Je, ishara ya kupimia ni tofauti gani na ishara? Toa mifano ya ishara za kupimia zinazotumiwa katika nyanja mbalimbali za sayansi na teknolojia

Ishara ya kupimia ni mtoaji nyenzo wa maelezo yaliyo na maelezo ya kiasi kuhusu kiasi halisi kinachopimwa na kuwakilisha mchakato fulani wa kimwili, mojawapo ya vigezo vinavyohusiana kiutendaji na kiasi halisi kinachopimwa. Kigezo hiki kinaitwa taarifa. Na ishara hubeba habari ya kiasi tu kuhusu parameter ya taarifa, na si kuhusu kiasi cha kimwili kinachopimwa.

Mifano ya ishara za kipimo inaweza kuwa

Ishara za pato za jenereta mbalimbali (magnetohydrodynamic, lasers, masers, nk), transfoma (tofauti, sasa, voltage)

Mawimbi mbalimbali ya sumakuumeme (mawimbi ya redio, mionzi ya macho, n.k.)

Orodhesha sifa ambazo ishara za kupimia zinaainishwa

Kulingana na asili ya kupima vigezo vya habari na wakati, ishara za kupimia zimegawanywa katika analog, discrete na digital. Kwa mujibu wa hali ya mabadiliko kwa muda, ishara zinagawanywa kuwa mara kwa mara na kutofautiana. Kulingana na kiwango cha upatikanaji wa taarifa ya priori, mawimbi ya kupimia tofauti yanagawanywa katika kuamua, quasi-deterministic na random.

Je, ishara za analogi, bainifu na dijitali ni tofauti vipi kutoka kwa kila mmoja?

Ishara ya analogi ni ishara inayoelezewa na utendaji unaoendelea au wa sehemu ya Y a (t), na chaguo hili la kukokotoa lenyewe na hoja yake t inaweza kuchukua maadili yoyote kwa vipindi fulani (Y min ; Y max) na (t min. ; t kiwango cha juu).

Ishara ya kipekee ni ishara ambayo inatofautiana tofauti kwa wakati au kwa kiwango. Katika kesi ya kwanza, inaweza kuchukua nT kwa wakati tofauti kwa wakati, ambapo T = const ni muda wa sampuli (kipindi), n = 0; 1; 2; ... - nambari kamili, thamani zozote katika muda (Y min ; Y max) zinazoitwa sampuli, au sampuli. Ishara kama hizo zinaelezewa na kazi za kimiani. Katika kesi ya pili, thamani za ishara Yd(t) zipo wakati wowote t katika muda (t min ; t max), hata hivyo zinaweza kuchukua safu ndogo ya maadili h j = nq, mafungu ya kiasi q.

Ishara za dijiti ni ishara za kiwango na tofauti za wakati Y c (nT), ambazo zinaelezewa na kazi za kimiani zilizokamilishwa (mlolongo wa quant) ambazo kwa nyakati tofauti nT huchukua safu maalum tu ya maadili tofauti - viwango vya quantization h 1 h 2. , ..., mh.

Tuambie kuhusu sifa na vigezo vya ishara za nasibu

Ishara ya nasibu ni kiasi cha kimwili kinachotofautiana wakati, thamani ya papo hapo ambayo ni kutofautiana nasibu.

Familia ya utambuzi wa mchakato wa nasibu ni nyenzo kuu ya majaribio kwa misingi ambayo sifa na vigezo vyake vinaweza kupatikana.

Kila utambuzi ni kazi isiyo ya nasibu ya wakati. Familia ya utekelezaji kwa muda wowote uliowekwa t o ni kigezo cha nasibu kinachoitwa sehemu mtambuka ya chaguo za kukokotoa nasibu zinazolingana na saa t o . Kwa hivyo, chaguo za kukokotoa nasibu huchanganya vipengele bainifu vya kibadilifu nasibu na kitendakazi cha kubainisha. Kwa thamani isiyobadilika ya hoja, inageuka kuwa tofauti ya nasibu, na kama matokeo ya kila jaribio la mtu binafsi inakuwa kazi ya kuamua.

Michakato isiyo ya kawaida inaelezewa kikamilifu na sheria za usambazaji: moja-dimensional, mbili-dimensional, nk. Walakini, ni ngumu sana kufanya kazi na kazi kama hizi za kawaida, kwa hivyo katika matumizi ya uhandisi, kama vile metrology, wanajaribu kufanya na sifa na vigezo vya sheria hizi, ambazo zinaelezea michakato isiyo ya kawaida sio kabisa, lakini kwa sehemu. Tabia za michakato ya nasibu, tofauti na sifa za vigezo vya nasibu, ambazo zimejadiliwa kwa kina katika Sura. 6 sio nambari, lakini kazi. Muhimu zaidi wao ni matarajio ya hisabati na tofauti.

Matarajio ya hisabati ya chaguo la kukokotoa la nasibu X(t) ni chaguo la kukokotoa lisilo la nasibu

mx(t) = M = xp(x, t)dx,

ambayo kwa kila thamani ya hoja t ni sawa na matarajio ya hisabati ya sehemu inayolingana. Hapa p(x, t) ni msongamano wa mgawanyo wa mwelekeo mmoja wa kigezo cha nasibu x katika sehemu inayolingana ya mchakato nasibu X(t). Kwa hivyo, matarajio ya hisabati katika kesi hii ni kazi ya wastani ambayo utekelezaji maalum umejumuishwa.

Tofauti ya chaguo za kukokotoa za nasibu X(t) ni chaguo za kukokotoa zisizo za nasibu

Dx(t) = D = 2 p(x, t)dx,

thamani ambayo kwa kila wakati wa muda ni sawa na mtawanyiko wa sehemu inayofanana, i.e. utawanyiko unaashiria kuenea kwa utambuzi unaohusiana na mx(t).

Matarajio ya hisabati ya mchakato wa nasibu na mtawanyiko wake ni muhimu sana, lakini sio sifa kamili, kwa kuwa zimedhamiriwa tu na sheria ya usambazaji wa mwelekeo mmoja. Haziwezi kuashiria uhusiano kati ya sehemu tofauti za mchakato wa nasibu kwa thamani tofauti za wakati t na t". Kwa hili, chaguo la kukokotoa la uunganisho linatumika - kazi isiyo ya nasibu R(t, t") ya hoja mbili t na. t", ambayo kwa kila jozi ya maadili ya hoja ni sawa na ushirikiano wa sehemu zinazolingana za mchakato wa nasibu:

Chaguo za kukokotoa za uunganisho, ambazo wakati mwingine huitwa uunganisho otomatiki, hufafanua uhusiano wa kitakwimu kati ya thamani za papo hapo za chaguo za kukokotoa zisizo nasibu zinazotenganishwa na thamani fulani ya wakati φ = t"-t. Ikiwa hoja ni sawa, chaguo la kukokotoa la uunganisho ni sawa na tofauti ya mchakato wa nasibu. Daima sio hasi.

Katika mazoezi, kazi ya uunganisho wa kawaida hutumiwa mara nyingi

Ina sifa zifuatazo: 1) ikiwa hoja t na t" ni sawa, r (t, t") = 1; 2) ulinganifu kwa heshima na hoja zake: r (t, t") = r (t", t); 3) thamani zake zinazowezekana ziko katika safu [-1;1], i.e. |r(t,t")| ?

