Передача информации. Сигналы. Линии связи. (Лекция 2)

Июль 31, 2022

Главная
Информатика
Передача информации. Сигналы. Линии связи. (Лекция 2)

Содержание

2. Шеметова А.Д. Доцент кафедры Прикладной математики
3. Лекция 2 Передача информации. Сигналы. Линии связи.
4. Система передачи информации – совокупность технических устройств, обеспечивающих возможность передачи сообщений от источника к получателю. Система
5. Структурная схема системы передачи информации:
6. 1. Источник сообщений образует совокупность Источника информации (ИИ) и преобразователя сообщений (ПрС). ПрС наряду с преобразованием
7. 3. Принимаемый полезный высокочастотный сигнал фильтруется и усиливается линейными каскадами (ЛК) приемного устройства поступает на демодулятор
8. Помехи - любые мешающие внешние возмущения или воздействия (атмосферные помехи, влияние посторонних источников сигналов), а также
9. Методы повышения помехоустойчивости I группа – основана на выборе метода передачи сообщений II группа – связана
10. Линии связи На основе скрученных пар медных проводов (Витая пара); Скручивание проводов снижает влияние внешних помех
11. Коаксиальный кабель имеет симметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы (центральный проводник) и внешнего экрана,
12. 3. Волоконно-оптический кабель состоит из центрального проводника света —стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла. Распространяясь по
13. Сравнительные характеристики кабелей Линии связи.
14. Беспроводные линии связи В беспроводных линиях связи передача информации осуществляется на основе распространения электромагнитных волн (радиоволн).
15. Технологии радиосвязи (Radio Waves) пересылают данные на радиочастотах и практически не имеют ограничений по дальности. Она
16. Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются различные типы каналов связи: Мультиплексор передачи данных – устройство
17. Кодирование графической информации Растровое кодирование Пиксель – это наименьший элемент рисунка, для которого можно задать свой
18. Растровое кодирование 1A2642FF425A5A7E16
19. Разрешение Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на дюйм размера изображения. ppi = pixels per inch,
20. Кодирование цвета Теория цвета Юнга-Гельмгольца Свет любой длины волны можно заменить на красный, зелёный и синий
21. Цветовая модель RGB (0, 0, 0) (255, 255, 255) (255, 0, 0) (0, 255, 0) (255,
22. Цветовая модель RGB (255, 255, 0) → #FFFF00
23. Кодирование цвета при печати (CMYK) Белый – красный = голубой C = Cyan Белый – зелёный
24. RGB и CMYK не все цвета, которые показывает монитор (RGB), можно напечатать (CMYK) при переводе кода
25. Цветовая модель HSB (HSV) HSB = Hue (тон, оттенок) Saturation (насыщенность) Brightness (яркость) или Value (величина)
26. Растровое кодирование: итоги универсальный метод (можно закодировать любое изображение) единственный метод для кодирования и обработки размытых
27. Векторное кодирование Рисунки из геометрических фигур: отрезки, ломаные, прямоугольники окружности, эллипсы, дуги сглаженные линии (кривые Безье)
28. Векторное кодирование Кривые Безье: Хранятся координаты узлов и концов «рычагов» (3 точки для каждого узла, кривые
29. Векторное кодирование (итоги) лучший способ для хранения чертежей, схем, карт при кодировании нет потери информации при
30. Кодирование звука Оцифровка – это преобразование аналогового сигнала в цифровой код (дискретизация). – интервал дискретизации (с)
31. Дискретизация — это процесс разбиения сигнала на отдельные составляющие, взятые в определенные тактовые моменты времени t0,t1,t2
32. Оцифровка звука Как восстановить сигнал? аналоговые устройства! ЦАП = Цифро-Аналоговый Преобразователь
33. Оцифровка – итог можно закодировать любой звук (в т.ч. голос, свист, шорох, …) есть потеря информации
34. Кодирование видео Синхронность!
35. Форматы видеофайлов AVI – Audio Video Interleave – чередующиеся звук и видео; контейнер – могут использоваться
37. Скачать презентацию

Слайд 2

Шеметова А.Д.
Доцент кафедры Прикладной математики

Слайд 3

Лекция 2
Передача информации. Сигналы. Линии связи.

Слайд 4

Система передачи информации – совокупность технических устройств, обеспечивающих возможность передачи сообщений

от источника к получателю. Система состоит из передатчика, линии связи и приёмника информации. Сообщение для передачи его в соответствующий адрес должно быть предварительно преобразовано в сигнал. Под сигналом понимается физический процесс, несущий сообщение о событии или состоянии объекта наблюдения.
Сигнал – материальный переносчик сообщения, т.е. изменяющаяся физическая величина, обеспечивающая передачу информации по линии связи.
Физическая среда, по которой происходит передача сигналов от передатчика к приемнику, называется линией связи.

