Jel, adat, információ

Átírás

1 Kommunikáció

2 Jel, adat, információ Jel: érzékszerveinkkel, műszerekkel felfogható fizikai állapotváltozás (hang, fény, feszültség, stb.) Adat: jelekből (számítástechnikában: számokból) képzett sorozat. Információ: adatok alapján keletkező/adatokból kinyerhető új ismeret, számunkra jelentéssel bír. Információ mérése: minimum hány eldöntendő kérdést kell feltennem, hogy egyértelműen hozzájussak az inform.-hoz? Feladat: hányast kaptak a dolgozatra? Hány bit információt jelent ez? Az információt leírhatjuk bináris jelekkel (bit), ebből jelsorozatot, adatot képezhetünk (8 bit byte), ezért az adatmennyiség mértékegysége a bájt!

3 Kommunikáció modellje A kommunikáció legalább két résztvevőjű információátvitel. A kommunikációban részt vesz egy adó és egy nyelő. Forrás:

4 Kommunikáció modellje adó a jelek továbbítására szolgáló berendezés, az információforrás helyén nyelő (vevő) a jelek vételére szolgáló berendezés, azon a helyen, ahol szükség van a küldött információra csatorna az adó és a vevő közti közeg, amely átviszi, közvetíti az üzenetet zaj - a közleményhez keveredő zavaró jel. Minden olyan jelet, ami nem része az információnak, zajnak tekintünk Forrás: informatika tételek Érettségi

5 Zaj elleni védekezés Analóg jel esetén: zajszűrés, szigetelés. Például a hang esetében hangszigetelés, elektromos jel esetében elektromágneses szigetelés. Cél a jel/zaj arány növelése Digitális jel esetén: hibajavító eljárásokat és ellenőrző bitek használnak: Általában redundanciával lehet védekezni, hibákat javítani. Redundancia: Minden információ tartalmaz ismétlődő jeleket. Az adatmennyiség jóval nagyobb, mint az információmennyiség. Ez az alapja a tömörítésnek. A redundáns adathalmazban a hibák nagy valószínűséggel javíthatókannál biztosabban minél nagyobb a redundancia.

6 Hibajavítás Hányas lett a dolgozatom (3 bit, nem redundáns): 3-nál jobb lett-e? (nem) 2-nél jobb lett-e? (???) inf sérült, lehet 3-as is, 2-es is 1-né jobb lett-e? (igen) Hányas lett a dolgozatom (5 bit, redundáns): 5-ös lett? (nem) 2-es lett (???) inf sérült, de pontosan 1 igen szerepelhet, ezért kitalálható 1-es lett? (nem)

7 Kommunikáció jellemzői Sebesség (bit /sec.) Hatótávolság Minőség (jel/zaj vagy hibák száma) Adatmennyiség Hibatűrés

8 Példák kommunikációra Telefonbeszélgetés, Chat Feladat: Értelmezzük egy választott kommunikáció esetén az adó, a nyelő, a csatorna és a zaj fogalmát!

9 Hibajavítás Paritásbit páros v. plan az egyesek száma az átküldött adatban? Eldönthető, hogy megváltozott-e egy bit az átvitel során Több bithez csak +1 bit információt adtunk hozzá rövid Egyszerű Pl: CRC Küldött: (plan az egyesek száma) Érkezett: (páros az egyesek száma az inf. sérült) Hibatűrő kódolás: Reed Solomon kód

10 Analóg és digitális jelek Analóg jel: folyamatosan változó, értékkészletéből bármilyen értéket felvehet Diszkrét jel: (általában folyamatos), de csak véges sok értéke lehet: pl.: zongora hangmagassága, gépelt szöveg, morze, stb. Digitális jel: számokkal leírt jelek Feladat: írjuk le számokkal az ABLAK szót

11 Digitalizálás Analóg jelekből digitális jeleket készítünk Menete: Mintavételezés Kvantálás Ezek határozzák meg a digitális jel minőségét. Ezeket kell finomítani, ha jobb minőségű jelet szeretnénk Digitalizálás mindig adatvesztéssel jár! Információvesztés nem feltétlenül következik be! (információ: a számunkra ismeretet jelentő adat) pl. CD minőségű hang nincs hallható különbség.