Michakato ya nasibu ambayo hutokea kwa usawa kwa wakati, na ambayo utekelezaji wake wa sehemu huzunguka kazi ya wastani na amplitude ya mara kwa mara, huitwa stationary. :Kwa kiasi, mali ya michakato ya stationary ina sifa ya hali zifuatazo.

* Matarajio ya hisabati ya mchakato wa stationary ni mara kwa mara, i.e. m x (t) = m x = const. Walakini, hitaji hili sio muhimu, kwa kuwa inawezekana kila wakati kuhama kutoka kwa chaguo la kukokotoa la X(t) hadi kwa kazi iliyowekwa katikati ambayo matarajio ya hisabati ni sifuri. Inachofuata kutoka kwa hili kwamba ikiwa mchakato wa nasibu sio wa kudumu tu kwa sababu ya matarajio ya hisabati ya kutofautiana kwa wakati (juu ya sehemu), basi kwa uendeshaji wa centering inaweza kupunguzwa daima kwa moja.

* Kwa mchakato wa nasibu uliosimama, utawanyiko wa sehemu ya msalaba ni thamani ya mara kwa mara, i.e. Dx(t) = Dx = const.

*: Kazi ya uunganisho wa mchakato wa stationary haitegemei maadili ya hoja t na t", lakini tu kwa muda φ = t"-t, i.e. R(t,t") = R(φ). Hali ya awali ni kesi maalum ya hali hii, yaani Dx(t) = R(t, t) = R(φ = O) = const. Hivyo, utegemezi kipengele cha urekebishaji kiotomatiki pekee kutoka kwa muda "t" ndiyo hali pekee muhimu ya kusimama kwa mchakato wa nasibu.

Sifa muhimu ya mchakato wa nasibu uliosimama ni msongamano wake wa spectral S(w), ambao unaelezea utunzi wa marudio wa mchakato nasibu saa w?0 na unaonyesha nguvu ya wastani ya mchakato nasibu kwa kila bendi ya masafa ya kitengo:

Msongamano wa spectral wa mchakato wa nasibu uliosimama ni utendaji usio hasi wa mzunguko wa S(n)?0. Eneo lililo chini ya curve S(u) ni sawia na mtawanyiko wa mchakato. Kazi ya uunganisho inaweza kuonyeshwa kwa suala la wiani wa spectral

R(φ) = S(φ)cosφdφ.

Michakato ya nasibu ya stationary inaweza au isiwe na mali ya ugumu. Mchakato wa nasibu uliosimama unaitwa ergodic ikiwa utekelezaji wake wowote wa muda wa kutosha ni, kama ilivyokuwa, "mwakilishi aliyeidhinishwa" wa seti nzima ya utekelezaji wa mchakato. Katika michakato kama hii, utekelezaji wowote utapita katika jimbo lolote mapema au baadaye, bila kujali mchakato huu ulikuwa katika hali gani wakati wa mwanzo wa wakati.

Nadharia ya uwezekano na takwimu za hisabati hutumiwa kuelezea makosa. Walakini, kwanza ni muhimu kufanya uhifadhi kadhaa muhimu:

* Utumiaji wa njia za takwimu za hesabu kwa usindikaji wa matokeo ya kipimo ni halali tu chini ya dhana kwamba usomaji wa mtu binafsi uliopatikana ni huru kutoka kwa kila mmoja;

* miundo mingi ya nadharia ya uwezekano inayotumiwa katika metrolojia ni halali kwa usambazaji unaoendelea tu, ilhali ugawanyaji wa hitilafu kutokana na ukadiriaji usioepukika wa sampuli, kwa uwazi, huwa tofauti kila wakati, i.e. kosa linaweza kuchukua tu maadili mengi.

Kwa hivyo, hali ya kuendelea na kujitegemea kwa matokeo ya kipimo na makosa yao yanazingatiwa takriban, na wakati mwingine hazizingatiwi. Katika hisabati, neno "kubadilika kwa nasibu" hueleweka kama dhana nyembamba zaidi, iliyopunguzwa na idadi ya masharti, kuliko "kosa la nasibu" katika metrology.

Kwa kuzingatia mapungufu haya, mchakato wa kutokea kwa hitilafu nasibu katika matokeo ya kipimo ukiondoa hitilafu za utaratibu na zinazoendelea kwa kawaida unaweza kuchukuliwa kama mchakato wa nasibu uliowekwa katikati. Maelezo yake yanawezekana kwa msingi wa nadharia ya vigeu vya nasibu vinavyojitegemea kitakwimu na michakato ya nasibu isiyosimama.

Wakati wa kufanya vipimo, ni muhimu kuhesabu kosa. Kwa tathmini kama hiyo, ni muhimu kujua sifa fulani na vigezo vya mfano wa makosa. Nomenclature yao inategemea aina ya mfano na mahitaji ya kosa lililokadiriwa. Katika metrology, ni kawaida kutofautisha vikundi vitatu vya sifa na vigezo vya makosa. Kundi la kwanza ni makosa ya vipimo (viwango vya makosa) vilivyoainishwa kama viwango vinavyohitajika au vinavyokubalika vya sifa. Kundi la pili la sifa ni makosa yanayotokana na jumla ya vipimo vinavyofanywa kulingana na mbinu fulani. Sifa za vikundi hivi viwili hutumiwa hasa katika vipimo vya kiufundi vya wingi na kuwakilisha sifa za uwezekano wa kosa la kipimo. Kundi la tatu la sifa - makadirio ya takwimu ya makosa ya kipimo yanaonyesha ukaribu wa matokeo tofauti ya kipimo yaliyopatikana kwa majaribio kwa thamani ya kweli ya thamani iliyopimwa. Zinatumika katika kesi ya vipimo vilivyofanywa wakati wa utafiti wa kisayansi na kazi ya metrological.

Kama sifa za kosa la nasibu, kupotoka kwa kawaida kwa sehemu isiyo ya kawaida ya kosa la kipimo na, ikiwa ni lazima, kazi yake ya kawaida ya uunganisho wa kiotomatiki hutumiwa.

Sehemu ya kimfumo ya kosa la kipimo inaonyeshwa na:

* Mkengeuko wa RMS wa sehemu ya utaratibu isiyojumuishwa ya hitilafu ya kipimo;

* Mipaka ambayo sehemu ya utaratibu isiyojumuishwa ya hitilafu ya kipimo iko na uwezekano fulani (hasa, na uwezekano sawa na umoja).

Mahitaji ya sifa za makosa na mapendekezo ya uteuzi wao hutolewa katika hati ya udhibiti MI 1317-86 "GSI. Matokeo na sifa za makosa ya kipimo. Fomu za uwasilishaji. Mbinu za matumizi wakati wa kupima sampuli za bidhaa na ufuatiliaji wa vigezo vyao."