Передача информации. Сигналы. Линии связи.

Слайд 5

Структурная схема системы передачи информации:

Слайд 6

1. Источник сообщений образует совокупность Источника информации (ИИ) и преобразователя сообщений

(ПрС). ПрС наряду с преобразованием сообщения в электрический сигнал осуществляет кодирование, поэтому ПрС иногда называют кодером (кодирую устройством) источника (КИ).
2. Передающее устройство осуществляет преобразование сообщения в сигналы, удобные для прохождения по конкретной линии связи. В его состав может входить устройство, обеспечивающее помехоустойчивое кодирование. Это устройство называют кодирующим устройством (КУ) или кодером канала (КК). В передатчике первичный сигнал преобразуется во вторичный (высокочастотный) сигнал u(t), пригодный для передачи по линии связи. Такое преобразование осуществляется посредством модулятора (М), который изменяет один из параметров высокочастотного колебания, создаваемого генератором высокой частоты, в соответствии с изменением первичного сигнала S(t)

Передача информации.

Слайд 7

3. Принимаемый полезный высокочастотный сигнал фильтруется и усиливается линейными каскадами (ЛК)

приемного устройства поступает на демодулятор (ДМ), в котором высокочастотный сигнал преобразуется в низкочастотный первичный сигнал.
В Декодирующем устройстве (ДКУ) низкочастотный сигнал преобразуется в кодовую комбинацию символов первичного сигнала. Одновременно в ДКУ осуществляются обнаружение и исправление искаженных символов первичного сигнала. Таким образом, на выходе ДКУ появляется кодовая комбинация символов первичного сигнала, соответствующая передаваемому сообщению.
4. Детектор сигнала (ДС) преобразует кодовую комбинацию символов первичного сигнала в соответствующее сообщение, которое поступает на вход получателя информации (ПИ), которому была адресована исходная информация.

Передача информации.

Слайд 8

Помехи - любые мешающие внешние возмущения или воздействия (атмосферные помехи, влияние

посторонних источников сигналов), а также искажения сигналов в самой аппаратуре (аппаратурные помехи), вызывающие случайное отклонение принятого сообщения (сигнала) от передаваемого.
Под помехоустойчивостью понимается способность информации противостоять вредному воздействию помех. При данных условиях, т.е. при заданной помехе, помехоустойчивость определяет верность передачи информации. Под верностью понимается мера соответствия принятого сообщения (сигнала) переданному сообщению (сигналу).
Под эффективностью системы передачи информации понимается способность системы обеспечивать передачу заданного количества информации наиболее экономичным способом. Эффективность характеризует способность системы обеспечить передачу данного количества информации с наименьшими затратами мощности сигнала, времени и полосы частот.

Передача информации.

Слайд 9

Методы повышения помехоустойчивости
I группа – основана на выборе метода передачи сообщений
II

группа – связана с построением помехоустойчивых приемников
1. Рациональный выбор вида модуляции сигналов. Применяя виды модуляции, обеспечивающие значительное расширение полосы частот сигнала, можно добиться существенного повышения помехоустойчивости передачи.
2. Использование специальных помехоустойчивых кодов. При этом имеется два пути повышения помехоустойчивости кодов:
Выбор таких способов передачи, которые обеспечивают меньшую вероятность искажения кода;
Увеличение корректирующих свойств кодовых комбинаций.
3. Увеличение отношения сигнал/помеха за счет увеличения мощности передатчика

Передача информации.

Слайд 10

Линии связи
На основе скрученных пар медных проводов (Витая пара);
Скручивание проводов

снижает влияние внешних помех на сигналы, передаваемые по кабелю.
Витая пара конструктивно может быть:
Неэкранированной — Unshielded Twisted Pair, UTP;
Экранированной — Shielded Twisted Pair, STP.
Основные достоинства неэкранированных витых пар: простота монтажа разъемов на концах кабеля, а также простота ремонта любых повреждений по сравнению с другими типами кабеля;
Недостаток: затухание сигнала (уменьшение его уровня по мере прохождения по кабелю) больше, чем у коаксиальных кабелей.

Линии связи.

