2013.11.25. H=0 H=1. Legyen m pozitív egészre {a 1, a 2,, a m } különböző üzenetek halmaza. Ha az a i üzenetet k i -szer fordul elő az adásban,



Hasonló dokumentumok
A továbbiakban Y = {0, 1}, azaz minden szóhoz egy bináris sorozatot rendelünk

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Az Informatika Elméleti Alapjai

Informatikai Rendszerek Alapjai

Diszkrét matematika 2.C szakirány

dolás, felbontható kód Prefix kód Blokk kódk Kódfa

13. Egy x és egy y hosszúságú sorozat konvolúciójának hossza a. x-y-1 b. x-y c. x+y d. x+y+1 e. egyik sem

Az Informatika Elméleti Alapjai

Zárthelyi dolgozat feladatainak megoldása õsz

KÓDOLÁSTECHNIKA PZH december 18.

Az Informatika Elméleti Alapjai

Jel, adat, információ

Mohó algoritmusok. Példa:

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Hibajavító kódolás (előadásvázlat, november 14.) Maróti Miklós

Informatikai Rendszerek Alapjai

Shannon és Huffman kód konstrukció tetszőleges. véges test felett

12. Képtömörítés. Kató Zoltán. Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika tanszék SZTE (

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Hibajavító kódok május 31. Hibajavító kódok 1. 1

Számítógépes hálózatok

Alapfogalmak a Diszkrét matematika II. tárgyból

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Algoritmuselmélet 6. előadás

Automaták és formális nyelvek

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 2

1. INFORMATIKAI ALAPFOGALMAK HÍRKÖZLÉSI RENDSZER SZÁMRENDSZEREK... 6

Bevezetés az informatikába Tételsor és minta zárthelyi dolgozat 2014/2015 I. félév

Diszkrét matematika 2.C szakirány

1. Digitális írástudás: a kőtáblától a számítógépig 2. Szedjük szét a számítógépet 1. örök 3. Szedjük szét a számítógépet 2.

3. gyakorlat. Kettes számrendszer: {0, 1} Tízes számrendszer: {0, 1, 2,..., 9} 16-os (hexadecimális számrendszer): {0, 1, 2,..., 9, A, B, C, D, E, F}

Hibadetektáló és javító kódolások

Függvények növekedési korlátainak jellemzése

A digitális analóg és az analóg digitális átalakító áramkör

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé.

Képszerkesztés elméleti kérdések

Tömörítés, kép ábrázolás A tömörítés célja: hogy információt kisebb helyen lehessen tárolni (ill. gyorsabban lehessen kommunikációs csatornán átvinni

Wavelet transzformáció

Kódolás. 1. Kódoláselméleti alapfogalmak. Informatika alapjai-3 Kódolás 1/8

Az Informatika Elméleti Alapjai

Képszerkesztés elméleti feladatainak kérdései és válaszai

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé. (Albert Einstein) Halmazok 1

Kódoláselmélet. (Humann kód, hibajavító kódok, véges testek konstrukciója. Reed-Solomon kód és dekódolása.)

Információs rendszerek elméleti alapjai. Információelmélet

Képfeldolgozás. 1. el adás. A képfeldolgozás m veletei. Mechatronikai mérnök szak BME, 2008

Informatikai alapismeretek

22. GRÁFOK ÁBRÁZOLÁSA

Adatszerkezetek Adatszerkezet fogalma. Az értékhalmaz struktúrája

Híradástechikai jelfeldolgozás

Sorozatok határértéke SOROZAT FOGALMA, MEGADÁSA, ÁBRÁZOLÁSA; KORLÁTOS ÉS MONOTON SOROZATOK

Számelmélet Megoldások

2. Elméleti összefoglaló

Megoldás Digitális technika I. (vimia102) 4. gyakorlat: Sorrendi hálózatok alapjai, állapot gráf, állapottábla

Az informatika részterületei. Az információ. Dr. Bacsó Zsolt

Jel, adat, információ

Mintavételezés: Kvantálás:

5. A gráf, mint adatstruktúra Gráfelméleti bevezető

Választható önálló LabView feladatok 2013 A zárójelben szereplő számok azt jelentik, hogy hány főnek lett kiírva a feladat

Az információ az informatika alapfogalma. Az információ latin eredetű szó, amely értesülést, hírt, üzenetet, tájékoztatást jelent.

