheid, dan is de entropie log2 32=5.

Coëfficiënt (graad) van informatie-inhoud De meest gebruikte zijn binaire en decimale logaritmen. De meeteenheden zijn in deze gevallen respectievelijk bit en dit.

(beknoptheid) van een bericht wordt bepaald door de verhouding tussen de hoeveelheid informatie en de hoeveelheid data, d.w.z.

Hoe groter de informatie-inhoudscoëfficiënt Y, hoe minder werk er nodig is om informatie (gegevens) in het systeem te transformeren. Daarom streven ze ernaar de informatie-inhoud te vergroten, waarvoor speciale methoden voor een optimale codering van informatie worden ontwikkeld.

Semantische maatstaf voor informatie gebruikersthesaurus".

Om de semantische inhoud van informatie te meten, d.w.z. Van zijn kwantiteit op semantisch niveau kreeg de door Yu.I. Het verbindt de semantische eigenschappen van informatie in de eerste plaats met het vermogen van de gebruiker om het binnenkomende bericht te accepteren. Hiervoor is het concept " Afhankelijk van de relatie tussen de semantische inhoud van informatie S en de thesaurus van de gebruiker de hoeveelheid semantische informatie die door de gebruiker wordt waargenomen en vervolgens door hem in zijn thesaurus wordt opgenomen, verandert. De aard van deze afhankelijkheid wordt getoond in Fig. 2. Beschouw twee beperkende gevallen als het gaat om de hoeveelheid semantische informatie gelijk aan 0:

De consument verkrijgt de maximale hoeveelheid semantische informatie wanneer hij het eens wordt over de semantische inhoud ervan Afhankelijk van de relatie tussen de semantische inhoud van informatie met uw thesaurus , wanneer de binnenkomende informatie begrijpelijk is voor de gebruiker en hem voorheen onbekende (niet in zijn thesaurus) informatie oplevert.

Rijst. 2. Afhankelijkheid van de door de consument waargenomen hoeveelheid semantische informatie van zijn thesaurus

Bij het beoordelen van het semantische (inhoudelijke) aspect van informatie moet men ernaar streven de waarden te harmoniseren Afhankelijk van de relatie tussen de semantische inhoud van informatie En Sp.

Een relatieve maatstaf voor de hoeveelheid semantische informatie kan de inhoudscoëfficiënt zijn MET , die wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de hoeveelheid semantische informatie en het volume ervan

Pragmatische maatstaf voor informatie

De pragmatische maatstaf van informatie dient om de waarde ervan te bepalen nut(waarden) voor de gebruiker om het doel te bereiken. Deze maatstaf is ook een relatieve waarde, bepaald door de bijzonderheden van het gebruik van deze informatie in een bepaald systeem. Het is raadzaam om de waarde van informatie te meten in dezelfde eenheden (of daar dichtbij) waarin de objectieve functie wordt gemeten.

Voorbeeld 7

In een economisch systeem kunnen de pragmatische eigenschappen (waarde) van informatie worden bepaald door de toename van het economische effect van de bedrijfsvoering die wordt bereikt door het gebruik van deze informatie om het systeem te beheren:

waar is de waarde van het informatiebericht voor het besturingssysteem ;

- a priori verwachte economische gevolgen van de werking van het controlesysteem;

Het verwachte effect van de werking van het systeem, op voorwaarde dat de informatie in het bericht wordt gebruikt voor controle.

Ter vergelijking presenteren we de ingevoerde informatiemaatregelen in de tabel.

Informatiemaatregelen	Maateenheden	Tabel 1. Informatie-eenheden en voorbeelden Voorbeelden
(voor computergedeelte) Syntactisch: a) Shannon-aanpak	b) computerbenadering a) mate van onzekerheidsreductie	b) eenheden voor informatiepresentatie a) waarschijnlijkheid van een gebeurtenis
Semantisch	b) bit, byte, KB, enz. b) economische indicatoren	a) applicatiesoftwarepakket, personal computer, computernetwerken, enz. b) winstgevendheid, productiviteit, afschrijvingspercentage, enz.
Pragmatisch	Waarde in gebruik	Geheugencapaciteit, computerprestaties, snelheid van gegevensoverdracht, enz. Monetaire waarde Tijd voor het verwerken van informatie en het nemen van beslissingen

1.2.4. Informatie-eigenschappen

De mogelijkheid en effectiviteit van het gebruik van informatie wordt bepaald door basiseigenschappen als: representativiteit, inhoud, toereikendheid, toegankelijkheid, relevantie, tijdigheid, nauwkeurigheid, betrouwbaarheid, duurzaamheid.
De representativiteit van informatie wordt geassocieerd met de juistheid van de selectie en vorming ervan om de eigenschappen van het object adequaat weer te geven.

De belangrijkste dingen hier zijn:

de juistheid van het concept op basis waarvan het oorspronkelijke concept is geformuleerd;
geldigheid van de selectie van essentiële kenmerken en verbindingen van het weergegeven fenomeen.

Schending van de representativiteit van informatie leidt vaak tot aanzienlijke fouten.

Inhoud informatie weerspiegelt de semantische capaciteit die gelijk is aan de verhouding tussen de hoeveelheid semantische informatie in een bericht en het volume verwerkte gegevens, d.w.z. . Naarmate de informatie-inhoud toeneemt, neemt de semantische doorvoer van het informatiesysteem toe, aangezien het voor het verkrijgen van dezelfde informatie noodzakelijk is om een kleinere hoeveelheid gegevens te converteren.

Samen met de inhoudscoëfficiënt C , die het semantische aspect weerspiegelt, kunt u ook de informatie-inhoudscoëfficiënt gebruiken, gekenmerkt door de verhouding tussen de hoeveelheid syntactische informatie (volgens Shannon) en de hoeveelheid gegevens .

Geschiktheid(volledigheid) van informatie betekent dat deze een minimale maar voldoende samenstelling (set van indicatoren) bevat om de juiste beslissing te nemen. Het concept van volledigheid van informatie wordt geassocieerd met de semantische inhoud (semantiek) en pragmatiek. Als onvolledig, d.w.z. Zowel onvoldoende informatie om de juiste beslissing te nemen als overmatige informatie verminderen de effectiviteit van beslissingen die de gebruiker neemt.

Beschikbaarheid informatie voor de perceptie van de gebruiker wordt verzekerd door de implementatie van geschikte procedures voor de verwerving en transformatie ervan.

In een informatiesysteem wordt informatie bijvoorbeeld omgezet in een toegankelijke en gebruiksvriendelijke vorm. Dit wordt met name bereikt door de semantische vorm ervan af te stemmen op de thesaurus van de gebruiker. Informatie wordt bepaald door de mate van behoud van de waarde van informatie voor het management op het moment dat deze wordt gebruikt en hangt af van de dynamiek van veranderingen in de kenmerken ervan en van het tijdsinterval dat is verstreken sinds het verschijnen van deze informatie.

Tijdigheid informatie betekent dat deze niet later arriveert dan op een vooraf bepaald tijdstip, consistent met het tijdstip waarop de taak is opgelost.

Nauwkeurigheid informatie wordt bepaald door de mate van nabijheid van de ontvangen informatie tot de werkelijke toestand van het object, proces, fenomeen, enz.

Voor informatie weergegeven door een digitale code zijn vier classificatieconcepten van nauwkeurigheid bekend:
formele precisie, gemeten aan de hand van de eenheidswaarde van het minst significante cijfer van een getal;
echte nauwkeurigheid, bepaald door de waarde van de eenheid van het laatste cijfer van het getal, waarvan de nauwkeurigheid gegarandeerd is;
de maximale nauwkeurigheid die kan worden verkregen onder de specifieke bedrijfsomstandigheden van het systeem;

de vereiste nauwkeurigheid, bepaald door het functionele doel van de indicator. Geloofwaardigheid

informatie weerspiegelt het vermogen om te reageren op veranderingen in de brongegevens zonder de vereiste nauwkeurigheid te schenden.

De stabiliteit van informatie, evenals de representativiteit, worden bepaald door de gekozen methodologie voor de selectie en vorming ervan.

Concluderend moet worden opgemerkt dat parameters van informatiekwaliteit zoals representativiteit, inhoud, toereikendheid, toegankelijkheid en stabiliteit volledig worden bepaald op het methodologische niveau van de ontwikkeling van informatiesystemen. De parameters relevantie, tijdigheid, nauwkeurigheid en betrouwbaarheid worden ook in grotere mate op methodologisch niveau bepaald, maar hun waarde wordt in belangrijke mate beïnvloed door de aard van het functioneren van het systeem, en vooral door de betrouwbaarheid ervan. Tegelijkertijd zijn de parameters relevantie en nauwkeurigheid strikt verbonden met respectievelijk de parameters tijdigheid en betrouwbaarheid.. Informatieactiviteit bestaat uit een verscheidenheid aan acties die met informatie worden uitgevoerd. Daartoe behoren acties die verband houden met het zoeken, ontvangen, verwerken, verzenden, opslaan en beschermen van informatie.

De uitwisseling van informatie tussen mensen, de reactie van het menselijk lichaam op natuurverschijnselen, de interactie van een persoon en een geautomatiseerd systeem zijn allemaal voorbeelden van informatieprocessen.