Слайд 11

Коаксиальный кабель имеет симметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы

(центральный проводник) и внешнего экрана, отделенного от проводника слоем изоляции.
Коаксиальный кабель обладает более высокой помехозащищенностью (благодаря металлической оплетке).
Существует два основных типа коаксиального кабеля:
тонкий, имеющий диаметр около 0,5 см, более гибкий;
толстый, имеющий диаметр около 1 см, значительно более жесткий.

Линии связи.

Слайд 12

3. Волоконно-оптический кабель состоит из
центрального проводника света —стеклянного
волокна, окруженного

другим слоем стекла. Распространяясь по сердцевине, лучи света, отражаясь от оболочки, не выходят из центрального проводника.

Линии связи.

Слайд 13

Сравнительные характеристики кабелей
Линии связи.

Слайд 14

Беспроводные линии связи
В беспроводных линиях связи передача информации осуществляется на основе

распространения электромагнитных волн (радиоволн). Беспроводные технологии различаются по типам сигнала, часто те (большая частота означает большую скорость передачи) и расстоянию передачи.
Диапазоны коротких, средних и длинных волн (КВ, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation — АМ) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных.
Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation — РМ), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves).
В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.

Линии связи.

Слайд 15

Технологии радиосвязи (Radio Waves) пересылают данные на радиочастотах и практически не

имеют ограничений по дальности. Она используется для соединения локальных сетей на больших географических расстояниях. В целом имеет высокую стоимость, подлежит государственному регулированию и крайне чувствительна к электронному и атмосферному наложению.
Передача данных в микроволновом диапазоне обычно используется для соединения локальных сетей в отдельных зданиях, где использование физического носителя затруднено или непрактично. Связь в микроволновом диапазоне также широко используется в глобальной передаче с помощью спутников и наземных спутниковых антенн, обеспечивающих выполнение требования прямой видимости.
Инфракрасные технологии (infrared transmissions), функционирующие на очень высоких частотах, могут быть использованы для установления двусторонней или широковещательной передачи на близких расстояниях. Они обычно используют светодиоды (light-emitting) для передачи инфракрасных волн приемнику. Поскольку они могут быть физически заблокированы и испытывать интерференцию с ярким светом, инфракрасная передача ограничена малыми расстояниями в зоне прямой видимости.

Беспроводные линии связи.

Слайд 16

Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются различные типы каналов связи:
Мультиплексор

передачи данных – устройство сопряжения ЭВМ с несколькими каналами связи.
Модем – устройство выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи.
Концентратор (HAB) – устройство,
коммутирующее несколько каналов связи
на один путем частотного разделения.
Повторитель – устройство,
обеспечивающее сохранение формы и
амплитуды сигнала при передаче его на
большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние.

Аппаратура линии связи.

Слайд 17

Кодирование графической информации Растровое кодирование
Пиксель – это наименьший элемент рисунка, для которого

можно задать свой цвет.

дискретизация

пиксель

Растровое изображение – это изображение, которое кодируется как множество пикселей.

Слайд 18

Растровое кодирование
1A2642FF425A5A7E16

Слайд 19

Разрешение
Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на дюйм размера изображения.
ppi =

pixels per inch, пикселей на дюйм

300 ppi

96 ppi

48 ppi

24 ppi

печать

экран

1 дюйм = 2,54 см

Слайд 20

Кодирование цвета Теория цвета Юнга-Гельмгольца
Свет любой длины волны можно заменить на

красный, зелёный и синий лучи!

Слайд 21

Цветовая модель RGB
(0, 0, 0)
(255, 255, 255)
(255, 0, 0)
(0, 255, 0)
(255,

255, 0)

(0, 0, 255)

(255, 150, 150)

(100, 0, 0)

256·256·256 = 16 777 216 (True Color, «истинный цвет»)

Слайд 22

Цветовая модель RGB
(255, 255, 0) → #FFFF00

Слайд 23

Кодирование цвета при печати (CMYK)
Белый – красный = голубой C = Cyan
Белый

– зелёный = пурпурный M = Magenta Белый – синий = желтый Y = Yellow

Модель CMY

255

Слайд 24

RGB и CMYK
не все цвета, которые показывает монитор (RGB), можно напечатать

(CMYK)
при переводе кода цвета из RGB в CMYK цвет искажается

видит человек

RGB

CMYK

Слайд 25

Цветовая модель HSB (HSV)
HSB = Hue (тон, оттенок) Saturation (насыщенность)
Brightness

(яркость) или Value (величина)

Тон (H)

↓ насыщенность – добавить белого

↓ яркость – добавить чёрного

Слайд 26

Растровое кодирование: итоги
универсальный метод (можно закодировать любое изображение)
единственный метод для кодирования