Ishara za analogi, tofauti na dijiti

UTANGULIZI WA UCHAKATAJI WA SIGNAL

Usindikaji wa mawimbi ya kidijitali (DSP au usindikaji wa mawimbi ya dijitali) ni mojawapo ya teknolojia mpya na yenye nguvu zaidi ambayo inatekelezwa kikamilifu katika nyanja mbalimbali za sayansi na teknolojia, kama vile mawasiliano, hali ya hewa, rada na sonari, picha za kimatibabu, sauti za dijitali. na utangazaji wa televisheni, uchunguzi wa mashamba ya mafuta na gesi, nk Tunaweza kusema kwamba kuna kuenea na kupenya kwa kina kwa teknolojia ya usindikaji wa signal digital katika nyanja zote za shughuli za binadamu. Leo, teknolojia ya DSP ni moja ya maarifa ya kimsingi ambayo ni muhimu kwa wanasayansi na wahandisi katika tasnia zote bila ubaguzi.

Ishara

Ishara ni nini? Katika uundaji wa jumla zaidi, hii ni utegemezi wa wingi mmoja kwa mwingine. Hiyo ni, kutoka kwa mtazamo wa hisabati, ishara ni kazi. Utegemezi kwa wakati huzingatiwa mara nyingi. Hali ya kimwili ya ishara inaweza kuwa tofauti. Mara nyingi sana hii ni voltage ya umeme, chini ya mara nyingi - ya sasa.

Fomu za uwasilishaji wa mawimbi:

1. muda;

2. spectral (katika kikoa cha mzunguko).

Gharama ya usindikaji wa data ya kidijitali ni chini ya analogi na inaendelea kupungua, huku utendakazi wa shughuli za kompyuta ukiendelea kuongezeka. Pia ni muhimu kwamba mifumo ya DSP iwe rahisi kubadilika. Wanaweza kuongezewa na programu mpya na kupangwa upya kufanya shughuli tofauti bila kubadilisha vifaa. Kwa hiyo, nia ya masuala ya kisayansi na kutumika ya usindikaji wa ishara ya digital inakua katika matawi yote ya sayansi na teknolojia.

UTANGULIZI WA UCHAKATAJI WA SIGNAL

Ishara tofauti

Kiini cha usindikaji wa digital ni kwamba ishara ya kimwili(voltage, sasa, nk) inabadilishwa kuwa mlolongo nambari, ambayo kisha inakabiliwa na mabadiliko ya hisabati kwenye kompyuta.

Ishara za analogi, tofauti na dijiti

Ishara ya asili ya kimwili ni kazi inayoendelea ya wakati. Ishara hizo, zimeamua wakati wote t, zinaitwa analogi.

Ni ishara gani inaitwa digital? Hebu fikiria baadhi ya ishara ya analog (Mchoro 1.1 a). Imebainishwa mfululizo kwa muda wote unaozingatiwa. Ishara ya analog inachukuliwa kuwa sahihi kabisa, isipokuwa makosa ya kipimo yatazingatiwa.

Mchele. 1.1 a) Ishara ya Analogi

Mchele. 1.1 b) Ishara ya sampuli

Mchele. 1.1 c) Ishara ya kiasi

Ili kupokea kidijitali ishara, unahitaji kufanya shughuli mbili - sampuli na quantization. Mchakato wa kubadilisha ishara ya analog katika mlolongo wa sampuli inaitwa sampuli, na matokeo ya mabadiliko hayo ni ishara tofauti.T. sivyo., sampuli inajumuisha kukusanya sampuli kutoka kwa ishara ya analog (Mchoro 1.1 b), kila kipengele kinachoitwa. kuhesabu, itatenganishwa kwa wakati kutoka kwa sampuli za jirani kwa muda fulani T, kuitwa muda wa sampuli au (kwa kuwa muda wa sampuli mara nyingi haubadilishwa) - kipindi cha sampuli. Reciprocal ya kipindi cha sampuli inaitwa kiwango cha sampuli na hufafanuliwa kama:

(1.1)

Wakati wa kusindika ishara kwenye kifaa cha kompyuta, sampuli zake zinawakilishwa kwa namna ya nambari za binary na idadi ndogo ya bits. Kama matokeo, sampuli zinaweza kuchukua tu seti fupi ya maadili na, kwa hivyo, wakati wa kuwasilisha ishara, inazimika. Mchakato wa kubadilisha sampuli za ishara kuwa nambari huitwa quantization. Makosa yanayotokana na mzunguko huitwa makosa au kelele ya quantization. Kwa hivyo, quantization ni kupunguzwa kwa viwango vya ishara ya sampuli kwenye gridi fulani (Mchoro 1.1 c), mara nyingi kwa kuzunguka kwa kawaida. Ishara ya kipekee kwa wakati na iliyohesabiwa kwa kiwango itakuwa ya dijiti.

Masharti ambayo inawezekana kurejesha kabisa ishara ya analog kutoka kwa usawa wake wa digital wakati wa kuhifadhi taarifa zote zilizomo kwenye ishara zinaonyeshwa na nadharia za Nyquist, Kotelnikov, na Shannon, kiini cha ambayo ni karibu sawa. Ili sampuli ya mawimbi ya analogi yenye uhifadhi kamili wa taarifa katika mfumo wake wa kidijitali, masafa ya juu zaidi katika ishara ya analogi lazima yasiwe chini ya nusu ya masafa ya sampuli, yaani, f max £ (1/2)f d, i.e. Lazima kuwe na angalau sampuli mbili kwa kila kipindi cha masafa ya juu zaidi. Ikiwa hali hii inakiukwa, athari ya masking (badala) ya mzunguko halisi na mzunguko wa chini hutokea kwenye ishara ya digital. Katika kesi hii, badala ya moja halisi, mzunguko wa "dhahiri" umeandikwa katika ishara ya digital, na, kwa hiyo, urejesho wa mzunguko halisi katika ishara ya analog inakuwa haiwezekani. Mawimbi yaliyoundwa upya itaonekana kana kwamba masafa ya juu ya nusu ya masafa ya sampuli yameakisi kutoka kwa masafa (1/2)f d hadi sehemu ya chini ya wigo na kuweka juu juu ya masafa ambayo tayari yapo katika sehemu hiyo ya wigo. Athari hii inaitwa kutambulisha au kutambulisha(kujitenga). Mfano wazi wa uwongo ni udanganyifu ambao mara nyingi hupatikana katika sinema - gurudumu la gari huanza kuzunguka dhidi ya harakati zake ikiwa kati ya fremu zinazofuatana (sawa na kiwango cha sampuli) gurudumu hufanya zaidi ya nusu ya mapinduzi.

Kubadilisha ishara kuwa fomu ya dijiti inafanywa na viongofu vya analog-to-digital (ADCs). Kama sheria, hutumia mfumo wa nambari za binary na idadi fulani ya nambari kwa kiwango sawa. Kuongeza idadi ya biti huboresha usahihi wa vipimo na kupanua wigo unaobadilika wa ishara zilizopimwa. Taarifa zilizopotea kwa sababu ya ukosefu wa bits za ADC haziwezi kurejeshwa, na kuna makadirio tu ya kosa linalosababishwa katika "mzunguko" wa sampuli, kwa mfano, kupitia nguvu ya kelele inayotokana na hitilafu katika bits ya mwisho ya ADC. Kwa kusudi hili, dhana ya uwiano wa ishara-kwa-kelele hutumiwa - uwiano wa nguvu ya ishara kwa nguvu ya kelele (katika decibels). Zinazotumiwa zaidi ni 8-, 10-, 12-, 16-, 20- na 24-bit ADCs. Kila tarakimu ya ziada huboresha uwiano wa mawimbi kati ya mawimbi hadi kelele kwa desibeli 6. Walakini, kuongeza idadi ya bits hupunguza kiwango cha sampuli na huongeza gharama ya vifaa. Kipengele muhimu pia ni safu inayobadilika, iliyoamuliwa na viwango vya juu na vya chini vya ishara.