Proces verzameling omvat:

parametermeting;
registratie van parameters in de vorm van gegevens voor latere verwerking;
transformatie van gegevens naar de vorm die in het systeem wordt gebruikt (codering, reductie naar de gewenste vorm en invoer in het verwerkingssysteem).

Om gegevens te kunnen meten en vastleggen, moet er hardware zijn die de signalen omzet in een vorm die het ontvangende systeem kan begrijpen (compatibel). Om bijvoorbeeld de temperatuur of het bodemvocht van de patiënt te registreren voor een volgende behandeling zijn speciale sensoren nodig. Om deze gegevens op de media vast te leggen of over te dragen, is er ook hardware nodig.

Het opslaan van informatie is noodzakelijk zodat dezelfde gegevens herhaaldelijk kunnen worden gebruikt. Om informatieopslag te garanderen, is hardware nodig voor het schrijven van gegevens op een fysiek medium en het lezen van het medium.

Proces aandelenbeurs informatie impliceert de aanwezigheid van een bron en consument (ontvanger) van informatie. Het proces van het vrijgeven van informatie uit een bron wordt genoemd overdracht, en het proces van het verkrijgen van consumenteninformatie wordt genoemd receptie. Het uitwisselingsproces impliceert dus de aanwezigheid van twee onderling verbonden verzend- en ontvangstprocessen.

De verzend- en ontvangstprocessen kunnen eenrichtingsverkeer, tweerichtingsverkeer of afwisselend tweerichtingsverkeer zijn.

De paden en processen die zorgen voor de overdracht van berichten van de informatiebron naar de consument worden genoemd informatie communicatie.

Rijst. 3. Informatie-uitwisselingsproces

Bronnen en consumenten van informatie kunnen mensen, dieren, planten en automatische apparaten zijn. Van bron naar consument wordt informatie verzonden in de vorm van berichten. Ontvangst en verzending van berichten vindt plaats in de vorm van signalen. Een signaal is een verandering in de fysieke omgeving die een boodschap weergeeft. Het signaal kan geluid, licht, reuk (geur), elektrisch, elektromagnetisch, enz. zijn.

De encoder zet het bericht vanuit een voor de bron begrijpelijke vorm om in signalen van het fysieke medium waarover het bericht wordt verzonden.

Het decodeerapparaat voert de omgekeerde werking uit en zet de mediumsignalen om in een voor de consument begrijpelijke vorm.

De materiële dragers van verzonden berichten kunnen natuurlijke chemische verbindingen zijn (geroken en geproefd), mechanische trillingen van lucht- of telefoonmembranen (tijdens geluidsoverdracht), fluctuaties van elektrische stroom in draden (telegraaf, telefoon), elektromagnetische golven van het optische bereik (waargenomen door het menselijk oog), elektromagnetische golven van het radiobereik (voor het verzenden van geluid en televisiebeelden).

In het menselijk en dierlijk lichaam wordt informatie via het zenuwstelsel overgedragen in de vorm van zwakke elektrische stromen of via speciale chemische verbindingen (hormonen) die in het bloed worden vervoerd. Communicatiekanalen worden gekenmerkt doorvoer

- de hoeveelheid gegevens die per tijdseenheid wordt verzonden. Het hangt af van de snelheid van informatieconversie in zendontvangers en van de fysieke eigenschappen van de kanalen zelf. De doorvoer wordt bepaald door de mogelijkheden van de fysieke aard van het kanaal.

Bij computers worden informatieprocessen geautomatiseerd en worden hardware- en softwaremethoden gebruikt die signalen in een compatibele vorm brengen.

Voor alle stadia van verwerking en verzending zijn zend- en ontvangstapparatuur met geschikte compatibele hardware nodig.
Gegevens na ontvangst kunnen op opslagmedia worden vastgelegd voor opslag tot het volgende proces.

Daarom kan een informatieproces bestaan uit een reeks gegevenstransformaties en opslag in een nieuwe vorm.

Informatieprocessen in de moderne wereld worden meestal geautomatiseerd op een computer. Er verschijnen steeds meer informatiesystemen die informatieprocessen implementeren en voldoen aan de behoeften van informatieconsumenten. Door gegevens op te slaan in computergidsen kunt u snel informatie kopiëren, op verschillende media plaatsen en in verschillende vormen aan gebruikers verstrekken. De processen voor het verzenden van informatie over lange afstanden ondergaan ook veranderingen. De mensheid gaat geleidelijk over op communicatie via mondiale netwerken.

Verwerking

is het proces waarbij informatie van het ene type naar het andere wordt omgezet.
Om de verwerking uit te voeren zijn de volgende voorwaarden noodzakelijk:
technologie die de regels (methoden) voor datatransformatie definieert

Het verwerkingsproces eindigt met de ontvangst van nieuwe informatie (in vorm, inhoud, betekenis), die wordt genoemd resulterend informatie.

Het proces van informatieverwerking lijkt op het proces van materiële productie.
De productie van goederen vereist grondstoffen (uitgangsmaterialen), milieu- en productiemiddelen (werkplaats en machines), technologie voor het vervaardigen van de goederen.

Alle afzonderlijke aspecten van het hierboven beschreven informatieproces zijn nauw met elkaar verbonden.

Bij het uitvoeren van een informatieproces op een computer zijn er vier groepen acties met gegevens: invoer, opslag, verwerking en uitvoer.

Bij verwerking gaat het om het transformeren van gegevens in een bepaalde softwareomgeving. Elke softwareomgeving beschikt over een set tools waarmee je met data kunt werken. Om de verwerking uit te voeren, moet u de technologie van het werken in de omgeving kennen, d.w.z. technologie voor het werken met milieuhulpmiddelen.

Om de verwerking mogelijk te maken, moet u gegevens invoeren, d.w.z. overgedragen van de gebruiker naar de computer. Voor dit doel zijn verschillende invoerapparaten ontworpen.

Om ervoor te zorgen dat gegevens niet verloren gaan en hergebruikt kunnen worden, worden de gegevens vastgelegd op verschillende informatieopslagapparaten.

Om de resultaten van de informatieverwerking te zien, moet deze worden weergegeven, d.w.z. verzonden van de computer naar de gebruiker met behulp van verschillende uitvoerapparaten.

1.2.6. Codering van numerieke informatie

Algemene concepten

Het coderingssysteem wordt gebruikt om de naam van een object te vervangen door een symbool (code) om een gemakkelijke en efficiëntere verwerking van informatie te garanderen. Coderingssysteem

- een reeks regels voor het coderen van objecten.

De code is gebaseerd op een alfabet dat bestaat uit letters, cijfers en andere symbolen. De code wordt gekenmerkt door:
lengte - het aantal posities in de code;

structuur - de volgorde van rangschikking in de code van symbolen die worden gebruikt om een classificatie-attribuut aan te duiden. De procedure voor het toekennen van een codeaanduiding aan een object wordt aangeroepen

codering.

Inleiding tot nummersystemen

Getallen kunnen in verschillende getalsystemen worden weergegeven. Voor het schrijven van cijfers kunnen niet alleen cijfers, maar ook letters worden gebruikt (bijvoorbeeld Romeinse cijfers schrijven - XXI, MCMXCIX). Afhankelijk van de manier waarop getallen worden weergegeven, worden getalsystemen onderverdeeld in En positioneel.

In een positioneel getalsysteem hangt de kwantitatieve waarde van elk cijfer van een getal af van de plaats (positie of cijfer) waarop een of ander cijfer van dit getal is geschreven. Nummerposities zijn genummerd van 0 van rechts naar links. Door bijvoorbeeld de positie van het getal 2 in het decimale getalsysteem te wijzigen, kunt u decimale getallen van verschillende groottes opschrijven, bijvoorbeeld 2 (het getal 2 staat op de 0-positie en betekent twee eenheden); 20 (het getal 2 staat op de 1e positie en betekent twee tienen); 2000 (het getal 2 staat op de 3e positie en betekent tweeduizend); 0,02, enz. Het verplaatsen van de positie van een cijfer naar een aangrenzend cijfer verhoogt (verlaagt) de waarde ervan met 10 keer.

In een niet-positioneel getalsysteem veranderen getallen hun kwantitatieve waarde niet wanneer hun locatie (positie) in een getal verandert. Een voorbeeld van een niet-positioneel systeem is het Romeinse systeem, waarin, ongeacht de locatie, hetzelfde symbool dezelfde betekenis heeft (het symbool X in het getal XVX betekent bijvoorbeeld tien, waar het ook voorkomt).

Het aantal (p) van verschillende symbolen dat wordt gebruikt om een getal in het positionele getalsysteem weer te geven, wordt genoemd basis nummersystemen. De waarden van de cijfers variëren van 0 tot p-1.

In het decimale getallenstelsel worden p=10 en 10 cijfers gebruikt om een willekeurig getal te schrijven: 0, 1, 2, ... 9.