и обработки размытых изображений, не имеющих чётких границ (фотографий)

есть потеря информации (почему?)
при изменении размеров цвет и форма объектов на рисунке искажается
размер файла не зависит от сложности рисунка

Слайд 27

Векторное кодирование
Рисунки из геометрических фигур:
отрезки, ломаные, прямоугольники
окружности, эллипсы, дуги
сглаженные линии (кривые

Безье)
Для каждой фигуры в памяти хранятся:
размеры и координаты на рисунке
цвет и стиль границы
цвет и стиль заливки (для замкнутых фигур)

Слайд 28

Векторное кодирование
Кривые Безье:
Хранятся координаты узлов и концов «рычагов» (3 точки для

каждого узла, кривые 3-го порядка).

угловой узел

Слайд 29

Векторное кодирование (итоги)
лучший способ для хранения чертежей, схем, карт
при кодировании нет

потери информации
при изменении размера нет искажений
меньше размер файла, зависит от сложности рисунка

неэффективно использовать для фотографий и размытых изображений

Слайд 30

Кодирование звука
Оцифровка – это преобразование аналогового сигнала в цифровой код (дискретизация).

– интервал дискретизации (с)

– частота дискретизации (Гц, кГц)

8 кГц – минимальная частота для распознавания речи
11 кГц, 22 кГц,
44,1 кГц – качество CD-дисков
48 кГц – фильмы на DVD
96 кГц, 192 кГц

Человек слышит
16 Гц … 20 кГц

Слайд 31

Дискретизация — это процесс разбиения сигнала на отдельные составляющие, взятые в

определенные тактовые моменты времени t0,t1,t2 ... и через четко определенные тактовые интервалы времени Т.
Квантование — замена отдельных составляющих исходного дискретного значения сигнала ближайшим уровнем квантования, сдвинутых друг относительно друга на промежуток, называемый шагом квантования: t0= 2, t1 = 5, t2 = 6, t3 = 6, t4 = 5, t5 = 5, t6 = 6, t7 = 6, t8 = 4.
Кодирование — перевод значения уровня квантования в конкретный, например: 2 — 0010, 6 — 0110, 5 — 0101 , 4 — 0100

Непрерывный сигнал

Цифровой сигнал

Кодирование информации

Слайд 32

Оцифровка звука
Как восстановить сигнал?
аналоговые устройства!
ЦАП = Цифро-Аналоговый Преобразователь

Слайд 33

Оцифровка – итог
можно закодировать любой звук (в т.ч. голос, свист, шорох,

…)

есть потеря информации
большой объем файлов

Форматы файлов:
WAV (Waveform audio format), часто без сжатия (размер!)
MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3, сжатие с учётом восприятия человеком)
AAC (Advanced Audio Coding, 48 каналов, сжатие)
WMA (Windows Media Audio, потоковый звук, сжатие)
OGG (Ogg Vorbis, открытый формат, сжатие)

Слайд 34

Кодирование видео
Синхронность!

Слайд 35

Форматы видеофайлов
AVI – Audio Video Interleave – чередующиеся звук и видео;

контейнер – могут использоваться разные кодеки
MPEG – Motion Picture Expert Group
WMV – Windows Media Video, формат фирмы Microsoft
MP4 – MPEG-4, сжатое видео и звук
MOV – Quick Time Movie, формат фирмы Apple
WebM – открытый формат, поддерживается браузерами

Передача информации. Сигналы. Линии связи. (Лекция 2)

Содержание

Шеметова А.Д.Доцент кафедры Прикладной математики

Лекция 2Передача информации. Сигналы. Линии связи.

Система передачи информации – совокупность технических устройств, обеспечивающих возможность передачи сообщений

Структурная схема системы передачи информации:

1. Источник сообщений образует совокупность Источника информации (ИИ) и преобразователя сообщений

3. Принимаемый полезный высокочастотный сигнал фильтруется и усиливается линейными каскадами (ЛК)

Помехи - любые мешающие внешние возмущения или воздействия (атмосферные помехи, влияние

Методы повышения помехоустойчивостиI группа – основана на выборе метода передачи сообщенийII

Линии связиНа основе скрученных пар медных проводов (Витая пара); Скручивание проводов

Коаксиальный кабель имеет симметричную конструкцию и со­стоит из внутренней медной жилы

3. Волоконно-оптический кабель состоит из центрального проводника света —стеклянного волокна, окруженного

Сравнительные характеристики кабелей Линии связи.