Usindikaji wa Mawimbi ya Dijiti inafanywa ama na wasindikaji maalum au kwenye kompyuta kuu kwa kutumia programu maalum. Rahisi zaidi kuzingatia mstari mifumo. Linear inaitwa mifumo ambayo kanuni ya uwekaji juu hufanyika (mwitikio kwa jumla ya ishara za pembejeo ni sawa na jumla ya majibu kwa kila ishara kando) na homogeneity (mabadiliko ya amplitude ya ishara ya pembejeo husababisha mabadiliko ya sawia katika ishara ya pato).

Ikiwa mawimbi ya ingizo x(t-t 0) hutoa mawimbi ya kipekee y(t-t 0) kwa mabadiliko yoyote ya t 0, basi mfumo huo unaitwa. muda usiobadilika. Mali yake yanaweza kujifunza wakati wowote wa kiholela. Ili kuelezea mfumo wa mstari, ishara maalum ya pembejeo inaletwa - msukumo mmoja(kazi ya msukumo).

Msukumo mmoja(hesabu moja) wewe 0(n) (Mchoro 1.2):

Mchele. 1.2. Msukumo mmoja

Kutokana na sifa za uwekaji juu na homogeneity, mawimbi yoyote ya ingizo yanaweza kuwakilishwa kama jumla ya mipigo kama hiyo inayotolewa kwa nyakati tofauti na kuzidishwa na misimbo inayolingana. Ishara ya pato la mfumo katika kesi hii ni jumla ya majibu kwa mapigo haya. Jibu kwa pigo la kitengo (pulse na amplitude ya kitengo) inaitwa majibu ya msukumo wa mfumoh(n). Ujuzi wa majibu ya msukumo hukuruhusu kuchambua kifungu cha ishara yoyote kupitia mfumo tofauti. Hakika, mawimbi ya kiholela (x(n)) yanaweza kuwakilishwa kama mseto wa mstari wa sampuli za vitengo.

Mhadhara namba 1

"Alama za Analogi, za kipekee na za dijiti."

Dhana mbili za msingi zaidi katika kozi hii ni dhana za ishara na mfumo.

Chini ya isharainarejelea mchakato wa kimwili (kwa mfano, voltage ya kutofautiana wakati) ambayo inaonyesha taarifa au ujumbe fulani. Kwa hisabati, ishara inaelezewa na kazi ya aina fulani.

Ishara za mwelekeo mmoja zinaelezewa na kazi halisi au ngumu iliyofafanuliwa kwenye muda wa mhimili halisi (kawaida mhimili wa wakati). Mfano wa ishara ya mwelekeo mmoja ni sasa ya umeme katika waya ya kipaza sauti, ambayo hubeba habari kuhusu sauti inayoonekana.

Mawimbi ya x(t ) inaitwa iliyofungwa ikiwa kuna nambari chanya A , vile kwa mtu yeyote t.

Nishati ya ishara x(t ) inaitwa wingi

,(1.1)

Kama , basi wanasema kwamba ishara x(t ) ina nishati ndogo. Ishara zilizo na nishati ndogo zina mali

Ikiwa ishara ina nishati ndogo, basi ni mdogo.

Nguvu ya ishara x(t ) inaitwa wingi

,(1.2)

Kama , basi wanasema kwamba ishara x(t ) ina uwezo mdogo. Mawimbi yenye nguvu ndogo inaweza kuchukua thamani zisizo sifuri kwa muda usiojulikana.

Kwa kweli, ishara zilizo na nishati isiyo na kikomo na nguvu hazipo. Wengi ishara ambazo zipo katika asili halisi ni analogi.

Ishara za analogi yanafafanuliwa na utendaji unaoendelea (au unaoendelea kwa sehemu), na kazi yenyewe na hoja t inaweza kuchukua maadili yoyote kwa vipindi fulani . Katika Mtini. 1.1a inaonyesha mfano wa ishara ya analogi ambayo inabadilika kulingana na wakati kulingana na sheria, ambapo . Mfano mwingine wa ishara ya analogi, iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 1.1b, inatofautiana na wakati kulingana na sheria.

Mfano muhimu wa ishara ya analog ni ishara iliyoelezwa na kinachojulikana. "kazi ya kitengo", ambayo inaelezewa na usemi

(1.3),

Wapi .

Grafu ya kazi ya kitengo imeonyeshwa kwenye Mchoro 1.2.

Kazi ya 1(t ) inaweza kuchukuliwa kama kikomo cha familia ya majukumu endelevu 1(a,t ) wakati wa kubadilisha parameter ya familia hiia.

(1.4).

Familia ya grafu 1 (a,t ) kwa maadili tofautiailiyotolewa katika Mchoro 1.3.

Katika kesi hii, kazi 1( t ) inaweza kuandikwa kama

(1.5).

Wacha tuonyeshe derivative ya 1(a, t) kama d(a,t).

(1.6).

Familia ya grafud(a,t ) imewasilishwa kwenye Mchoro 1.4.

Eneo chini ya curved(a,t ) haitegemeiana daima ni sawa na 1. Hakika

(1.7).

Kazi

(1.8)

kuitwa Kazi ya msukumo wa Dirac aud - kazi. Maadili d - kazini sawa na sifuri kwa alama zote isipokuwa t =0. Kwa t =0 d-kazi ni sawa na infinity, lakini kwa namna ambayo eneo chini ya curved- kazi ni sawa na 1. Mchoro 1.5 inaonyesha grafu ya kazid(t) na d(t- t).

Hebu kumbuka baadhi ya malid- vipengele:

1. (1.9).

Hii inafuatia kutokana na ukweli kwamba tu kwa t = t.

2. (1.10) .

Katika muunganisho, mipaka isiyo na mwisho inaweza kubadilishwa na yenye kikomo, lakini ili hoja ya kazi.d(t- t) kutoweka ndani ya mipaka hii.

(1.11).

3. Uongofu Laplaced-kazi

(1.12).

KATIKA hasa, linit=0

(1.13).

4. Mabadiliko ya Fourierd- kazi. Wakati p = j v kutoka 1.13 tunapata

(1.14)

Katika t=0

(1.15),

hizo. mbalimbali d- kazi ni sawa na 1.

Ishara ya analogi f (t ) inaitwa mara kwa mara ikiwa kuna nambari halisi T, kama kwamba f (t + T)= f (t) kwa t yoyote. Katika kesi hii T inaitwa kipindi cha ishara. Mfano wa ishara ya mara kwa mara ni ishara iliyotolewa kwenye Mchoro 1.2a, na T =1/f . Mfano mwingine wa ishara ya mara kwa mara ni mlolongod- kazi zilizoelezwa na equation

(1.16)

ratibaambayo imeonyeshwa kwenye Mchoro 1.6.