Voor een computer bleek het binaire getalsysteem (p=2) het meest geschikt en betrouwbaar, waarbij reeksen cijfers - 0 en 1 - worden gebruikt om getallen weer te geven. Bovendien bleek dit voor computerbediening ook zo te zijn handig om de weergave van informatie te gebruiken met behulp van nog twee nummersystemen:

octaal (p=8, d.w.z. elk getal wordt weergegeven met 8 cijfers - 0,1, 2,...7);
hexadecimaal (p=16, gebruikte tekens zijn cijfers - 0, 1, 2, ..., 9 en letters - A, B, C, D, E, F, ter vervanging van cijfers 10,11, 12, 13, 14, 15 respectievelijk).

De correspondentie van codes van decimale, binaire en hexadecimale getalsystemen wordt weergegeven in Tabel 2.

Tabel 2. Correspondentie tussen codes van decimale, binaire en hexadecimale getalsystemen

Decimale	Binair	Hexadecimaal

Over het algemeen kan elk getal N in het positionele getalsysteem worden weergegeven als:

waarbij k het aantal cijfers is in een specifiek geheel getal van het getal N;

- (k–1)de cijfer van het gehele deel van het getal N, geschreven in het getalsysteem met grondtal p;

N-de cijfer van het fractionele deel van het getal N, geschreven in het getalsysteem met grondtal p;

n - het aantal cijfers in het fractionele deel van het getal N;

Het maximale aantal dat kan worden weergegeven in k cijfers.

Het minimumaantal dat in n cijfers kan worden weergegeven.

Met k cijfers in het gehele deel en n cijfers in het breukdeel, kun je in totaal verschillende getallen schrijven.

Rekening houdend met deze notaties, heeft het schrijven van het getal N in elk positioneel getalsysteem met grondtal p de vorm:

Voorbeeld 8

Wanneer p = 10, is het getal in het decimale getalsysteem 2466,675 10, waarbij k = 4, n = 3.

Wanneer p = 2, is het binaire getal 1011,112, waarbij k = 4, n = 2.

Binaire en hexadecimale getalsystemen hebben dezelfde eigenschappen als decimale getallen, alleen om getallen weer te geven. Er worden geen 10 cijfers gebruikt, maar slechts twee in het eerste geval en 10 cijfers en 6 letters in het tweede geval. Dienovereenkomstig wordt het cijfer van een getal niet decimaal genoemd, maar binair of hexadecimaal.

De basiswetten voor het uitvoeren van rekenkundige bewerkingen in binaire en hexadecimale getalsystemen worden op dezelfde manier nageleefd als in decimale getallen.

Beschouw ter vergelijking de weergave van getallen in verschillende getalsystemen als een som van termen waarbij rekening wordt gehouden met het gewicht van elk cijfer.

Voorbeeld 9

In decimaal getalsysteem

In binair getalsysteem

In hexadecimaal getalsysteem

Er zijn regels voor het omzetten van getallen van het ene getalsysteem naar het andere.

Vormen voor het weergeven van getallen in een computer

Computers gebruiken twee vormen om binaire getallen weer te geven:
natuurlijke vorm of vaste puntvorm;

normale vorm of drijvende-kommavorm (punt).

In natuurlijke vorm (met een vast punt) worden alle getallen weergegeven als een reeks cijfers met een constante positie van de komma voor alle getallen, waarbij het gehele deel wordt gescheiden van het breukgedeelte.

Voorbeeld 10

In het decimale getallensysteem zijn er 5 cijfers in het gehele deel van een getal en 5 cijfers in het breukgedeelte van een getal. Getallen die in zo’n bitraster worden geschreven, hebben bijvoorbeeld de vorm: +00564.24891; -10304.00674, enz. Het maximale aantal dat in zo’n bitraster kan worden weergegeven is 99999,99999..

Als een getalsysteem met grondtal p wordt gebruikt en er k cijfers zijn in het gehele deel en n cijfers in het fractionele deel van het getal, dan wordt het bereik van significante getallen N, wanneer weergegeven in de vorm van een vast punt, bepaald door de relatie:

Voorbeeld 11

Wanneer p =2, k =10, n =6, wordt het bereik van significante getallen bepaald door de volgende relatie:

In normale vorm (zwevende komma) Elk getal wordt weergegeven als twee groepen getallen. De eerste groep getallen wordt gebeld mantisse, seconde - in volgorde, en de absolute waarde van de mantisse moet kleiner zijn dan 1, en de volgorde moet een geheel getal zijn.

Over het algemeen kan een getal in drijvende-kommavorm worden weergegeven als:< 1);

waarbij M de mantisse is van het getal (| M |

r – nummervolgorde (r - geheel getal);

p – grondtal van het getalsysteem.

Voorbeeld 12

De nummers in voorbeeld 3 zijn +00564.24891; -10304.00674 wordt in drijvende-kommavorm weergegeven door de volgende uitdrukkingen:

De normale weergavevorm heeft een enorm bereik aan weergave van getallen en is de belangrijkste in moderne computers. Het teken van een getal wordt gecodeerd als een binair cijfer. In dit geval betekent code 0 het “+” teken, code 1 het “-” teken.

Als een getalsysteem met grondtal p wordt gebruikt met m cijfers in de mantisse en s cijfers in de volgorde (zonder rekening te houden met de tekencijfers van de volgorde en mantisse), dan wordt het bereik van significante getallen N bepaald wanneer ze in normale vorm worden gepresenteerd. door de relatie:

Voorbeeld 13

Met p =2, m =10, s =6 wordt het bereik van significante getallen ongeveer bepaald van tot

Formaten voor het weergeven van getallen in een computer Vaak wordt een reeks van meerdere bits of bytes genoemd veld

gegevens. Bits in een getal (in een woord, in een veld, etc.) worden van rechts naar links genummerd, beginnend bij de 0-de bit.

De computer kan velden van constante en variabele lengte verwerken.

Velden met constante lengte:

woord – 2 bytes

halfwoord – 1 byte

dubbel woord – 4 bytes

uitgebreid woord – 8 bytes. Variabele lengtevelden

kan een grootte hebben van 0 tot 256 bytes, maar moet gelijk zijn aan een geheel aantal bytes.

Getallen met een vast punt zijn meestal in woord- en halfwoordformaat.

Drijvende-kommagetallen - dubbel en uitgebreid woordformaat.

Voorbeeld 14

Het getal –193 in het decimale systeem komt overeen met het getal –11000001 in het binaire systeem. Laten we dit getal in twee formaten presenteren.

De natuurlijke vorm om dit getal weer te geven (vast punt) vereist een woord met een capaciteit van 2 bytes. (Tabel 3).

Tabel 3

Hekje

In normale vorm is het getal -19310 in decimale notatie -0,193x103, en in binaire notatie is hetzelfde getal -0,11000001x21000. De mantisse die het getal 193 voorstelt, geschreven in binaire vorm, heeft 8 posities. Dus de exponent van het getal is 8, dus de macht van 2 is 8 (10002). Het getal 8 wordt ook in binaire vorm geschreven. De normale vorm om dit getal weer te geven (zwevende komma) vereist een dubbel woord, d.w.z. 4 bytes (tabel 4).

Tabel 4

	De natuurlijke vorm om dit getal weer te geven (vast punt) vereist een woord met een capaciteit van 2 bytes. (Tabel 3).	Volgorde	Mantisse
Hekje

Het teken van het getal wordt in het meest linkse 31e bit geschreven. Er zijn 7 bits toegewezen voor het vastleggen van de volgorde van een getal (van 24 tot 30). Deze posities bevatten het getal 8 in binaire vorm. Om de mantisse op te nemen, worden 24 bits toegewezen (van 0 tot 23). De mantisse wordt van links naar rechts geschreven.

Converteren van elk positioneel systeem naar het decimale getallensysteem

Conversie van elk positioneel getalsysteem, zoals dat gebruikt in een computer met grondtal p = 2; 8; 16, in het decimale getalsysteem wordt gemaakt volgens formule (1).

Voorbeeld 15

Converteer een binair getal naar het decimale getalsysteem.

Door de overeenkomstige binaire cijfers van het oorspronkelijke getal te vervangen door de conversieformule (1), vinden we:

Voorbeeld 16

Voorbeeld 17

Converteer het getal naar het decimale getalsysteem.

Bij het vertalen werd er rekening mee gehouden dat in het 16e cijfersysteem de letter A de waarde 10 vervangt.

Een geheel getal omzetten van decimaal naar een ander positioneel getalsysteem

Laten we eens kijken naar de omgekeerde vertaling - van het decimale systeem naar een ander getalsysteem. Voor de eenvoud beperken we ons tot het converteren van alleen gehele getallen.

De algemene vertaalregel is als volgt: je moet het getal N delen door p. De resulterende rest levert een cijfer op in het eerste cijfer van de p-ary-notatie van het getal N. Deel vervolgens het resulterende quotiënt opnieuw door p en onthoud opnieuw de resulterende rest - dit zal het cijfer van het tweede cijfer zijn, enz. Deze opeenvolgende deling gaat door totdat het quotiënt kleiner is dan de basis van het getalsysteem - p. Dit laatste quotiënt is het hoogste cijfer.

