7 801 
Оставить комментарий
Сохранить статью:
Что это такое? Дискретизация информации – это процесс преобразования непрерывных аналоговых сигналов особым образом, представление целого в виде набора отдельных элементов. По сути, все приборы, показывающие результаты измерения в цифрах, осуществляют дискретизацию.
На что обратить внимание? Чем больше уровней у сигнала, выше его частота, тем более значительный объем информации придется видоизменять. А это означает увеличение количества требуемых ресурсов для передачи, обработки и хранения данных.
В статье рассказывается:
- Формы информации
- Способы представления дискретной информации
- Дискретность в информатике и при работе на ПК
- Процесс дискретизации информации
- Побочные эффекты дискретизации
-
Пройди тест и узнай, какая сфера тебе подходит:
айти, дизайн или маркетинг.Бесплатно от Geekbrains
Формы информации
В математическом словаре понятие дискретности определяется так: «дискретность (от лат. discretus – разделенный, прерывистый) – прерывность; противопоставляется непрерывности». Таким образом, информация может быть представлена либо в непрерывной, либо в дискретной форме. Они разные по своей природе и потому обладают существенными отличиями между собой.
Любые существующие вокруг явления либо объекты всегда подлежат представлению в виде тех или иных физических характеристик и показателей. Применительно к циклону, например, это скорость ветра, температура воздуха, объем выпавших осадков и прочие величины, имеющие отношение к данному явлению.
Когда требуется описать человека, то обычно упоминаются следующие данные: возраст, рост, вес, температура тела, артериальное давление и т.д.
Каждый из упомянутых физических показателей обладает своим определенным диапазоном. Те или иные величины могут принимать бесконечное количество значений.
Именно такие величины называют непрерывными, как и доносимую через них информацию. Как правило, значения таких величин идут одно за другим, без разрывов в виде существенных скачков. В качестве примера – масса объекта, которая может быть представлена любым числом (от нуля до бесконечности), даже дробным. Есть еще величины, которыми обозначают нечто целое (что нельзя представить в дробном виде). К примеру, это количество человек в музыкальном коллективе, число атомов в молекуле и т.п.
Существуют объекты, непременным свойством которых является способность принимать в определенный момент некие точные значения, представленные в виде знаков либо цифр. Вот именно это свойство получило название дискретной информации об объекте. Такая информация отличается прерывистостью, что позволяет пронумеровать и представить требуемые данные в виде цифр (с помощью логических нуля и единицы).
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес
Скачивайте и используйте уже сегодня:
Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023
Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда
Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка
Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием
ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains
Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽
Примеры дискретных значений: любые фигуры в геометрии, символы алфавита, количество высотных зданий в мегаполисе и т.п.
Первый пример: квадрат – это дискретное значение в описании геометрической фигуры, а точная длина его стороны – это уже непрерывное значение.
Второй пример: масса, которую показывают весы (пружинные либо стрелочные) – это, собственно, величина непрерывная. Но весы представляют её в дискретной форме, то есть дискретизируют информацию с учетом того, у какой именно шкалы остановится стрелка или бегунок (если весы пружинного типа). В данном конкретном примере чем мельче деления шкалы, тем точнее дискретизация, а значит, и показатель массы предмета, который вы взвешиваете.
Способы представления дискретной информации
Какие бывают виды дискретизации? Обычно цифровую информацию представляют с помощью символов, к примеру, натуральных чисел. Ими обозначают страницы в книгах, номера домов в населенных пунктах, деления на измерительных приборах и т. п.
Формат дискретизации в обычной жизни бывает разным. Тут задействуются не только цифры, но и буквы (латинского, русского, китайского или иного алфавита), составленные в слова. Слова используются для обозначения имен, признаков объектов, описания действий. Кроме того, активно применяются знаки препинания, математическая символика. Для дискретизации файлов в ЭВМ идеально подходит именно цифровой формат.
Когда нужно создать формулу или обозначить, как соотносятся между собой величины, используют сразу и буквы, и цифры, и математическую символику. Это уже символьный вид дискретизации, потому что информация представляется в виде набора самых разных символов.
Одни и те же данные можно записывать, сохранять либо передавать с помощью разных систем письменности («алфавитов»), которых существует большое множество. Например, каждую букву алфавита обозначить её порядковым номером и записать целую книгу цифрами от 0 до 9. А можно всё то же самое отобразить в виде двоичного кода (то есть, с помощью только нулей и единиц).
Скачать файлСуществует еще и дискретизация изображений, которые представляются в виде чертежей, схем, графиков.
Дискретность в информатике и при работе на ПК
Программисты в своей работе используют разные алгоритмы и языки программирования. В сфере информационных технологий дискретностью называют алгоритм, позволяющий отобразить решение задачи в виде набора максимально простых, заранее расписанных действий, каждое из которых совершается лишь после того, как выполнено предыдущее.
То есть суть дискретизации в информатике состоит в том, что здесь решение задачи делится на самостоятельные шаги, выполняемые друг за другом. Выделяются самостоятельные группы команд либо предписаний, и очередную команду можно выполнить лишь вслед за предыдущей.
В информатике изучению дискретизации уделяется важное место, потому что для работы на компьютере лучше всего подходит информация, представленная в виде дискретных сигналов.
Обработка информации в процессоре компьютера осуществляется как раз в двоичной системе исчисления, поэтому дискретизация тесно с нею переплетается.