Ishara tofauti hutofautiana na ishara za analogi kwa kuwa maadili yao yanajulikana tu kwa nyakati tofauti kwa wakati. Ishara tofauti zinaelezewa na utendaji wa kimiani - mlolongo -x d(nT), ambapo T = const - muda wa sampuli (kipindi), n =0,1,2,…. Kazi yenyewe x d(nT) inaweza kuchukua viwango vya kiholela kwa muda fulani kwa muda fulani. Thamani hizi za chaguo za kukokotoa huitwa sampuli au sampuli za chaguo za kukokotoa. Dokezo lingine la kitendakazi cha kimiani x ( nT) ni x(n) au x n. Katika Mtini. 1.7a na 1.7b zinaonyesha mifano ya utendakazi wa kimiani na . Kufuatia x(n ) inaweza kuwa na mwisho au isiyo na mwisho, kulingana na muda wa ufafanuzi wa chaguo la kukokotoa.

Mchakato wa kubadilisha ishara ya analog kuwa diski moja inaitwa sampuli ya wakati. Kihisabati, mchakato wa sampuli za wakati unaweza kuelezewa kama urekebishaji na ishara ya pembejeo ya analogi ya mlolongo.d- kazi d T(t)

(1.17)

Mchakato wa kurejesha ishara ya analog kutoka kwa discrete inaitwa extrapolation ya muda.

Kwa mlolongo tofauti, dhana za nishati na nguvu pia huletwa. Nishati ya mlolongo x(n ) inaitwa wingi

,(1.18)

Mlolongo wa nguvu x(n ) inaitwa wingi

,(1.19)

Kwa mfuatano tofauti, mifumo sawa kuhusu kizuizi cha nishati na nishati husalia kama ya mawimbi yanayoendelea.

Mara kwa marainayoitwa mlolongo x ( nT), kukidhi hali x ( nT)= x ( nT+ mNT), ambapo m na N - nambari nzima. Ambapo N inayoitwa kipindi cha mlolongo. Inatosha kuweka mlolongo wa mara kwa mara kwa muda wa kipindi, kwa mfano saa .

Ishara za digital ni ishara za kipekee ambazo kwa nyakati tofauti zinaweza kuchukua tu safu maalum za maadili tofauti - viwango vya quantization. Mchakato wa kubadilisha ishara ya diski kuwa ya dijiti inaitwa quantization kwa ngazi. Ishara za dijiti zinaelezewa na kazi za kimiani zilizokadiriwax ts(nT) Mifano ya ishara za kidijitali zinaonyeshwa kwenye Mtini. 1.8a na 1.8b.

Uhusiano kati ya kazi ya kimianix d(nT) na utendaji wa kimiani uliopimwa x ts(nT) imedhamiriwa na chaguo za kukokotoa za quantization zisizo za mstari x ts(nT)= F k(x d(nT)). Kila kiwango cha quantization kimewekwa na nambari. Kwa kawaida, usimbaji wa binary hutumiwa kwa madhumuni haya, ili sampuli zilizohesabiwax ts(nT) zimesimbwa kama nambari za binary na n kutokwa. Idadi ya viwango vya quantization N na idadi ndogo zaidi ya tarakimu za binary m , ambayo viwango hivi vyote vinaweza kusimbwa, vinahusiana na uhusiano

,(1.20)

Wapi int(x ) - nambari ndogo kabisa isiyopungua x.

Kwa hivyo, quantization ya ishara tupu inajumuisha kuwakilisha sampuli ya isharax d(nT) kwa kutumia nambari ya binary iliyo na m kutokwa. Kama matokeo ya quantization, sampuli inawakilishwa na hitilafu, ambayo inaitwa kosa la quantization

.(1.21)

Hatua ya quantization Q imedhamiriwa na uzito wa tarakimu ya uchache muhimu zaidi ya nambari inayotokana

.(1.22)

Njia kuu za quantization ni kukata na kuzungusha.

Kukatwa kwa m Nambari ya binary -bit inajumuisha kutupa vipande vyote vya mpangilio wa chini wa nambari isipokuwa n wazee Katika kesi hii, hitilafu ya kukata. Kwa nambari chanya katika njia yoyote ya kuweka msimbo . Kwa nambari hasi, hitilafu ya kukata sio hasi wakati wa kutumia msimbo wa moja kwa moja, na hitilafu ya kukata sio chanya wakati wa kutumia msimbo wa kukamilisha mbili. Kwa hivyo, katika hali zote, dhamana kamili ya hitilafu ya kukata haizidi hatua ya quantization:

.(1.23)

Grafu ya kazi ya ziada ya kukata msimbo imeonyeshwa kwenye Mchoro 1.9, na msimbo wa moja kwa moja - kwenye Mchoro 1.10.

Mzunguko hutofautiana na upunguzaji kwa kuwa, pamoja na kutupa nambari za chini za nambari, pia hurekebisha. m- th (junior isiyoweza kutupwa) tarakimu ya nambari. Marekebisho yake ni kwamba inabaki bila kubadilika au kuongezeka kwa moja, kulingana na ikiwa sehemu iliyotupwa ya nambari ni kubwa au ndogo. Kuzungusha kunaweza kukamilishwa kwa kuongeza moja kwa ( m +1) - Muridigit ya nambari na upunguzaji unaofuata wa nambari inayosababisha n kutokwa. Hitilafu ya kuzungusha kwa njia zote za usimbaji iko ndani na kwa hiyo

.(1.24)

Grafu ya kazi ya kuzungusha inaonyeshwa kwenye Mtini. 1.11.

Kuzingatia na matumizi ya ishara mbalimbali huchukua uwezo wa kupima thamani ya ishara hizi kwa pointi fulani kwa wakati. Kwa kawaida, swali linatokea juu ya kuegemea (au, kinyume chake, kutokuwa na uhakika) ya kupima thamani ya ishara. Inashughulika na masuala haya nadharia ya habari, mwanzilishi wake ambaye ni K. Shannon. Wazo kuu la nadharia ya habari ni kwamba habari inaweza kutibiwa kwa njia sawa na kiasi cha kimwili kama vile wingi na nishati.

Kawaida tunaangazia usahihi wa vipimo kwa maadili ya nambari ya makosa yaliyopatikana wakati wa kipimo au makosa yaliyokadiriwa. Katika kesi hii, dhana za makosa kamili na ya jamaa hutumiwa. Ikiwa kifaa cha kupimia kina masafa ya kupimia kutoka x 1 hadi 2 , na makosa kabisa± D, isiyotegemea thamani ya sasa x kiasi kilichopimwa, basi baada ya kupokea matokeo ya kipimo katika fomu x n tunarekodi iko vipix n± Dna ina sifa ya makosa ya jamaa.

Kuzingatia kwa vitendo hivi kutoka kwa mtazamo wa nadharia ya habari ni ya asili tofauti kidogo, tofauti kwa kuwa dhana zote zilizoorodheshwa hupewa maana ya uwezekano, ya takwimu, na matokeo ya kipimo hufasiriwa kama kupunguzwa kwa eneo la . kutokuwa na uhakika wa thamani iliyopimwa. Katika nadharia ya habari, ukweli kwamba kifaa cha kupimia ina masafa ya kupimia kutoka kwa x 1 hadi x 2 njia kwamba wakati wa kutumia chombo hiki, usomaji unaweza kupatikana tu ndani ya anuwai ya x 1 hadi 2 . Kwa maneno mengine, uwezekano wa kupokea sampuli chini ya x 1 au kubwa x 2 , ni sawa na 0. Uwezekano wa kupokea sampuli uko mahali fulani katika masafa kutoka x 1 hadi x 2 ni sawa na 1.