Voorbeeld 18

We handelen volgens de bovenstaande regel (Fig. 4). De eerste deling geeft het quotiënt 10 en de rest 0. Dit is het minst significante cijfer. De tweede deling geeft het quotiënt - 5 en de rest - 1. De derde deling geeft het quotiënt - 2 en de rest - 0. De deling gaat door totdat het quotiënt nul is. Het vijfde quotiënt is 0. De rest is 1. Deze rest is het meest significante cijfer van het resulterende binaire getal. Dit is waar de verdeling eindigt. Nu schrijven we het resultaat op, beginnend bij het laatste quotiënt, en herschrijven vervolgens alle resten. Als resultaat krijgen we:

Rijst. 4. Een decimaal getal naar binair getal converteren met behulp van de deelmethode

1.2.7. Coderen van tekstgegevens

Tekstgegevens zijn een verzameling alfabetische, numerieke en speciale tekens die zijn vastgelegd op een fysiek medium (papier, magnetische schijf, afbeelding op een beeldscherm).

Door op een toets op het toetsenbord te drukken, wordt er een signaal in de vorm van een binair getal naar de computer gestuurd, dat in een codetabel wordt opgeslagen. Een codetabel is een interne weergave van symbolen in een computer. De ASCII-tabel (American Standard Code for Informational Interchange) is over de hele wereld als standaard aangenomen.

Om de binaire code van één teken op te slaan, worden 1 byte = 8 bits toegewezen. Gegeven dat elke bit de waarde 1 of 0 heeft, is het aantal mogelijke combinaties van enen en nullen gelijk aan . Dit betekent dat u met 1 byte 256 verschillende binaire codecombinaties kunt krijgen en deze kunt gebruiken om 256 verschillende tekens weer te geven. Deze codes vormen de ASCII-tabel. Om de invoer in te korten en het gebruik van deze tekencodes gemakkelijker te maken, gebruikt de tabel een hexadecimaal getalsysteem bestaande uit 16 tekens - 10 cijfers en 6 Latijnse letters: A, B, C, D, E, F. Bij het coderen van tekens wordt het getal wordt in de eerste kolom geschreven en vervolgens in de rij op het snijpunt waarvan dit symbool zich bevindt.

De codering van elk teken door de eerste byte wordt geassocieerd met de berekening van de entropie van het symboolsysteem (zie voorbeeld 6). Bij het ontwikkelen van een tekencoderingssysteem hielden we er rekening mee dat het nodig was om 26 kleine letters van het Latijnse (Engelse) alfabet en 26 hoofdletters, cijfers van 0 tot 9, leestekens, speciale tekens en rekenkundige tekens te coderen. Dit zijn de zogenaamde internationale symbolen. Dit komt neer op ongeveer 128 tekens. Nog eens 128 codes zijn toegewezen voor het coderen van karakters van het nationale alfabet en enkele extra karakters. In het Russisch zijn er 33 kleine letters en 33 hoofdletters. Het totale aantal te coderen tekens is groter of kleiner dan . Ervan uitgaande dat alle symbolen met gelijke waarschijnlijkheid voorkomen, zal de entropie van het systeem 7 zijn< H < 8. Поскольку для кодирования используется целое число бит, то 7 бит будет мало. Поэтому для кодирования каждого символа используется по 8 бит. Как было сказано выше, 8 бит позволяют закодировать символов. Это число дало название единице измерения объема данный «байт».

Voorbeeld 19

De Latijnse letter S in de ASCII-tabel wordt weergegeven door de hexadecimale code - 53. Wanneer u op de letter S op het toetsenbord drukt, wordt het equivalent ervan naar het computergeheugen geschreven - de binaire code 01010011, die wordt verkregen door elk hexadecimaal cijfer te vervangen door zijn binaire equivalent.

In dit geval wordt het cijfer 5 vervangen door de code 0101 en het cijfer 3 door de code 0011. Wanneer de letter S op het computerscherm wordt weergegeven, vindt decodering plaats - het beeld wordt opgebouwd met behulp van deze binaire code.

Let op! Elk teken in de ASCII-tabel wordt gecodeerd met 8 binaire cijfers of 2 hexadecimale cijfers (1 cijfer wordt weergegeven door 4 bits).

De tabel (Fig. 5) toont de tekencodering in het hexadecimale getalsysteem. De eerste 32 tekens zijn besturingstekens en zijn voornamelijk bedoeld voor het verzenden van besturingscommando's. Ze kunnen variëren, afhankelijk van software en hardware. De tweede helft van de codetabel (128 tot 255) wordt niet gedefinieerd door de Amerikaanse standaard en is bedoeld voor nationale karakters, pseudografische tekens en enkele wiskundige symbolen. Verschillende landen kunnen verschillende versies van de tweede helft van de codetabel gebruiken om de letters van hun alfabet te coderen.

Let op! Getallen worden in twee gevallen gecodeerd met behulp van de ASCII-standaard: tijdens invoer/uitvoer en als ze in tekst verschijnen.

Beschouw ter vergelijking het getal 45 voor twee coderingsopties.

Bij gebruik in tekst heeft dit getal 2 bytes nodig voor de weergave ervan, omdat elk cijfer wordt weergegeven door zijn eigen code in overeenstemming met de ASCII-tabel (Fig. 4). In hexadecimaal zou de code 34 35 zijn, in binair zou het 00110100 00110101 zijn, wat 2 bytes zou vereisen.

Rijst. 5. ASCII-codetabel (fragment)

1.2.8. Grafische informatie coderen

Kleur begrijpen op een computer

Grafische gegevens zijn verschillende soorten grafieken, diagrammen, diagrammen, tekeningen, enz. Elk grafisch beeld kan worden weergegeven als een bepaalde samenstelling van kleurvlakken. Kleur bepaalt de eigenschap van zichtbare objecten die direct door het oog worden waargenomen.

In de computerindustrie is de weergave van elke kleur gebaseerd op drie zogenaamde primaire kleuren: blauw, groen en rood. Om ze aan te duiden wordt de afkorting RGB (Rood – Groen – Blauw) gebruikt.

Alle kleuren die in de natuur voorkomen, kunnen worden gecreëerd door de intensiteit (helderheid) van deze drie kleuren te mengen en te variëren. Een mengsel van 100% van elke kleur levert wit op. Een mengsel van 0% van elke kleur levert zwart op.

De kunst van het reproduceren van kleuren in een computer door drie primaire RGB-kleuren in verschillende verhoudingen toe te voegen, wordt additieve menging genoemd.

Het menselijk oog kan een groot aantal kleuren waarnemen. De monitor en printer kunnen slechts een beperkt deel van dit bereik reproduceren.

Vanwege de noodzaak om de verschillende fysieke processen van kleurreproductie in een computer te beschrijven, zijn er verschillende kleurmodellen ontwikkeld. Het kleurenbereik dat kan worden gereproduceerd en de manier waarop ze worden weergegeven, varieert tussen monitoren en printers, afhankelijk van de gebruikte kleurmodellen.

Kleurmodellen worden met behulp van wiskunde beschreven en stellen u in staat verschillende kleurschakeringen weer te geven door verschillende primaire kleuren te mengen.

Kleuren kunnen er op uw beeldscherm anders uitzien dan wanneer ze worden afgedrukt. Dit verschil wordt veroorzaakt door het feit dat voor het afdrukken andere kleurmodellen worden gebruikt dan die voor de monitor.

Onder de kleurmodellen zijn de bekendste RGB, CMYK, HSB, LAB.

RGB-model

Het RGB-model wordt additief genoemd omdat naarmate de helderheid van de samenstellende kleuren toeneemt, de helderheid van de resulterende kleur toeneemt.

Het RGB-kleurmodel wordt vaak gebruikt om de kleuren te beschrijven die worden weergegeven door monitoren, scanners en kleurfilters. Het wordt niet gebruikt om het kleurengamma op een afdrukapparaat weer te geven.

Kleur in het RGB-model wordt weergegeven als de som van drie basiskleuren: rood (rood), groen (groen) en blauw (blauw) (Fig. 6). RGB is goed in het reproduceren van kleuren in het bereik van blauw tot groen, maar iets slechter in het reproduceren van gele en oranje tinten.

In het RGB-model wordt elke basiskleur gekenmerkt door helderheid (intensiteit), die 256 discrete waarden kan aannemen van 0 tot 255. Daarom kunt u kleuren in verschillende verhoudingen mengen, waarbij de helderheid van elk onderdeel varieert. Zo kun je krijgen

256x256x256 = 16.777.216 kleuren.

Elke kleur kan worden gekoppeld aan een code die de helderheidswaarden van de drie componenten bevat. Er worden decimale en hexadecimale coderepresentaties gebruikt.

Rijst. 6. Combinaties van basiskleuren van het RGB-model

Decimale notatie bestaat uit drie groepen van drie decimale getallen, gescheiden door komma's, bijvoorbeeld 245.155.212. Het eerste getal komt overeen met de helderheid van de rode component, het tweede met het groene en het derde met het blauwe.

De kleurcode in hexadecimaal formaat is 0xХХХХХХ. Het voorvoegsel 0x geeft aan dat we met een hexadecimaal getal te maken hebben. Het voorvoegsel wordt gevolgd door zes hexadecimale cijfers (0, 1, 2,...,9, A, B, C, D, E, F). De eerste twee cijfers zijn een hexadecimaal getal dat de helderheid van de rode component vertegenwoordigt, het tweede en derde paar komen overeen met de helderheid van de groene en blauwe component.