Беспроводные линии связи В беспроводных линиях связи передача информации осуществ­ляется на основе

Технологии радиосвязи (Radio Waves) пересылают данные на радиочастотах и практически не

Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются различные типы каналов связи:Мультиплексор

Кодирование графической информации Растровое кодированиеПиксель – это наименьший элемент рисунка, для которого

Растровое кодирование1A2642FF425A5A7E16

РазрешениеРазрешение – это количество пикселей, приходящихся на дюйм размера изображения.ppi =

Кодирование цвета Теория цвета Юнга-Гельмгольца Свет любой длины волны можно заменить на

Цветовая модель RGB(0, 0, 0)(255, 255, 255)(255, 0, 0)(0, 255, 0)(255,

Цветовая модель RGB(255, 255, 0) → #FFFF00

Кодирование цвета при печати (CMYK)Белый – красный = голубой C = CyanБелый

RGB и CMYKне все цвета, которые показывает монитор (RGB), можно напечатать

Цветовая модель HSB (HSV)HSB = Hue (тон, оттенок) Saturation (насыщенность) Brightness

Растровое кодирование: итогиуниверсальный метод (можно закодировать любое изображение)единственный метод для кодирования

Векторное кодированиеРисунки из геометрических фигур:отрезки, ломаные, прямоугольникиокружности, эллипсы, дугисглаженные линии (кривые

Векторное кодированиеКривые Безье:Хранятся координаты узлов и концов «рычагов» (3 точки для

Векторное кодирование (итоги)лучший способ для хранения чертежей, схем, картпри кодировании нет

Кодирование звукаОцифровка – это преобразование аналогового сигнала в цифровой код (дискретизация).

Дискретизация — это процесс разбиения сигнала на отдельные составляющие, взятые в

Оцифровка звукаКак восстановить сигнал?аналоговые устройства!ЦАП = Цифро-Аналоговый Преобразователь

Оцифровка – итогможно закодировать любой звук (в т.ч. голос, свист, шорох,

Кодирование видеоСинхронность!

Форматы видеофайловAVI – Audio Video Interleave – чередующиеся звук и видео;

Похожие презентации

Шеметова А.Д.
Доцент кафедры Прикладной математики

Лекция 2
Передача информации. Сигналы. Линии связи.

Методы повышения помехоустойчивости
I группа – основана на выборе метода передачи сообщений
II

Линии связи
На основе скрученных пар медных проводов (Витая пара);
Скручивание проводов

Коаксиальный кабель имеет симметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы

3. Волоконно-оптический кабель состоит из
центрального проводника света —стеклянного
волокна, окруженного

Сравнительные характеристики кабелей
Линии связи.

Беспроводные линии связи
В беспроводных линиях связи передача информации осуществляется на основе

Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются различные типы каналов связи:
Мультиплексор

Кодирование графической информации Растровое кодирование
Пиксель – это наименьший элемент рисунка, для которого

Растровое кодирование
1A2642FF425A5A7E16

Разрешение
Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на дюйм размера изображения.
ppi =

Кодирование цвета Теория цвета Юнга-Гельмгольца
Свет любой длины волны можно заменить на

Цветовая модель RGB
(0, 0, 0)
(255, 255, 255)
(255, 0, 0)
(0, 255, 0)
(255,

Цветовая модель RGB
(255, 255, 0) → #FFFF00

Кодирование цвета при печати (CMYK)
Белый – красный = голубой C = Cyan
Белый

RGB и CMYK
не все цвета, которые показывает монитор (RGB), можно напечатать

Цветовая модель HSB (HSV)
HSB = Hue (тон, оттенок) Saturation (насыщенность)
Brightness

Растровое кодирование: итоги
универсальный метод (можно закодировать любое изображение)
единственный метод для кодирования

Векторное кодирование
Рисунки из геометрических фигур:
отрезки, ломаные, прямоугольники
окружности, эллипсы, дуги
сглаженные линии (кривые

Векторное кодирование
Кривые Безье:
Хранятся координаты узлов и концов «рычагов» (3 точки для

Векторное кодирование (итоги)
лучший способ для хранения чертежей, схем, карт
при кодировании нет

Кодирование звука
Оцифровка – это преобразование аналогового сигнала в цифровой код (дискретизация).

Оцифровка звука
Как восстановить сигнал?
аналоговые устройства!
ЦАП = Цифро-Аналоговый Преобразователь

Оцифровка – итог
можно закодировать любой звук (в т.ч. голос, свист, шорох,

Кодирование видео
Синхронность!

Форматы видеофайлов
AVI – Audio Video Interleave – чередующиеся звук и видео;