Ikiwa tunadhania kuwa matokeo yote ya kipimo katika safu kutoka x 1 hadi x 2 yanawezekana kwa usawa, i.e. Kwa kuwa wiani wa usambazaji wa uwezekano wa thamani tofauti za kiasi kilichopimwa kwenye kiwango chote cha kifaa ni sawa, basi kutoka kwa mtazamo wa nadharia ya habari, ujuzi wetu juu ya thamani ya kiasi kilichopimwa kabla ya kipimo unaweza kuwakilishwa na grafu ya uwezekano wa usambazaji wa wiani p (x).

Kwa kuwa uwezekano wa jumla wa kusoma uko mahali fulani kati x 1 hadi 2 sawa na 1, basi curve lazima iwe na eneo sawa na 1, ambayo ina maana kwamba

(1.25).

Baada ya kipimo, tunapata usomaji wa kifaa sawa nax n. Walakini, kwa sababu ya kosa la chombo sawa na± D, hatuwezi kudai kwamba kiasi kilichopimwa ni sawa kabisax n. Kwa hivyo tunaandika matokeo katika fomux n± D. Hii ina maana kwamba thamani halisi ya kiasi kipimo x iko mahali fulani katix n- D kabla x n+ D. Kwa mtazamo wa nadharia ya habari, matokeo ya kipimo chetu ni kwamba eneo la kutokuwa na uhakika limepunguzwa hadi thamani ya 2.DNa yenye sifa msongamano mkubwa zaidi wa uwezekano

(1.26).

Kupata taarifa yoyote kuhusu wingi wa maslahi kwetu kunajumuisha, kwa hiyo, katika kupunguza kutokuwa na uhakika wa thamani yake.

Kama sifa ya kutokuwa na uhakika wa thamani ya utofauti fulani wa nasibu, K. Shannon alianzisha dhana entropy kiasi x , ambayo imehesabiwa kama

(1.27).

Vipimo vinavyotumiwa kupima entropy hutegemea chaguo la msingi wa logariti katika misemo iliyotolewa. Wakati wa kutumia logarithms ya decimal, entropy inapimwa kwa kinachojulikana. vitengo vya desimali au ditah. Katika kesi ya kutumia logarithms binary, entropy inaonyeshwa kwa vitengo vya binary au bits.

Katika hali nyingi, kutokuwa na uhakika wa maarifa juu ya maana ya ishara imedhamiriwa na hatua ya kuingiliwa au kelele. Athari ya habari potofu ya kelele wakati wa upitishaji wa ishara huamuliwa na entropy ya kelele kama tofauti ya nasibu. Ikiwa kelele kwa maana ya uwezekano haitegemei ishara iliyopitishwa, basi, bila kujali takwimu za ishara, kiasi fulani cha entropy kinaweza kupewa kelele, ambayo ni sifa ya athari yake ya disinformation. Katika kesi hii, mfumo unaweza kuchambuliwa tofauti kwa kelele na ishara, ambayo hurahisisha sana suluhisho la shida hii.

Nadharia ya Shannon juu ya kiasi cha habari. Ikiwa ishara iliyo na entropy inatumiwa kwa pembejeo ya kituo cha maambukizi ya habari H( x), na kelele kwenye chaneli ina entropy H(D ) , basi kiasi cha habari kwenye pato la kituo kinatambuliwa kama

(1.28).

Ikiwa, pamoja na chaneli kuu ya maambukizi ya ishara, kuna chaneli ya ziada, basi kurekebisha makosa yanayotokana na kelele na entropy. H ( D), kupitia kituo hiki ni muhimu kusambaza kiasi cha ziada cha habari, si chini ya

(1.29).

Data hii inaweza kusimba kwa njia ambayo itawezekana kurekebisha makosa yote yanayosababishwa na kelele, isipokuwa kwa sehemu ndogo ya kiholela ya makosa haya.

Kwa upande wetu, kwa tofauti iliyosambazwa kwa usawa, entropy inafafanuliwa kama

(1.30),

na iliyobaki au entropy ya masharti matokeo ya kipimo baada ya kupokea usomajix n sawa na

(1.31).

Kwa hivyo, kiasi kinachotokana cha habari sawa na tofauti kati ya entropy ya asili na iliyobaki ni sawa na

(1.32).

Wakati wa kuchanganua mifumo iliyo na mawimbi ya dijitali, hitilafu za ukadiriaji huzingatiwa kama mchakato wa nasibu uliosimama na usambazaji sawa wa uwezekano juu ya safu ya usambazaji wa makosa ya ujazo. Katika Mtini. 1.12a, b na c zinaonyesha msongamano wa uwezekano wa hitilafu ya quantization wakati wa kuzungusha msimbo wa ziada, msimbo wa moja kwa moja na upunguzaji, kwa mtiririko huo.

Kwa wazi, quantization ni operesheni isiyo ya mstari. Walakini, uchanganuzi unatumia mfano wa mstari wa quantization ya ishara, iliyotolewa kwenye Mtini. 1.13.

		m - ishara kidogo ya dijiti, e ( nT) - kosa la quantization. Makadirio ya uwezekano wa makosa ya quantization hufanywa kwa kuhesabu matarajio ya hisabati. (1.33) na tofauti (1.34), Wapip e- wiani wa uwezekano wa makosa. Kwa kesi za kuzungusha na kukata tutakuwa nazo (1.35), (1.36). Sampuli za muda na ujazo kwa kiwango cha mawimbi ni vipengele muhimu vya mifumo yote ya udhibiti wa vichakataji vidogo, vinavyobainishwa na kasi ndogo na uwezo mdogo wa vichakataji vidogo vilivyotumika.

Mfumo wowote wa usindikaji wa ishara za dijiti, bila kujali ugumu wake, una kifaa cha kompyuta ya dijiti - kompyuta ya dijiti ya ulimwengu wote, microprocessor, au kifaa cha kompyuta iliyoundwa mahsusi kutatua shida fulani. Ishara inayofika kwenye pembejeo ya kifaa cha kompyuta lazima igeuzwe kuwa fomu inayofaa kwa usindikaji kwenye kompyuta. Lazima iwe katika mfumo wa mlolongo wa nambari zinazowakilishwa katika msimbo wa mashine.

Katika baadhi ya matukio, kazi ya kuwakilisha ishara ya pembejeo katika fomu ya digital ni rahisi kutatua. Kwa mfano, ikiwa unahitaji kusambaza maandishi ya maneno, basi kila ishara (barua) ya maandishi haya inahitaji kuhusishwa na nambari fulani na, kwa hivyo, kuwakilisha ishara iliyopitishwa kama mlolongo wa nambari. Urahisi wa kutatua shida katika kesi hii inaelezewa na ukweli kwamba maandishi ya matusi ni tofauti kwa asili.

Walakini, ishara nyingi zinazopatikana katika uhandisi wa redio ni endelevu. Hii ni kutokana na ukweli kwamba ishara ni onyesho la mchakato fulani wa kimwili, na karibu taratibu zote za kimwili zinaendelea kwa asili.