Voorbeeld 20

Door de maximale helderheid van de basiskleuren kunt u wit weergeven. Dit komt overeen met de code 255.255.255 in decimale weergave en de code 0xFFFFFF in hexadecimale weergave.

De minimale helderheid (of) komt overeen met zwart. Dit komt overeen met de code 0,0,0 in decimale weergave en de code 0x000000 in hexadecimale weergave.

Het mengen van rode, groene en blauwe kleuren met verschillende maar gelijke helderheid geeft een schaal van 256 grijstinten (gradaties) - van zwart tot wit. Grijswaardenafbeeldingen worden ook grijswaardenafbeeldingen genoemd.

Omdat de helderheid van elk van de basiscomponenten van een kleur slechts 256 gehele waarden kan aannemen, kan elke waarde worden weergegeven als een 8-bits binair getal (een reeks van 8 nullen en enen, (), d.w.z. één byte). In het RGB-model heeft informatie over elke kleur 3 bytes nodig (één byte voor elke basiskleur) of 24 bits geheugen voor opslag. Omdat alle grijstinten worden gevormd door drie componenten met dezelfde helderheid te mengen, is er slechts 1 byte nodig om de kleur weer te geven een van de 256 grijstinten.

CMYK-model

Het CMYK-model beschrijft het mengen van inkten op een afdrukapparaat. Dit model gebruikt drie basiskleuren: cyaan (cyaan), magenta (magenta) en geel (geel). Bovendien wordt de zwarte kleur (blackK) gebruikt (Fig. 7). Hoofdletters die in woorden zijn gemarkeerd, vormen de afkorting van het palet.

Rijst. 7. Combinaties van basiskleuren van het CMYK-model

Elk van de drie CMYK-basiskleuren wordt verkregen door één van de RGB-basiskleuren van wit af te trekken. Cyaan wordt bijvoorbeeld verkregen door rood van wit af te trekken, en geel wordt verkregen door blauw af te trekken. Bedenk dat in het RGB-model de witte kleur wordt weergegeven als een mengsel van rood, groen en blauw met maximale helderheid. Vervolgens kunnen de basiskleuren van het CMYK-model als volgt worden weergegeven met formules voor het aftrekken van de basiskleuren van het RGB-model:

Cyaan = RGB - R = GB = (0,255,255)

Geel = RGB - B = RG = (255.255,0)

Magenta = RGB - G = RB = (255,0,255)

Omdat CMYK-basiskleuren worden verkregen door RGB-basiskleuren van wit af te trekken, worden ze subtractief genoemd.

CMYK-basiskleuren zijn felle kleuren en niet erg geschikt voor het reproduceren van donkere kleuren. Dus bij het mengen is het resultaat in de praktijk niet puur zwart, maar een vuilbruine kleur. Daarom omvat het CMYK-kleurmodel ook puur zwart, dat wordt gebruikt om donkere tinten te creëren en om zwarte beeldelementen af te drukken.

Subtractieve CMYK-kleuren zijn niet zo puur als additieve RGB-kleuren.

Niet alle kleuren in het CMYK-model kunnen worden weergegeven in het RGB-model en omgekeerd. Kwantitatief gezien is het CMYK-kleurbereik kleiner dan het RGB-kleurbereik. Deze omstandigheid is van fundamenteel belang en is niet alleen te wijten aan de fysieke kenmerken van de monitor of het afdrukapparaat.

Model HSB

Het HSB-model is gebaseerd op drie parameters: H – tint of toon (Hue), S – verzadiging (Saturation) en B – helderheid (Brightness). Het is een variant van het RGB-model en is eveneens gebaseerd op het gebruik van basiskleuren.

Van alle modellen die momenteel in gebruik zijn, komt dit model het meest overeen met de manier waarop het menselijk oog kleur waarneemt. Hiermee kunt u kleuren op een intuïtief duidelijke manier beschrijven. Vaak gebruikt door kunstenaars.

In het HSB-model karakteriseert verzadiging de zuiverheid van kleur. Nulverzadiging komt overeen met de kleur grijs en maximale verzadiging komt overeen met de helderste versie van die kleur. Onder helderheid wordt verstaan de mate van verlichting.

Grafisch kan het HSB-model worden weergegeven als een ring waarlangs kleurschakeringen zich bevinden (Fig. 8).

Rijst. 8. Grafische weergave van het HSB-model

Modellaboratorium

Voor het afdrukapparaat wordt het Lab-model gebruikt. Het is geavanceerder dan het CMYK-model, dat veel tinten mist. Een grafische weergave van het Lab-model wordt getoond in Fig. 9.

Rijst. 9. Grafische weergave van het Lab-model

Het Lab-model is gebaseerd op drie parameters: L - helderheid (helderheid) en twee kleurparameters - a en b. Parameter a bevat kleuren van donkergroen via grijs tot felroze. De b-parameter bevat kleuren van lichtblauw via grijs tot heldergeel.

Grafische informatie coderen

Grafische afbeeldingen worden opgeslagen in grafische bestandsformaten.

Afbeeldingen zijn een verzameling grafische elementen (beeldelement) of kortweg pixels (pixel). Om een afbeelding te beschrijven, is het noodzakelijk om een manier te bepalen om één pixel te beschrijven.

Een pixelkleurbeschrijving is in wezen een kleurcode volgens een bepaald kleurmodel. De kleur van een pixel wordt beschreven door verschillende cijfers. Deze nummers worden ook wel kanalen genoemd. Bij RGB-, CMYK- en Lab-modellen worden deze kanalen ook wel kleurkanalen genoemd.

In een computer wordt het aantal bits dat aan elke pixel is toegewezen om kleurinformatie weer te geven, kleurdiepte of bitdiepte genoemd. Kleurdiepte bepaalt hoeveel kleuren een pixel kan vertegenwoordigen. Hoe groter de kleurdiepte, hoe groter de bestandsgrootte met de afbeeldingsbeschrijving.

Voorbeeld 21

Als de kleurdiepte 1 bit is, kan een pixel slechts één van de twee mogelijke kleuren vertegenwoordigen: wit of zwart. Als de kleurdiepte 8 bits is, dan is het aantal mogelijke kleuren 2. Bij een kleurdiepte van 24 bits komt het aantal kleuren boven de 16 miljoen.

RGB-, CMYK-, Lab- en grijswaardenafbeeldingen bevatten doorgaans 8 bits per kleurkanaal. Omdat RGB en Lab drie kleurkanalen hebben, is de kleurdiepte in deze modi 8?3 = 24. CMYK heeft vier kanalen en daarom is de kleurdiepte 8?4 = 32. In halftoonafbeeldingen is er slechts één kanaal, dus de kleur ervan diepte is 8.

Grafische bestandsformaten

Het grafische bestandsformaat is gerelateerd aan de coderingsmethode van de grafische afbeelding.

Momenteel zijn er meer dan twintig grafische bestandsformaten, bijvoorbeeld BMP, GIF, TIFF, JPEG, PCX, WMF, enz. Er zijn bestanden die, naast statische afbeeldingen, animatiefragmenten en/of geluid kunnen bevatten, bijvoorbeeld bijvoorbeeld GIF, PNG, AVI, SWF, MPEG, MOV, enz. Een belangrijk kenmerk van deze bestanden is de mogelijkheid om de gegevens die ze bevatten in gecomprimeerde vorm weer te geven.

VMR-formaat(Bit Map Picture - Windows Device Independent Bitmap) is een Windows-formaat en wordt ondersteund door alle grafische editors die onder zijn beheer draaien. Wordt gebruikt om bitmapafbeeldingen op te slaan voor gebruik in Windows. Geschikt voor het opslaan van zowel geïndexeerde (tot 256 kleuren) als RGB-kleuren (16 miljoen tinten).

GIF-formaat(Graphics Interchange Format) – het grafische uitwisselingsformaat maakt gebruik van het LZW-algoritme voor verliesloze informatiecompressie en is ontworpen om rasterafbeeldingen op te slaan met niet meer dan 256 kleuren.

PNG-formaat(Portable Network Graphics) - een draagbaar grafisch formaat voor het netwerk is ontwikkeld om het GIF-formaat te vervangen. Met het PNG-formaat kunt u afbeeldingen opslaan met een kleurdiepte van 24 bit of zelfs 48 bit, en u kunt ook maskerkanalen opnemen om de transparantie van de gradiënt te regelen, maar het ondersteunt geen lagen. PNG comprimeert geen afbeeldingen met verliesgevende kwaliteit zoals JPEG.

JPEG-formaat(Joint Photographic Experts Group) - het formaat van een gezamenlijke groep fotografie-experts is ontworpen voor compacte opslag van meerkleurenafbeeldingen met fotografische kwaliteit. Bestanden in dit formaat hebben de extensie jpg, jpe of jpeg.

In tegenstelling tot GIF gebruikt het JPEG-formaat een compressie-algoritme met verlies, dat een zeer hoge compressieverhouding bereikt (van eenheden tot honderden keren).