Для отображения числовой информации в дискретном виде используются алгоритмы кодирования, которые непременно должны быть конечными и понятными. Операционные системы бывают 32 или 64 битными, соответственно, и бинарный код чисел у них будет разный, то есть, отличаться по числу входящих в него знаков.
Какая именно информация подходит для дискретизации? Она должна быть ценной, свежей, правдивой, полезной, адекватной. Чтобы представить текст в бинарном формате, для русских букв существуют кодировки КОИ-8, ISO, CP1251, Mac, CP866.
Основные свойства звуковой информации – это частота и амплитуда волны. Дискретизация звука состоит в том, что показатели этой амплитуды замеряются на конкретно заданных отрезках.
Основные свойства данных графического типа – полнота, ценность, независимость, точность, новизна, адекватность. Если же всё это обобщить, то можно сказать, что главное тут – цвет, поверхность и площадь. В дискретизации информации графического типа имеет значение вид изображения, то есть является оно растровым, векторным, фрактальным либо трехмерным.
В видеофайлах звук и графика кодируются по отдельности.
Процесс дискретизации информации
Системы обработки информации передают друг другу сведения, используя сигналы. А их носителями служат те или иные физические величины, представленные в виде функций времени либо некоего порядка распределения этих сигналов в пространстве.
Сигналы бывают следующих видов:
- Аналоговый, то есть непрерывающийся. Это когда внутри выбранного диапазона параметры могут быть любых значений (вне зависимости от момента времени).
- Дискретный. Здесь показатели в дискретные моменты времени принимают лишь четкие, конкретные значения.
Для описания непрерывных сигналов в системе координат (а именно, уровня и времени) прибегают к непрерывным функциям. Дискретизация по уровню и во времени – это и есть представление сигнала аналогового типа в дискретном виде.
на курсы от GeekBrains до 28 апреля
Дискретные сигналы просты в обработке и хранении, потому что устойчивы к помехам (которые, к слову говоря, несложно выявлять). В связи с этим, как раз сигналы данного вида нашли более широкое применение, в сравнении с непрерывными.
Дискретизация (или квантование по уровню) – это представление непрерывного ряда информационных аналоговых сигналов в виде дискретного ряда.
Когда идет дискретизация по времени (или квантование по времени), непрерывная временная функция представляется в виде дискретной временной функции. Тут задействуется принцип отображения непрерывающихся сигналов в виде взвешенных сумм.
В качестве примера можно рассмотреть, как осуществляется дискретизация в самописцах атмосферного давления, которые используются на метеорологических станциях. Суть работы этих приборов состоит в том, чтобы непрерывно записывать показатели атмосферного давления в течение долгого времени и представлять собранную информацию в виде барограмм (это кривые, которые прибор вычерчивает на протяжении нескольких часов).
ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains
20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей
Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»
Опираясь на график, можно получить все нужные вам данные. К примеру, увидеть, какое атмосферное давление зафиксировал самописец с самого начала и как оно менялось дальше час за часом. Эти сведения собираются в таблице. Так, собственно, информация аналогового, то есть, непрерывного вида преобразуется в дискретную.
Сопоставляя показатели таблицы и графика, вы увидите, что точность данных несколько снижается. Чтобы точность дискретизации была повыше, нужно сокращать интервалы времени для замеров, к примеру, делать это с перерывом в полчаса или даже в пятнадцать минут (а не каждый час). Тогда полученная в дискретном виде информация о колебаниях давления будет еще точнее.
Человек, обладая далеко не идеальными органами чувств, воспринимает всё окружающее именно дискретно. По сути, всевозможные приборы, повышающие чувствительность или степень разрешения, в принципе не меняют ничего, кроме шага дискретизации.
Побочные эффекты дискретизации
Все существующие в природе сигналы аналоговые и потому требуют оцифровки для того, чтобы их можно было обрабатывать, хранить или передавать. То есть, тут необходима дискретизация, и выполняется она с помощью аналого-цифровых приборов.
А далее любой сигнал поддается кодировке, цифровой обработке, хранению либо передаче на расстояние.
Нередко требуется выполнение обратной операции, то есть, преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Например, когда вы слушаете компакт-диск, то в ходе воспроизведения записанные в цифровом виде высокочастотные сигналы выдаются в виде низкочастотных звуковых.
Степень точности обратного преобразования сигнала может быть разной, в зависимости от частоты дискретизации. С повышением частоты улучшается и точность воспроизведения. Кроме того, имеет значение количество уровней квантования (в каждой выборке). Опять же, с повышением уровня растет и точность.
Для реализации целого ряда задач человеку требуется преобразование той или иной информации из одного вида в другой. К примеру, когда вы читаете вслух, то преобразуете текст (это дискретная форма данных) в звук (непрерывная форма). А транскрибаторы выполняют обратную операцию, то есть, представляют звуковую информацию в виде текста.
Информация, представленная именно в дискретной форме, лучше всего подходит для обработки, хранения и передачи в автоматическом режиме. Собственно, в этом и есть ее неоспоримый плюс, к примеру, для той же информатики. На последнюю опирается работа всей компьютерной техники, и при подготовке программистов особый упор делается на изучение именно дискретизации.
Разберем 11 самых важных жизненных вопросов
Только до 
Эксклюзивные лекции по основам программирования
Где примеры? Где картинки к примерам? Где формулы?