Hebu fikiria mchakato wa sampuli ya ishara inayoendelea kwa kutumia mfano maalum. Wacha tuseme kwamba joto la hewa linapimwa kwenye chombo fulani cha anga; Matokeo ya kipimo lazima yasambazwe duniani kwa kituo cha kuchakata data. Halijoto

Mchele. 1.1. Aina za ishara: ishara - inayoendelea (inayoendelea); 6 - ishara tofauti; c - Oscillation ya AIM; g - ishara ya digital

hewa hupimwa kwa kuendelea; Usomaji wa sensor ya joto pia ni kazi inayoendelea ya wakati (Mchoro 1.1, a). Lakini hali ya joto hubadilika polepole, inatosha kusambaza maadili yake mara moja kwa dakika. Kwa kuongeza, hakuna haja ya kuipima kwa usahihi wa juu kuliko digrii 0.1. Kwa hivyo, badala ya kazi inayoendelea, mlolongo wa maadili ya nambari unaweza kupitishwa kwa vipindi vya dakika 1 (Mchoro 1.1, d), na katika vipindi kati ya maadili haya, habari juu ya shinikizo, unyevu wa hewa na habari zingine za kisayansi zinaweza. kusambazwa.

Mfano uliozingatiwa unaonyesha kuwa mchakato wa sampuli za ishara zinazoendelea una hatua mbili: sampuli kwa wakati na sampuli kwa kiwango (quantization). Sampuli ya ishara kwa wakati tu inaitwa discrete; bado haifai kwa usindikaji katika kifaa cha dijiti. Ishara ya kipekee ni mlolongo ambao vitu vyake ni sawa na maadili yanayolingana ya ishara ya asili inayoendelea (Mchoro 1.1, b). Mfano wa ishara ya pekee inaweza kuwa mlolongo wa mapigo na amplitude tofauti - oscillation ya amplitude-pulse-modulated (Mchoro 1.1, c). Uchambuzi, ishara kama hiyo ya kipekee inaelezewa na usemi

iko wapi ishara ya asili inayoendelea; mpigo mmoja wa msisimko wa AIM.

Ikiwa tunapunguza muda wa pigo huku tukiweka eneo lake bila kubadilika, basi katika kikomo kazi huwa na - kazi. Kisha usemi wa ishara tofauti unaweza kuwakilishwa kama

Ili kubadilisha ishara ya analog kwa ishara ya dijiti, sampuli ya wakati lazima ifuatwe na sampuli ya kiwango (quantization). Uhitaji wa quantization unasababishwa na ukweli kwamba kifaa chochote cha kompyuta kinaweza kufanya kazi tu na nambari ambazo zina idadi ndogo ya tarakimu. Kwa hivyo, quantization ni mzunguko wa maadili yaliyopitishwa kwa usahihi fulani. Kwa hivyo katika mfano unaozingatiwa, maadili ya joto yanazungushwa kwa takwimu tatu muhimu (Mchoro 1.1, d). Katika hali nyingine, idadi ya bits ya maadili ya ishara iliyopitishwa inaweza kuwa tofauti. Ishara ambayo huchukuliwa kwa wakati na kiwango huitwa digital.

Uchaguzi sahihi wa vipindi vya sampuli kwa suala la muda na kiwango ni muhimu sana wakati wa kuendeleza mifumo ya usindikaji wa ishara za digital. Kadiri muda wa sampuli unavyopungua, ndivyo ishara ya sampuli inavyokaribiana zaidi na ile ya awali inayoendelea. Hata hivyo, wakati muda wa sampuli hupungua kwa wakati, idadi ya sampuli huongezeka, na ili kuweka muda wa usindikaji wa ishara bila kubadilika, ni muhimu kuongeza kasi ya usindikaji, ambayo haiwezekani kila wakati. Kadiri muda wa quantization unavyopungua, bits zaidi zinahitajika kuelezea ishara, kwa sababu ambayo kichungi cha dijiti kinakuwa ngumu zaidi na ngumu.

Uadilifu uliotafsiriwa kutoka Kilatini unamaanisha kutoendelea. Dhana hii inatumika katika matawi mbalimbali ya sayansi, hasa umeme, fizikia, biolojia, hisabati, na kadhalika. Katika vifaa vya elektroniki, kuna wazo la ishara tofauti, ambayo hutoa usambazaji wa habari chini ya hali ya kubadilisha maadili yanayowezekana ya njia ya kupitisha. Kwa kuongeza, vipindi pia hutumiwa katika maeneo mengine nyeti zaidi, kwa mfano, katika microelectronics. Hasa, wakati wa kutengeneza mizunguko isiyo na maana ambayo inawakilisha mambo ya mistari ya mawasiliano.

Jinsi uwazi hutumika katika vifaa vya elektroniki

Teknolojia zilizopo za mawasiliano, ikiwa ni pamoja na programu za kompyuta zilizotengenezwa kwa kusudi hili, hutoa maambukizi ya sauti, ambayo ni mkondo wa sauti. Wakati huo huo, watengenezaji wa vifaa vile na programu wanakabiliwa na ukweli kwamba mkondo wa sauti ni wimbi linaloendelea, maambukizi ambayo yanawezekana tu kwenye kituo kilicho na bandwidth ya juu. Matumizi yake ni ghali sana katika suala la rasilimali na kifedha. Tatizo hili linatatuliwa kwa kutumia kanuni za uwazi.

Badala ya wimbi la kawaida linaloendelea, ishara isiyo na maana ni usemi maalum wa dijiti ambao unaweza kuielezea. Kwa kuweka mzunguko, vigezo vya wimbi vinabadilishwa kuwa habari ya digital na kutumwa kwa mapokezi. Kwa kweli, inawezekana kutoa mawasiliano na matumizi madogo ya rasilimali na nishati.

Uadilifu hukuruhusu kupunguza kwa kiasi kikubwa mtiririko wa jumla wa data, kutengeneza upitishaji wa pakiti kutoka kwake. Aidha, kutokana na ukweli kwamba sampuli ya wimbi huzingatiwa na vipindi kati ya kazi na pause, uwezekano wa kupotosha huondolewa. Dhamana imeundwa kwamba sehemu iliyotumwa ya data ya pakiti itawasilishwa kwa lengo lake, na sehemu inayofuata itatumwa baada yake. Katika kesi ya mawimbi ya kawaida, uwezekano wa kuingiliwa ni wa juu zaidi.

Mifano ya uwazi rahisi zaidi

Vitabu vya fizikia mara nyingi hutumia mlinganisho wa kitabu kilichochapishwa kuelezea dhana ya uwazi wakati inatumiwa kwa ishara. Kwa hivyo, wakati wa kuisoma, mtiririko unaoendelea wa habari iliyowasilishwa hugunduliwa. Zaidi ya hayo, karibu taarifa zote zilizomo ndani yake ni msimbo unaojumuisha seti ya herufi, nafasi na alama za uakifishaji. Awali, njia ya mawasiliano ya mtu ni sauti, lakini kwa njia ya kuandika inawezekana kurekodi sauti kwa kutumia msimbo wa barua. Zaidi ya hayo, ikiwa tunazingatia uwezo wa kilobytes au megabytes, basi kiasi cha maandishi yaliyochapishwa kitachukua nafasi ndogo kuliko rekodi yake ya sauti.