1.2.9. Codering van audio-informatie

Concept van geluid

Sinds het begin van de jaren negentig kunnen personal computers met audio-informatie werken. Elke computer met een geluidskaart, microfoon en luidsprekers kan audio-informatie opnemen, opslaan en afspelen.

Geluid is een geluidsgolf met voortdurend veranderende amplitude en frequentie (Fig. 10).

Rijst. 10. Geluidsgolf

Hoe groter de amplitude van het signaal, hoe luider het voor een persoon is; hoe groter de frequentie (T) van het signaal, hoe hoger de toon. De frequentie van een geluidsgolf wordt uitgedrukt in Hertz (Hz, Hz) of het aantal trillingen per seconde. Het menselijk oor neemt geluiden waar in het bereik (ongeveer) van 20 Hz tot 20 kHz, het zogenaamde audiofrequentiebereik.

Specificaties geluidskwaliteit

Diepte van audiocodering- het aantal bits per geluidssignaal.

Moderne geluidskaarten bieden 16, 32 of 64-bit audiocoderingsdiepte. Met de formule kan het aantal niveaus (amplitudegradaties) worden berekend

Signaalniveaus (amplitudegradaties)

Bemonsteringsfrequentie– dit is het aantal metingen van signaalniveaus in 1 seconde

Eén meting per seconde komt overeen met een frequentie van 1 Hz

1000 metingen in 1 seconde - 1 kHz

Het aantal metingen kan binnen het bereik liggen van 8000 tot 48.000(8 kHz – 48 kHz)

8 kHz komt overeen met de radio-uitzendfrequentie,

48 kHz – audio-CD-geluidskwaliteit.

Methoden voor het coderen van audio-informatie

Om een computer een continu audiosignaal te laten verwerken, moet dit worden omgezet in een reeks elektrische pulsen (binaire enen en nullen). In tegenstelling tot numerieke, tekstuele en grafische gegevens hadden geluidsopnamen echter niet dezelfde lange en bewezen codeergeschiedenis. Als gevolg hiervan zijn methoden voor het coderen van audio-informatie met behulp van binaire code verre van gestandaardiseerd. Veel individuele bedrijven hebben hun eigen bedrijfsstandaarden ontwikkeld, maar over het algemeen kunnen er twee hoofdgebieden worden onderscheiden.

FM-methode (frequentiemodulatie). is gebaseerd op het feit dat theoretisch elk complex geluid kan worden ontleed in een reeks eenvoudige harmonische signalen met verschillende frequenties, die elk een regelmatige sinusoïde vertegenwoordigen, en daarom kunnen worden beschreven door numerieke parameters, dat wil zeggen een code. In de natuur hebben geluidssignalen een continu spectrum, dat wil zeggen dat ze analoog zijn. Hun uitbreiding naar harmonische reeksen en representatie in de vorm van discrete digitale signalen wordt uitgevoerd door speciale apparaten: analoog-naar-digitaal-omzetters (ADC). De inverse conversie om numeriek gecodeerde audio te reproduceren wordt uitgevoerd door digitaal-naar-analoog omzetters (DAC's). Het geluidsconversieproces wordt getoond in Figuur 11.

Rijst. 11. Geluidsconversieproces

Bij dergelijke conversies zijn informatieverliezen die verband houden met de coderingsmethode onvermijdelijk, waardoor de kwaliteit van de geluidsopname meestal niet geheel bevredigend is. Tegelijkertijd levert deze codeermethode een compacte code op en vond daarom toepassing in die jaren waarin de computerbronnen duidelijk ontoereikend waren.

Wave-Table-methode synthese beter aansluit bij het huidige niveau van technologische ontwikkeling. Simpel gezegd kunnen we zeggen dat ergens in vooraf opgestelde tabellen geluidsfragmenten zijn opgeslagen voor veel verschillende muziekinstrumenten (hoewel niet alleen voor hen). In de technologie worden dergelijke monsters monsters genoemd. Numerieke codes drukken het type instrument uit, het modelnummer, de toonhoogte, de duur en de intensiteit van het geluid, de dynamiek van de verandering, enkele parameters van de omgeving waarin het geluid voorkomt, evenals andere parameters die de kenmerken van het geluid kenmerken. Omdat “echte” geluiden als samples worden gebruikt, is de kwaliteit van het geluid dat als resultaat van de synthese wordt verkregen zeer hoog en benadert deze de geluidskwaliteit van echte muziekinstrumenten.

Basisaudiobestandsformaten

MIDI-formaat (Musical Instrument Digital Interface).– digitale interface van muziekinstrumenten. Opgericht in 1982 door toonaangevende fabrikanten van elektronische muziekinstrumenten - Yamaha, Roland, Korg, E-mu, enz. Aanvankelijk was het bedoeld om de besturing van muziekinstrumenten met behulp van analoge signalen, die destijds werd geaccepteerd, te vervangen door besturing met behulp van informatie berichten verzonden via een digitale interface. Vervolgens werd het de de facto standaard op het gebied van elektronische muziekinstrumenten en computersynthesemodules.

WAV-audiobestandsformaat, het weergeven van willekeurig geluid zoals het is - in de vorm van een digitale weergave van de oorspronkelijke geluidstrilling of geluidsgolf (golf). Daarom wordt de technologie voor het maken van dergelijke bestanden in sommige gevallen golftechnologie genoemd. Hiermee kunt u werken met geluiden van elk type, vorm en duur.

De grafische weergave van een WAV-bestand is erg handig en wordt vaak gebruikt in geluidseditors en sequencerprogramma's om ermee te werken en de daaropvolgende conversie (dit wordt in het volgende hoofdstuk besproken). Dit formaat is ontwikkeld door Microsoft en alle standaard Windows-geluiden hebben de WAV-extensie.

MP3-formaat. Het is een van de digitale audio-opslagformaten ontwikkeld door Fraunhofer IIS en THOMPSON (1992), later goedgekeurd als onderdeel van de gecomprimeerde video- en audiostandaarden MPEG1 en MPEG2. Dit schema is het meest complexe van de MPEG Layer 1/2/3-familie. Het vereist meer computertijd voor het coderen in vergelijking met andere en biedt een hogere coderingskwaliteit. Wordt voornamelijk gebruikt voor realtime audiotransmissie via netwerkverbindingen en voor CD-audiocodering.

1.2.10. Codering van video-informatie

Principes van videocodering

Video vertaald uit het Latijn betekent "Ik kijk, ik zie." Als mensen over video praten, bedoelen ze in de eerste plaats een bewegend beeld op een tv-scherm of computermonitor.

De videocamera zet het optische beeld van de uitgezonden scène om in een reeks elektrische signalen. Deze signalen bevatten informatie over de helderheid en kleur van afzonderlijke delen van het beeld. Met het oog op bewaring voor latere weergave kunnen ze in analoge of digitale vorm op magneetband worden opgenomen.

Bij analoge opname zijn veranderingen in de magnetisatie van een videoband vergelijkbaar met de vorm van een licht- of geluidsgolf. Analoge signalen zijn, in tegenstelling tot digitale signalen, continu in de tijd.

Een digitaal signaal is een reeks codecombinaties van elektrische pulsen.

Digitaal weergegeven informatie wordt gemeten in bits. Het proces waarbij een continu signaal in een reeks codewoorden wordt omgezet, wordt analoog-naar-digitaal-conversie genoemd.

Analoog-naar-digitaal signaalconversie vindt plaats in drie fasen. In de bemonsteringsfase (figuur 12) wordt een continu signaal weergegeven door een reeks monsters van de momentane waarden ervan. Deze metingen worden met regelmatige tussenpozen uitgevoerd.

Rijst. 12. Discretisatie

Volgende fase– kwantisering (Fig. 13). Het gehele bereik van signaalwaarden is verdeeld in niveaus. De waarde van elk monster wordt vervangen door de afgeronde waarde van het dichtstbijzijnde kwantiseringsniveau, het serienummer

Rijst. 13. Niveaukwantisering

Codering voltooit het proces van het digitaliseren van het analoge signaal (Fig. 14), dat nu een eindig aantal waarden heeft. Elke waarde komt overeen met het serienummer van het kwantiseringsniveau. Dit getal wordt uitgedrukt in binaire eenheden. Binnen één bemonsteringsinterval wordt één codewoord verzonden.

Rijst. 14. Digitale codering

Zo kan beeldinformatie die in digitale vorm wordt gepresenteerd, worden overgebracht naar de harde schijf van een computer voor daaropvolgende verwerking en bewerking, zonder enige extra conversies.

Computervideo wordt gekenmerkt door de volgende parameters:

aantal frames per seconde (15, 24, 25...);

gegevensstroom (kilobytes/s);

bestandsformaat (avi, mov...);

compressiemethode (Microsoft Video voor Windows, MPEG, MPEG-I, MPEG-2, Moution JPEG).

Video-informatieformaten

AVI-formaat is een ongecomprimeerd videoformaat dat ontstaat wanneer een afbeelding wordt gedigitaliseerd. Dit is het meest resource-intensieve formaat, maar als je er naar digitaliseert, is het gegevensverlies minimaal. Daarom biedt het meer mogelijkheden voor bewerken, effecten toepassen en andere bestandsverwerking. Houd er echter rekening mee dat gemiddeld één seconde van een digitaal beeld 1,5 tot 2 MB ruimte op de harde schijf in beslag neemt.