Kódoláselméleti alapfogalmak

Mérési struktúrák

Analóg és digitális jelek. Az adattárolás mértékegységei. Bit. Bájt. Nagy mennyiségû adatok mérése

NULLADIK MATEMATIKA ZÁRTHELYI

Kvantumcsatorna tulajdonságai

Intelligens Rendszerek Elmélete. Versengéses és önszervező tanulás neurális hálózatokban

SZÁMRENDSZEREK KÉSZÍTETTE: JURÁNYINÉ BESENYEI GABRIELLA

Diszkrét matematika 2.

A 2017/2018 tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai. INFORMATIKA II. (programozás) kategória

Választható önálló LabView feladatok A zárójelben szereplő számok azt jelentik, hogy hány főnek lett kiírva a feladat

NEURONHÁLÓS HANGTÖMÖRÍTÉS. Áfra Attila Tamás

Kódolás. Informatika alapjai-3 Kódolás 1/9

Leképezések. Leképezések tulajdonságai. Számosságok.

Kvantum-tömörítés II.

DIGITÁLIS TECHNIKA I BINÁRIS SZÁMRENDSZER BEVEZETŐ ÁTTEKINTÉS BINÁRIS SZÁMRENDSZER HELYÉRTÉK. Dr. Lovassy Rita Dr.

19. Hasításos technikák (hash-elés)

NULLADIK MATEMATIKA ZÁRTHELYI

I+K technológiák. Számrendszerek, kódolás

Megjegyzés: A programnak tartalmaznia kell legalább egy felhasználói alprogramot. Példa:

ADATHORDOZÓ LEMEZ. Különböző ADATHORDOZÓK. MO lemez. hajlékonylemez CDROM, DVDROM. lemez. merevlemez CDRAM, DVDRAM. lemez

Az B sorozatban a pontok helyes preorder sorrendben vannak. A preorder bejárásban p k -t közvetlenül q m követi.

Tervezte és készítette Géczy László

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

Tervezte és készítette Géczy LászlL. szló

Hurokegyenlet alakja, ha az áram irányával megegyező feszültségeséseket tekintjük pozitívnak:

Algoritmuselmélet 7. előadás

Hibajavítás, -jelzés. Informatikai rendszerek alapjai. Horváth Árpád november 24.

Számítógépes Hálózatok. 5. gyakorlat

Választható önálló LabView feladatok 2017

Biomatematika 2 Orvosi biometria

Bizonyítási módszerek - megoldások. 1. Igazoljuk, hogy menden természetes szám esetén ha. Megoldás: 9 n n = 9k = 3 3k 3 n.

Informatikai eszközök fizikai alapjai Lovász Béla

Tömörítés. I. Fogalma: A tömörítés egy olyan eljárás, amelynek segítségével egy fájlból egy kisebb fájl állítható elő.

Tehetséggondozó program felvételi mintafeladatok Matematika. 4x 3 y + 4xy 3 x 4 y 4.

A matematikai feladatok és megoldások konvenciói

Analóg digitális átalakítók ELEKTRONIKA_2

Információs rendszerek elméleti alapjai. Információelmélet

Kódelméleti és kriptográai alkalmazások

Információk. Ismétlés II. Ismétlés. Ismétlés III. A PROGRAMOZÁS ALAPJAI 2. Készítette: Vénné Meskó Katalin. Algoritmus. Algoritmus ábrázolása

Elektronika Előadás. Digitális-analóg és analóg-digitális átalakítók

Átírás:

Legyen m pozitív egészre {a 1, a 2,, a m } különböző üzenetek halmaza. Ha az a i üzenetet k i -szer fordul elő az adásban, akkor a i (gyakorisága) = k i a i relatív gyakorisága: A jel információtartalma: Az a i üzenet egyedi információtartalma: ahol r egy egynél nagyobb valós szám az információ egysége, r = 2 esetén beszélünk bitekről Az üzenetek átlagos információtartama: Claude E. Shannon (1948) Vegyünk egy hat oldalú dobókockát. Mekkora az átlagos előfordulási valószínűsége az egyes dobásoknak? Ekkor az egyes dobások előfordulási valószínűsége: Ha a jelkészlet minden eleme azonos valószínűséggel fordul elő, akkor az entrópia értéke maximális. m - üzenetek száma i - az üzenet sorszáma p i - az i-edik üzenet előfordulási valószínűsége H=0 H=1 1