Kurudi kwa mfano wa kitabu, zinageuka kuwa mwandishi wake huunda ishara fulani ya wazi, kuvunja mkondo wa sauti ndani ya vizuizi na kuwawasilisha kwa njia fulani ya encoding, yaani, kwa lugha iliyoandikwa. Msomaji mwenyewe, akifungua kitabu, kupitia ufahamu wake wa kuweka rekodi na mawazo, huchanganya herufi tofauti kuwa mtiririko wa habari unaoendelea. Mfano huu kwa ufanisi husaidia kueleza kwa lugha iliyorahisishwa kwa nini utofauti unahitajika na kwa nini unahusiana kwa karibu sana na mawimbi yanayotumika katika vifaa vya elektroniki.

Mfano rahisi wa kutoendelea kwa kuona ni katuni za zamani zinazochorwa kwa mkono. Muafaka wao ulikuwa na picha kadhaa ambazo zilifuatana na pause fupi. Kila picha inayofuata inabadilika kidogo, kwa hivyo inaonekana kwa jicho la mwanadamu kuwa wahusika kwenye skrini wanasonga. Ni shukrani kwa uwazi kwamba kwa ujumla inawezekana kuunda picha inayosonga.

Mfano wenye katuni zilizochorwa kwa mkono unaonyesha sehemu tu ya mali ya uwazi. Teknolojia kama hiyo hutumiwa wakati wa kuunda video. Inastahili kukumbuka vipande vya filamu au filamu za zamani, wakati kwenye mkanda mmoja mrefu kuna picha nyingi ndogo, wakati wa kubadilisha ambayo hujenga athari za harakati kwenye skrini. Ingawa teknolojia za kisasa zimeondoka kutoka kwa wabebaji nyenzo za fremu kama hizo, kanuni ya uwazi bado inatumika, ingawa imebadilishwa.

Ishara ya kipekee

Dhana hii inatuwezesha kuonyesha kinyume cha uzushi wa ishara inayoendelea. Wakati wa kutumia mwendelezo, moja ya maonyesho ni wimbi la sauti na amplitude fulani na mzunguko, ambayo inatangazwa kwa kuendelea bila pause. Ingawa kuna njia kadhaa bora za usindikaji wa ishara inayoendelea au inayoitwa analog, ambayo inafanya uwezekano wa kupunguza kiasi cha mtiririko wa habari, sio nzuri sana. Utumiaji wa usindikaji wa kipekee hufanya iwezekanavyo kufanya vifaa visiwe na nguvu na kuondoa mawasiliano ya gharama kubwa. Katika vifaa vya elektroniki, dhana za ishara tofauti na za dijiti ni sawa.

Faida zisizoweza kuepukika za ishara tofauti ni pamoja na:

• Uwezo wa kuzuia upotoshaji wa habari.
• Kuhakikisha kinga ya juu ya kelele, ambayo inawezekana kutokana na kutumia coding ya habari.
• Uwezekano wa kuhifadhi data ili kuhifadhi rasilimali za midia.
• Kutoa uwezo wa kutangaza habari kutoka kwa vyanzo anuwai kupitia chaneli moja.
• Upatikanaji wa maelezo ya hisabati yaliyorahisishwa.

Uadilifu haukosi na mapungufu yake. Wakati wa kuitumia, matumizi ya teknolojia ya juu inahitajika, na kwa hiyo sehemu muhimu za taratibu za elektroniki hupoteza uwezo wa kufanya matengenezo ya kazi za mikono. Katika kesi ya uharibifu mkubwa, uingizwaji wa vitengo vya mtu binafsi inahitajika. Kwa kuongezea, upotezaji wa sehemu ya habari iliyomo kwenye ishara tofauti inawezekana.

Njia za kutekeleza uwazi wakati wa kufanya kazi na ishara

Kama ilivyofafanuliwa tayari, mawimbi ya kipekee ni mlolongo wa maadili yaliyosimbwa dijitali. Kuna mbinu mbalimbali za encoding, lakini mojawapo ya maarufu zaidi ni ishara za digital za binary. Zinatumika katika karibu vifaa vyote vya kielektroniki kwa sababu ni rahisi kusimba na kusimbua.

Ishara ya dijiti ya kipekee ina maadili mawili "1" na "0". Ili kusambaza data, voltage ya pulse huundwa. Baada ya kutoa mpigo, kifaa kinachoipokea hutambua sehemu ya ishara kama "1", na pause inayofuata kama "0". Vifaa vya kusimbua hutathmini marudio ya mipigo inayotolewa na kuirejesha kwa data asili. Ikiwa tunatazama grafu ya ishara tofauti, tunaweza kuona kwamba mpito kati ya sifuri na thamani ya juu hutokea papo hapo. Grafu ina pembe za mstatili ambapo mstari kati ya maadili ya juu na ya chini hauna mpito laini. Shukrani kwa hili, kifaa cha kupokea husoma habari hiyo kwa uwazi, na hivyo kuondoa usumbufu, kwani hata mapigo yaliyopokelewa dhaifu yatasomwa kama kiwango cha juu, ambayo ni, "1," na pause kama "0."

Ingawa uwazi unaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa uundaji wa kuingiliwa, hauwezi kuondokana na ukosefu wake kamili. Ikiwa kuna kiwango kikubwa cha kelele katika mkondo wa digital, basi haiwezekani kurejesha data kutoka kwa ishara zilizopokelewa. Katika kesi ya ishara za analog zinazoendelea, filters mbalimbali zinaweza kutumika ili kuondoa uharibifu na kurejesha habari. Ndio maana kanuni ya uwazi haitumiki kila wakati.

Utekelezaji wa kiufundi wa kanuni za uwazi

Ishara za kipekee hutumiwa kurekodi kwenye vyombo vya habari vinavyojulikana kama vile CD, DVD, na kadhalika. Zinasomwa na wachezaji wa dijiti, simu za rununu, modemu na karibu vifaa vyovyote vya kiufundi ambavyo kila mtu hutumia kila siku. Teknolojia zote za multimedia zinajumuisha compression, encoding na decoding vifaa, ambayo inafanya uwezekano wa kufanya kazi na ishara discrete.

Hata yale maeneo ambayo hapo awali yalitumia teknolojia ya upitishaji data endelevu yanaanza kuacha njia hii na kuanzisha uwazi. Vifaa vyote vya kisasa vya sauti hufanya kazi kwa njia hii. Pia kuna kuachwa kwa taratibu kwa utangazaji wa televisheni ya analogi. Kutokuwepo kwa mpito mkali kutoka kwa teknolojia moja hadi ya pili huzingatiwa kutokana na ukweli kwamba ishara ya discrete inaweza kubadilishwa kuwa analog. Hii inahakikisha utangamano fulani kati ya mifumo tofauti.

Ikiwa tutazingatia mifano mingine ya vifaa ambapo kanuni za uwazi zinatumika, basi mifano kama hiyo ni pamoja na:

• Kadi za sauti.
• Vyombo vya muziki vya elektroniki.
• Warambazaji.
• Kamera za kidijitali.

Upeo wa matumizi ya kanuni ya discreteness ni pana sana. Katika suala hili, vifaa ambavyo vinatekelezwa vinaendelea kwa kiasi kikubwa, wakati urahisi wa matumizi ya vifaa vile huongezeka mara nyingi.