Het MPEG-formaat is een afkorting van de naam van de ISO-expertgroep (Moving Picture Expert Group), die standaarden ontwikkelt voor het coderen en comprimeren van video- en audiogegevens. Tegenwoordig zijn er verschillende soorten MPEG-formaten bekend.

MPEG-1 – voor het opnemen van gesynchroniseerde video en audio op CD-ROM, waarbij rekening wordt gehouden met een maximale leessnelheid van ongeveer 1,5 Mbit/s. De kwaliteitsparameters van videogegevens die door MPEG-1 worden verwerkt, zijn in veel opzichten vergelijkbaar met conventionele VHS-video, dus dit formaat wordt voornamelijk gebruikt waar het lastig of onpraktisch is om standaard analoge videomedia te gebruiken;

MPEG-2 – voor het verwerken van videobeelden die qua kwaliteit vergelijkbaar zijn met televisie, met een van 3 tot 15 Mbit/s. Veel tv-kanalen werken met technologieën die zijn gebaseerd op MPEG-2; een volgens deze standaard gecomprimeerd signaal wordt via televisiesatellieten uitgezonden en gebruikt voor het archiveren van grote hoeveelheden videomateriaal;

MPEG-3 – voor gebruik in high-definition televisiesystemen (HDTV) met een datastroomsnelheid van 20–40 Mbit/s; maar later werd het onderdeel van de MPEG-2-standaard en wordt het niet langer afzonderlijk gebruikt;

MPEG-4 – voor het werken met digitale weergave van mediagegevens voor drie gebieden: interactieve multimedia (inclusief producten die op optische schijven en via het netwerk worden gedistribueerd), grafische toepassingen (synthetische inhoud) en digitale televisie

Referentie-informatie over de weergave van getallen in een computer vindt u in de tabel (Tabel 5).

1.2.11. Tabel 5. Weergave van numerieke, tekstuele, grafische informatie op een computer

Conclusies

In dit onderwerp wordt het concept van informatie onderzocht en verschillende manieren om deze in een computer te coderen.

De verschillen tussen informatie en data worden getoond. Het concept van informatie-adequaatheid wordt geïntroduceerd en de belangrijkste vormen ervan worden gepresenteerd: syntactisch, semantisch en pragmatisch. Voor deze vormen worden maatstaven voor kwantitatieve en kwalitatieve beoordeling gegeven. Er wordt rekening gehouden met de belangrijkste eigenschappen van informatie: representativiteit, inhoud, toereikendheid, relevantie, tijdigheid, nauwkeurigheid, betrouwbaarheid, stabiliteit. Het informatieproces wordt gepresenteerd als een reeks hoofdfasen van informatietransformatie.

Er wordt veel aandacht besteed aan de problematiek van het coderen van verschillende soorten informatie in een computer. De belangrijkste formaten voor het weergeven van numerieke, tekst-, grafische, geluids- en video-informatie op een computer worden gegeven. De kenmerken van de beschouwde formaten worden aangegeven afhankelijk van het type informatie.

Zelftestvragen

Wat is het verschil tussen informatie en data?
Wat is adequaatheid en in welke vormen manifesteert dit zich?
Welke informatiemaatregelen bestaan er en wanneer moeten deze worden gebruikt?
Leg de syntactische maatstaf van informatie uit.
Leg de semantische maatstaf van informatie uit.
Over een pragmatische maatstaf voor informatie gesproken.
Welke indicatoren voor informatiekwaliteit bestaan er?
Wat is een informatiecoderingssysteem?
Hoe kun je je het informatieproces voorstellen?
Wat is een coderingssysteem en hoe wordt het gekenmerkt?
Welke nummersystemen zijn bekend en wat is hun verschil?
Welke getalsystemen worden in computers gebruikt?
Welke verhouding kan worden gebruikt om een getal in het positionele getalsysteem weer te geven?
Welke vormen van getalrepresentatie worden in een computer gebruikt en wat is het verschil?
Geef voorbeelden van getalrepresentatieformaten voor vormen met vaste komma en drijvende komma.
Hoe wordt de conversie van een positioneel getalsysteem naar het decimale getalsysteem uitgevoerd? Geef voorbeelden.
Hoe wordt een geheel getal omgezet van decimaal naar een ander positioneel getalsysteem? Geef voorbeelden.
Hoe wordt tekstinformatie gecodeerd? Geef voorbeelden.
Wat is de essentie van het coderen van grafische informatie?
Vertel ons over het RGB-model voor het coderen van grafische informatie.
Wanneer wordt het grafische CMYK-coderingsmodel gebruikt?
Hoe verschilt dit van het RGB-model?

Naam werkplaats

Annotatie

Presentaties	Naam werkplaats
Titel van de presentatie

Thesaurus thesaurus van de gebruiker.

is een verzameling informatie die beschikbaar is voor een gebruiker of systeem. Afhankelijk van de relatie tussen de semantische inhoud van informatie en de thesaurus van de gebruiker Sp de hoeveelheid semantische informatie verandert Ik, waargenomen door de gebruiker en vervolgens door hem opgenomen in zijn thesaurus. De aard van deze afhankelijkheid wordt weergegeven in figuur 2.2. Laten we twee beperkende gevallen bekijken als het gaat om de hoeveelheid semantische informatie Ik gelijk aan 0:

bij S p 0 de gebruiker neemt de binnenkomende informatie niet waar of begrijpt deze niet;

bij Sp; de gebruiker weet alles, maar heeft de binnenkomende informatie niet nodig.

Rijst. 2.2. Afhankelijkheid van de hoeveelheid semantische informatie. waargenomen door de consument, uit zijn thesaurus Ic=f(Sp)

Maximale hoeveelheid semantische informatie Ik de consument verwerft door overeenstemming te bereiken over de semantische inhoud ervan Afhankelijk van de relatie tussen de semantische inhoud van informatie met uw thesaurus Sp (S p = Sp opt), wanneer de binnenkomende informatie begrijpelijk is voor de gebruiker en hem voorheen onbekende (niet in zijn thesaurus) informatie oplevert.

Bij het beoordelen van het semantische (inhoudelijke) aspect van informatie moet ernaar worden gestreefd de waarden te harmoniseren Afhankelijk van de relatie tussen de semantische inhoud van informatie En Sp.

Een relatieve maatstaf voor de hoeveelheid semantische informatie kan de inhoudscoëfficiënt zijn MET, die wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de hoeveelheid semantische informatie en het volume ervan:

Pragmatische maatstaf voor informatie

Deze maatstaf bepaalt het nut van informatie (waarde) voor de gebruiker om zijn doel te bereiken. Deze maatstaf is ook een relatieve waarde, bepaald door de bijzonderheden van het gebruik van deze informatie in een bepaald systeem. Het is raadzaam om de waarde van informatie te meten in dezelfde eenheden (of daar dichtbij) waarin de objectieve functie wordt gemeten.

Voorbeeld 2.5. In een economisch systeem kunnen de pragmatische eigenschappen (waarde) van informatie worden bepaald door de toename van het economische effect van het functioneren dat wordt bereikt door het gebruik van deze informatie om het systeem te beheren:

Inb(g)=P(g /b)-P(g),

Waar Inb(g)-waarde van informatiebericht b voor besturingssysteem g,

P(g)- a priori verwachte economische gevolgen van de werking van het controlesysteem g ,

P(g/b)- het verwachte effect van het functioneren van systeem g, mits de informatie uit bericht b wordt gebruikt voor controle.

Ter vergelijking presenteren we de geïntroduceerde voorlichtingsmaatregelen in Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Informatie-eenheden en voorbeelden

KWALITEIT VAN INFORMATIE

De mogelijkheid en effectiviteit van het gebruik van informatie wordt bepaald door de basisbehoeften van de consument: kwaliteitsindicatoren, zoals representativiteit, betekenis, toereikendheid, toegankelijkheid, relevantie, tijdigheid, nauwkeurigheid, betrouwbaarheid, duurzaamheid.

Representativiteit informatie wordt geassocieerd met de juistheid van de selectie en vorming ervan om de eigenschappen van het object adequaat weer te geven. De belangrijkste dingen hier zijn:

de juistheid van het concept op basis waarvan het oorspronkelijke concept is geformuleerd;

geldigheid van de selectie van essentiële kenmerken en verbindingen van het weergegeven fenomeen.

Schending van de representativiteit van informatie leidt vaak tot aanzienlijke fouten.

Inhoud informatie weerspiegelt de semantische capaciteit die gelijk is aan de verhouding tussen de hoeveelheid semantische informatie in een bericht en het volume verwerkte gegevens, d.w.z. C=Ic/Vd.

Naarmate de informatie-inhoud toeneemt, neemt de semantische doorvoer van het informatiesysteem toe, aangezien het voor het verkrijgen van dezelfde informatie noodzakelijk is om een kleinere hoeveelheid gegevens te converteren.

Naast de inhoudscoëfficiënt C, die het semantische aspect weerspiegelt, kun je ook de informatie-inhoudscoëfficiënt gebruiken, gekenmerkt door de verhouding tussen de hoeveelheid syntactische informatie (volgens Shannon) en de hoeveelheid gegevens Y=I/Vd.