A kód egy olyan leképezési eljárás, amely egy jelkészletet egy másik jelkészletbe visz át, s a kódolás ennek az eljárásnak a végrehajtása. A kódolással ellentétes eljárás a dekódolás. ADÓ ADÓ VEVŐ Az üzenet zavarérzékenységének csökkentése, és olyan jelekké alakítása, amely gazdaságosan tárolható és továbbítható, esetleges titkosítása. VEVŐ Tekintsünk egy úgynevezett kimeneti ábécét. Jelöljük így: (Ami lehet akár a magyar ábécé betűinek halmaza is.) Legyen a kimeneti ábécé: A bináris kód pedig: A kódolásnak azt a formáját, amelynél a kimeneti ábécé minden betűjének egy bináris sorozatot feleltetünk meg. A bináris sorozatot jelöljük így: A K halmazt bináris kódnak, elemeit kódszavaknak, a kódszavak tetszőleges sorozatát pedig kódolt közlésnek nevezzük. Ebben az esetben a kódolás sorozatnak (elsődleges közlésnek) a betű szerinti kódolás eljárás függvénye: A így kapott kódolt közlés: A dekódolást az eljárási függvény inverzével végezhetjük el: 2

A kódhalmazt felbonthatónak nevezzük, ha tetszőleges bináris sorozat legfeljebb egyféleképpen bontható kódszavak szorzatára. Ha a kódhalmaz egyetlen kódszava sem valódi prefixuma (kezdőszelete) egy másik kódszónak. A felírt példák felbonthatók-e? Amennyiben felbonthatók prefixek-e? K 1 ={110, 111, 001} K 2 ={10, 100, 1000} K 3 ={10, 101, 010} Felbontható, mert minden kódszó 3bit hosszú, így a tetszőleges üzenetet hármasával kell felbontani. Prefix. Felbontható, mert az 1- esek jelzik a kódszó elejét. Nem prefix, mert a k 2 elem első két bitje megegyezik a k 1 elemmel és a k 3 elem első 3 bitje megegyezik a k 2 elemmel. Nem felbontható, mert az 101010 sorozatot felbonthatjuk 10 10 10 és 101 010 alakban is. Nem prefix mert a k 2 elem első 2 bitje megegyezik a k 1 elemmel. Ha K kód felbontható, akkor: Nem szükséges feltétele a felbonthatóságnak, megadható olyan nem felbontható kód, ami eleget tesz az egyenlőtlenségnek! Ha teljesül a McMillan egyenlőtlenség, akkor létezik olyan K={a 1, a 2,, a n } prefix kód, melyben a kódszavak hossza rendre l 1, l 2,, l n. Tételezzünk fel egy jelforrást, amely a jeleket egymás után véletlenszerűen bocsájtja ki. Jelöljük így: Tételezzünk fel egy jelforrást, amely a jeleket egymás után véletlenszerűen bocsájtja ki. Jelöljük így: Változó hosszúságú kódok esetén is meghatározhatjuk az átlagos kódhosszt. A K 0 felbontható kódot optimálisnak nevezzük, ha tetszőleges K felbontható kódnak az F mellett számított L(K) átlagos kódhossza nem kisebb, mint L(K 0 ). Tetszőleges F forráshoz mindig létezik optimális prefix kód! Egy F jelforráshoz tartozó tetszőleges K felbontható kódra igaz, hogy: Az F forráshoz tartozó K 0 optimális kód átlagos kódhosszára igaz az alábbi egyenlőtlenség: Egy F forráshoz tartozó K felbontható kód hatásfoka: 3

A képi adatokat egzaktul, minimális veszteséggel, és minél kisebb adatmennyiséggel lehessen ábrázolni. SZÖGMODULÁCIÓ FÁZISMODULÁCIÓ (PM) FREKVENCIAMODULÁCIÓ (FM) AMPLITÚDÓMODULÁCIÓ (AM) EGY OLDALSÁVOS MODULÁCIÓ (SSB, vagy SSB-AM), módosított változata az egy oldalsávos, elnyomott vivőjű moduláció (SSB-SC) VESTIGIAL-OLDALSÁVOS MODULÁCIÓ (VSB, vagy VSB-AM) SZIGMA-DELTA MODULÁCIÓ ( Δ) PROMLÉMÁI: információveszteség jelhűség csökkenése zaj növekedése Az adattömörítés (data compression) kifejezés azt a folyamatot jelöli, mely bizonyos digitális információt reprezentáló adatok mennyiségét csökkenti. Arra az adathalmazra, mely nem a lehető legkisebb mennyiségű adattal jellemzi az információt azt mondjuk, hogy redundáns. Csökkentésével növelni lehet az átvitel sebességét. Növelésével javítani lehet az átviteli biztonságot. 4