12 Kvantált jel

13 Mintavételezés finomítása

14 Egyénileg Hangok digitalizálása

15 Egyénileg Képek digitalizálása

16 Egyéb jelek digitalizálása Digitalizáljuk a külső hőmérséklet változását! hőmérséklet elektromos jel (pl. elektromos hőmérővel) Mintavételezés alkalmazkodunk az igényekhez Kvantátás véges halmazra képezzük le a végtelen sok jelet hány bit kell? A kvantált (véges) értékekhez hozzárendeljük a kódokat

17 Jelhalmazok adatmennyisége (Feladat) 44 perc 22 Khz-en, 16 bit-en digitalizált hang hány bájt lesz? Egy 100 MB-os tárhelyre szeretnék CD minőségű (44,1 Khz 16 bit sztereo) anyagot felrakni. Hány percnyi anyag fér el egy ilyen tárhelyen? Ha egy 2 órás előadást kellene feltennünk tömörítés nélkül, milyen paraméterekkel kellene digitalizálnunk? A mintavételezést vagy a kvantálást érdemesebb-e csökkenteni ilyen esetekben?

18 Feladat Képet szkennelünk 300 dpi felbontással 24 bites színmélységgel A kép mérete: 178x241 mm Hány bájt lesz a beolvasott kép?

19 Képek mérete A képek méretét pixelekben szokás megadni. Pl.: 5000x3000 vagy 12 MP Létezik nyomtatási méret is, amit cm-ben vagy inch-ben adunk meg. A kettő közötti váltószámot nevezzük a kép felbontásának DPI

20 Képek felbontása Egy váltószám, hogyan váltsuk át a pixeleket távolsággá (cm vagy inch) DPI dot per inch, a képpontok száma inch-enként Azt mutatja meg, milyen lesz a nyomtatás (vagy egyéb megjelenítés) minősége, hány pont kerüljön 1 inch távolságra nyomtatáskor. A kép pixelei (méretei) nem változnak, csak a kép nyomtatási méretét változtatja.

21 Feladat Mit jelöl a felbontás és a színmélység a digitalizált képek esetén? 5 cm x 7 cm kép 200 dpi felbontással, 16 bit színmélységgel hány MB lesz? Egy 30 x 20 cm-es true color képet mekkora (maximális) felbontással kell beszkennelni, ha 20 db ilyen képnek el kell férnie egy CD-n? Mennyi lenne a felbontás, ha 40 képet szeretnénk felírni a CD-re??? És ha nem valós színű, hanem szöveg (fekete/fehér)??

22 Összefoglalás Miről volt szó: Jel, adat, információ Jelek formái (analóg, diszkrét, digitális (!) ) Információ mérése (bit igen, nem) Digitalizálás: mintavételezés, kvantálás Digitalizált jelek adatmennyisége Az analóg jelek adatmennyisége végtelen

23 Bináris számrendszer 0, 1 számjegyek Helyiértékek 2 hatványai (2 0, 2 1, 2 2, ) Feladat: Írjuk le 2 szr-ben a 902-t Mennyit jelent a bináris szám a 10-esben

24 Hexadecimális szr. Helyiértékek 16 hatványai 16 számjegy: 0,1,2...9,a,b,c,d,e,f Feladat: Írjuk le 16 szr-ben a 902-t Írjuk le 16 szr-ben a 1927-t Mennyit jelent a d0a8 hexadecimális szám a 10-esben

25 Számrendszerek, miért fontos? A gép mindent binárisan tárol A bináris számok túlzottan hosszúak Könnyű átváltani 8-as v. 16-os rendszerbe, ezért inkább ez utóbbit használják

26 Számok ábrázolása Hogyan kerüljenek az adatok (számok) tárolásra a memóriában? Természetes szám pl. bináris alakban Negatív számok? Tört számok?

27 Számok ábrázolása Egész számok (fixpontos) (1 4 byte) Előjelbit Kettes komplemenses ábrázolás Tört számok, túl nagy számok, túl kicsi számok: Lebegőpontos ábrázolás (4 8 byte)

28 Szöveg ábrázolása Alakját vagy tartalmát akarjuk megőrizni? A szöveget kódolni kell (ez is egyfajta digitalizálás) Kódolási rendszerek: EBCDIC ASCII UNICODE

29 Összefoglalás Mit kell tudni?