Voldoende (volledigheid) informatie betekent dat het een minimale maar voldoende samenstelling (set van indicatoren) bevat om de juiste beslissing te nemen. Het concept van volledigheid van informatie wordt geassocieerd met de semantische inhoud (semantiek) en pragmatiek. Als onvolledig, d.w.z. Onvoldoende informatie om de juiste beslissing te nemen, en overtollige informatie vermindert de effectiviteit van de beslissingen van de gebruiker.

Beschikbaarheid informatie voor de perceptie van de gebruiker wordt verzekerd door de implementatie van geschikte procedures voor de verwerving en transformatie ervan. In een informatiesysteem wordt informatie bijvoorbeeld omgezet in een toegankelijke en gebruiksvriendelijke vorm. Dit wordt met name bereikt door de semantische vorm ervan af te stemmen op de thesaurus van de gebruiker.

In een informatiesysteem wordt informatie bijvoorbeeld omgezet in een toegankelijke en gebruiksvriendelijke vorm. Dit wordt met name bereikt door de semantische vorm ervan af te stemmen op de thesaurus van de gebruiker. Informatie wordt bepaald door de mate van behoud van de waarde van informatie voor het management op het moment dat deze wordt gebruikt en hangt af van de dynamiek van veranderingen in de kenmerken ervan en van het tijdsinterval dat is verstreken sinds het verschijnen van deze informatie.

Tijdigheid informatie betekent dat deze niet later arriveert dan op een vooraf bepaald tijdstip, consistent met het tijdstip waarop de taak is opgelost.

Nauwkeurigheid informatie wordt bepaald door de mate van nabijheid van de ontvangen informatie tot de werkelijke toestand van het object, proces, fenomeen, enz. Voor informatie weergegeven door een digitale code zijn vier classificatieconcepten van nauwkeurigheid bekend:

formele precisie, gemeten aan de hand van de eenheidswaarde van het minst significante cijfer van een getal;

echte nauwkeurigheid, bepaald door de waarde van de eenheid van het laatste cijfer van het getal, waarvan de nauwkeurigheid gegarandeerd is;

maximale nauwkeurigheid die kan worden verkregen onder specifieke bedrijfsomstandigheden van het systeem;

de vereiste nauwkeurigheid, bepaald door het functionele doel van de indicator.

de vereiste nauwkeurigheid, bepaald door het functionele doel van de indicator. informatie wordt bepaald door de eigenschap ervan om objecten uit het echte leven met de nodige nauwkeurigheid weer te geven. De betrouwbaarheid van informatie wordt gemeten aan de hand van de bevan de vereiste nauwkeurigheid, d.w.z. de waarschijnlijkheid dat de waarde van een parameter die door informatie wordt weergegeven, binnen de vereiste nauwkeurigheid verschilt van de werkelijke waarde van deze parameter.

informatie wordt bepaald door de eigenschap ervan om objecten uit het echte leven met de nodige nauwkeurigheid weer te geven. De betrouwbaarheid van informatie wordt gemeten aan de hand van de bevan de vereiste nauwkeurigheid, d.w.z. de waarschijnlijkheid dat de waarde van een parameter die door informatie wordt weergegeven, binnen de vereiste nauwkeurigheid verschilt van de werkelijke waarde van deze parameter. informatie weerspiegelt het vermogen om te reageren op veranderingen in de brongegevens zonder de vereiste nauwkeurigheid te schenden. De stabiliteit van informatie, evenals de representativiteit, wordt bepaald door de gekozen methodologie voor de selectie en vorming ervan.

Concluderend moet worden opgemerkt dat parameters van informatiekwaliteit zoals representativiteit, inhoud, toereikendheid, toegankelijkheid en duurzaamheid volledig worden bepaald op het methodologische niveau van de ontwikkeling van informatiesystemen. De parameters relevantie, tijdigheid, nauwkeurigheid en betrouwbaarheid worden ook in grotere mate op methodologisch niveau bepaald, maar hun waarde wordt in belangrijke mate beïnvloed door de aard van het functioneren van het systeem, en dan vooral door de betrouwbaarheid ervan. Tegelijkertijd zijn de parameters relevantie en nauwkeurigheid strikt gerelateerd aan respectievelijk de parameters tijdigheid en betrouwbaarheid.

NIVEAUS VAN PROBLEMEN MET DE TRANSMISSIE VAN INFORMATIE

Bij het implementeren van informatieprocessen wordt informatie altijd in ruimte en tijd overgedragen van de informatiebron naar de ontvanger (ontvanger). In dit geval worden verschillende tekens of symbolen gebruikt om informatie over te brengen, bijvoorbeeld natuurlijke of kunstmatige (formele) taal, waardoor deze kan worden uitgedrukt in een vorm die een bericht wordt genoemd.

Bericht- een vorm van weergave van informatie in de vorm van een reeks tekens (symbolen) die worden gebruikt voor verzending.

Een boodschap als een reeks tekens vanuit het oogpunt van de semiotiek (uit het Grieks. semieion - teken, attribuut) - een wetenschap die de eigenschappen van tekens en tekensystemen bestudeert - kan op drie niveaus worden bestudeerd:

1) syntactisch, waarbij rekening wordt gehouden met de interne eigenschappen van berichten, dat wil zeggen de relaties tussen tekens, die de structuur van een bepaald tekensysteem weerspiegelen. Externe eigenschappen worden bestudeerd op semantisch en pragmatisch niveau;

2) semantisch, waar de relaties tussen tekens en de objecten, acties en kwaliteiten die ze aanduiden worden geanalyseerd, d.w.z. de semantische inhoud van de boodschap, de relatie ervan tot de informatiebron;

3) pragmatisch, waar de relatie tussen het bericht en de ontvanger in ogenschouw wordt genomen, d.w.z. de consumenteninhoud van het bericht, de relatie ervan met de ontvanger.

Rekening houdend met een bepaalde relatie tussen de problemen van informatieoverdracht en de niveaus van het bestuderen van tekensystemen, zijn ze verdeeld in drie niveaus: syntactisch, semantisch en pragmatisch.

Problemen syntactisch niveau hebben betrekking op het creëren van theoretische grondslagen voor de constructie van informatiesystemen, waarvan de belangrijkste prestatie-indicatoren dicht bij het maximaal mogelijke zouden liggen, evenals op de verbetering van bestaande systemen om de efficiëntie van het gebruik ervan te vergroten. Dit zijn puur technische problemen bij het verbeteren van de methoden voor het verzenden van berichten en hun materiële dragers: signalen. Op dit niveau beschouwen ze de problemen bij het overbrengen van berichten aan de ontvanger als een reeks karakters, waarbij rekening wordt gehouden met het type media en de manier waarop informatie wordt gepresenteerd, de snelheid van verzending en verwerking, de omvang van de informatiepresentatiecodes, de betrouwbaarheid en de nauwkeurigheid van de conversie van deze codes, enz., waarbij volledig wordt geabstraheerd van de semantische inhoud van berichten en het beoogde doel ervan. Op dit niveau wordt informatie die alleen vanuit een syntactisch perspectief wordt bekeken gewoonlijk data genoemd, omdat de semantische kant er niet toe doet.

De moderne informatietheorie bestudeert vooral problemen op dit niveau. Het is gebaseerd op het concept van ‘hoeveelheid informatie’, een maatstaf voor de frequentie van het gebruik van tekens, die op geen enkele manier de betekenis of het belang van de verzonden berichten weerspiegelt. In dit verband wordt wel eens gezegd dat de moderne informatietheorie zich op syntactisch niveau bevindt.

Problemen semantisch niveau worden geassocieerd met het formaliseren en rekening houden met de betekenis van de verzonden informatie, het bepalen van de mate van overeenstemming tussen het beeld van het object en het object zelf. Op dit niveau wordt de informatie die de informatie weerspiegelt geanalyseerd, worden semantische verbanden overwogen, worden concepten en ideeën gevormd, worden de betekenis en inhoud van de informatie onthuld en wordt de generalisatie ervan uitgevoerd.

Problemen op dit niveau zijn uiterst complex, omdat de semantische inhoud van informatie meer afhangt van de ontvanger dan van de semantiek van de boodschap die in welke taal dan ook wordt gepresenteerd.

Op pragmatisch niveau zijn wij geïnteresseerd in de gevolgen van het ontvangen en gebruiken van deze informatie door de consument. Problemen op dit niveau houden verband met het bepalen van de waarde en het nut van het gebruik van informatie wanneer de consument een oplossing ontwikkelt om zijn doel te bereiken. De grootste moeilijkheid hier is dat de waarde en het nut van informatie voor verschillende ontvangers totaal verschillend kunnen zijn en bovendien afhankelijk zijn van een aantal factoren, zoals bijvoorbeeld de tijdigheid van de levering en het gebruik ervan. Hoge eisen aan de snelheid van informatielevering worden vaak gedicteerd door het feit dat controleacties in realtime moeten worden uitgevoerd, dat wil zeggen met de snelheid waarmee de toestand van gecontroleerde objecten of processen verandert. Vertragingen bij de levering of het gebruik van informatie kunnen catastrofale gevolgen hebben.