Kódolási redundancia Pl.: vegyünk egy képet, melyen a képpontértékek ábrázolása 1 byte-on történik, ugyanakkor az ábrázolt képen összesen kétféle képpontérték található: 0 és 255 Képi redundancia A kép többféle olyan belső összefüggéssel, szabályszerűséggel is rendelkezhet, melynek kihasználása esetén az ábrázolásához kevesebb adat is elegendő. Pszichovizuális redundancia Számos esetben a képen olyan információ is található, amely az emberi látás számára nem hordoz információt vagy felesleges, így nem vesz részt az emberi agy által végzett képérzet létrehozásában. Nem teszi lehetővé az eredeti képtartalom maradéktalan helyreállítását. A leggyakoribb elvárás a látvány változatlansága. Az adathűség alapján megkülönböztetünk: A képfeldolgozási eljárások alapján: A bemeneti és kimeneti kép összes képpontja azonos. A folyamat során nincs információvesztés. PCM Delta Zóna Hibrid Futamhossz Vonali DPCM Szintrevágás Kéttónusú Bit-sík 2D DPCM Multi-dimenziós Szín alapú Interframe Adaptív Vektor Adaptív Speciális A tömörítés kizárólag a kódolási redundancia csökkentésén alapul. A szokásos esetekben elérhető a 2:1 tömörítési arány; nagyon jó esetben - pl. szkennerrel beolvasott kétszintes szöveges oldalak esetén - a 30:1 arány is elérhető. HUFFMAN KÓDOLÁS ARITMETIKAI KÓDOLÁS ELŐNYEI: a legmagasabb tömörítési arányt ez adja visszafejtése egyértelmű legismertebb módszer pixel alapú HÁTRÁNYAI: dinamikus blokk esetén nagy a számításigénye képi, kódolási és pszichovizuális redundanciára épül Minden egyes adathoz olyan kódot rendel, melynek hossza (bitszáma) fordítottan arányos az adathalmazban való előfordulásainak számával(relatív gyakoriságával). 5

Kódoljuk a szöveget: HUFFMAN Adjuk meg a szimbólumok (betűk) előfordulási gyakoriságát és előfordulási valószínűségét. Szim. Gyak. Valósz. A legkisebb előfordulási valószínűségtől (alulról felfelé) kettős csoportokba vonjuk a gyakoriságokat. Ezt folytatjuk amíg az összes szimbólum sorra nem kerül. A kisebb gyakorisághoz 1-et, a nagyobbhoz 0-át rendelünk. A kifejtés irányát visszakövetve (jobbról balra) leolvassuk a szimbólumokhoz tartozó utat. Szim. Kód ELŐNYEI: könnyen programozható nagy tömörítési arány érhető el az adatokhoz nemcsak egész számmal megadható hosszúságú kód tartozhat statisztikai alapú tömörítések használatakor és nagyméretű blokkok esetén használt módszer egy valószínűséget egy intervallummal ábrázolunk (forrás modellezés) H 1 1/7 U 1 1/7 F 2 2/7 M 1 1/7 A 1 1/7 N 1 1/7 H 01 U 100 F 00 M 101 A 110 Egy nagy bit-folyamot állít elő, melyben a bemenő adatok és a kimenő adatok részletei közt nincs egy-egy értelmű megfeleltetés. Az eljárás a bemenő adatok sorozatának egy részletéhez rendel kódot. N 111 pixel alapú kódolási redundanciára épül képpontértékek közti korrelációt is kihasználja 1.5:1-2:1 tömörítési arányt tesz lehetővé ELŐNYEI: hatékony kódtábla használat HÁTRÁNYAI: érzékeny a csatorna hibák okozta zajra A kép szomszédos részletei között nagymértékű a korreláció, azaz a kép adott részlete alapján annak közeli környezete becsülhető. DPCM: DIFFERENCIÁLIS IMPULZUS KÓD MODULÁCIÓ /8bit, grayscale/ I(n) a bemenő képpontértékek, I (n) a kódolás előtti kódolt képpontértékek, d(n) az előző két függvény előjel nélküli különbsége I(n)- I (n), d (n) a d(n) függvény értékének kettes számrendszerben ábrázolt minimális bitjeinek a száma. 6

Vegyünk egy olyan képet, ahol az egymás után következő szomszédos pontok intenzitásértéke rendre a következő: 100, 102, 103, 130, 130, 133, 128, 129 n I(n) I (n) d(n) d (n) K(n) Δ(n) 0 100 - - - 100 0 1 102 100 2 1 101 1 2 103 101 2 1 102 1 3 130 102 28 5 107 23 Be:100, 102, 103, 130, 130, 133, 128, 129 Ki: 100, 101, 102, 107, 112, 117, 121, 124 4 130 107 23 5 112 18 5 133 112 21 5 117 16 6 128 117 11 4 121 7 7 129 121 8 3 124 5 7