Регистрационные методы кодирования
не требуют предварительной классификации объектов и включают порядковое и серийно-порядковое кодирование.
При порядковом кодировании объекты обозначаются числами натурального ряда или другими символами. Применяется, когда количество объектов невелико.
Пример Выполнить порядковое кодирование для названий дисциплин, шифров учебных групп и оценок.
При решении этой задачи преследуем две цели – уменьшение объема информации (для учебных групп и дисциплин) и шифрование для защиты от несанкционированного доступа (для оценок). Примерная система кодирования будет иметь вид:
При серийно-порядковом кодировании предварительно выделяются группы объектов, которые составляют серию, затем в каждой серии производится порядковое кодирование. Сами серии также кодируются с помощью порядкового кодирования. Между кодами серии и кодами ее элементов ставится разделитель. Применяется, когда число объектов сравнительно велико, но классификация не применяется.
Выполнить серийно-порядковое кодирование для названий дисциплин, условно предположив, что их число велико.
Для кодирования упорядочим значения по алфавиту и разобьем список на две равные части - серии. Первой серии присвоим код А, второй – В. Элементы в каждой серии пронумеруем по порядку. Получим:
Классификационные методы кодирования
ориентированы на проведение предварительной классификации объектов на основе иерархической или фасетной классификации. Включают последовательное и параллельное кодирование.
Последовательное кодирование используется для иерархической классификации – сначала записывается код класса первого уровня, затем – второго и т.д. Коды классов формируются способом регистрационного кодирования, между кодами разных уровней классификации разделители.
Пример Выполнить последовательное кодирование для вершин третьего уровня классификатора. При этом использовать коды признаков, полученные при порядковом кодировании. Припишем коды вершинам классификатора.
Параллельное кодирование используется для фасетной классификации. Фасеты кодируются с использованием регистрационного кода, между кодами разных уровней возможны разделители.
Пример. Выполнить параллельное кодирование для класса со следующими значениями классификационных признаков (при построении кода учитывается и порядок признаков). При этом использовать коды признаков, полученные при порядковом кодировании:
дисциплина = физика;
учебная группа = АС;
оценка = 3.
Имеем код: 3.2.@, где точка играет роль разделителя.
Восприятие информации
При восприятии информации техническим устройством выделяются следующие этапы:
первичное восприятие и измерение информации;
анализ информации;
распознавание введенного сигнала.
Рассмотрим, как выполняется восприятие информации сканером – устройством для ввода в компьютер двумерных изображений.
Принцип действия сканера очень прост. Поверхность с изображением просматривается (сканируется) непрерывным лучом света, испускаемым фотодиодом, в направлении, которое изображено пунктирными линиями:
Отражаемый луч улавливается датчиком, который замеряет интенсивность отраженного луча с определенной частотой (получается дискретный по времени и значению сигнал). Интенсивность потока преобразуется в двоичный код (в простейшем случае - в однобитовый) по следующему правилу: если в точке падения луча на поверхность есть изображение, оно кодируется двоичной 1, если нет – двоичным 0.
В более сложных случаях, когда сканер распознает и цвета, кодирование выполняется p-битовым двоичным кодом, причем p=log2K, где K – количество распознаваемых сканером цветовых оттенков.
Первичное восприятие и измерение информации
Для сканера этот этап выполняется датчиком, который преобразует интенсивность отраженного светового потока в дискретный по времени и значению электрический сигнал.
Пусть в результате сканирования исходной поверхности с изображением выделено (nxm) точек, с которых сняты замеры интенсивности отраженного луча. Эти замеры преобразованы в электрические сигналы Uij, где i={1,2,…,n}; j={1,2,…,m}. Таким образом, в результате данного этапа сформирован двумерный массив размером (nxm), элементы которого содержат значения напряжения в каждой точке с координатами (i,j):
Анализ результатов первичного восприятия и измерения
Состоит в кодировании значений Uij по следующему правилу (в простейшем случае, когда вводится черно-белое изображение): 1, если Uij>Uпорог; 0, если UijUпорог, где Uпорог – некоторое пороговое значение напряжения.
Тогда в результате анализа значений из массива, изображенного выше, получим, например, бинарный двумерный массив:
Очевидно, данный этап включает в себя и кодирование. В самом деле, числовые значения напряжений Uij преобразованы в двоичные значения. Если вводится графическое изображение (рисунок), на этом работа сканера закончена. Получен растровый формат.
Распознавание символов
Рассмотрим, как решается эта задача в простейшем случае, когда сканер предварительно обучается распознавать символы того или иного шрифта.
В этом случае в сканер вводятся по каждому шрифту (с учетом стиля и размера символов) списки шаблонов символов в виде растровых решеток. Например, шаблон единицы, представленный растровой решеткой размером 10х10, изображен ниже слева, шаблон строчной латинской буквы l – справа:
Полученный после анализа бинарный массив сопоставляется с шаблонами из памяти сканера. Подсчитывается число совпавших растровых элементов, равных 1. Выбирается тот символ, для которого число совпавших растровых элементов максимально. Сравним изображение с левым изображением: число совпавших элементов – 14. Сравнение того же изображения с правым изображением дает число совпавших элементов – 13. Таким образом, введенный символ – 1.
Распознанный символ кодируется, например, в системе кодирования ASCII. Очевидно, и в случае восприятия информации техническим устройством происходит ее регистрация. При этом, как правило, используются машинные носители информации.
Обмен данными
При обмене данными можно выделить два основных типа процедур: процедуры передачи данных по каналам связи и сетевые процедуры, позволяющие осуществить организацию компьютерной сети.
Процесс обмена позволяет, с одной стороны, передавать данные между источником и получателем информации, а с другой – объединять информацию многих ее источников.
Процедуры передачи данных
ИС – источник сообщения. Он регистрирует (фиксирует) информацию на каком-либо носителе, в результате чего образуется сигнал. Может выполнять в целом первую фазу обращения информации, а также криптографическое кодирование. В роли ИС могут выступать сканеры, факсимильные аппараты, клавиатуры, компьютеры и т.д.
КИ – кодер источника. Выполняет эффективное кодирование информации в сигнале в случае необходимости. (Необязателен)
КК – кодер канала. На него возложены функции помехозащитного кодирования, если передаваемый сигнал подвержен помехам.
У – уплотнитель сигнала. Способствует передаче нескольких сигналов по одной линии связи ЛС. (Необязателен)
М – модулятор сигнала. Изменяет информационные характеристики сигналов-носителей, накладывая на него дискретный сигнал.
ЛС – линия связи – физическая среда (например, воздух, электрическое или магнитное поле) и технические средства в ней, который используются для передачи сигнала на расстояние.
ДМ – демодулятор. Выполняет выделение дискретного сигнала из сигнала-носителя. Имеет место в схеме только при наличии модулятора М.
В – устройство выделения уплотненного сигнала. Имеет место в схеме только при наличии уплотнителя У.
ДК – декодер канала. Выявляет и/или исправляет ошибки, допущенные при передаче сигнала по линии связи ЛС. Присутствует в схеме только при наличии кодера канала КК.
ДИ – декодер источника. Декодирует эффективные коды. Присутствует в схеме только при наличии кодера источника КИ.
ПС – получатель сообщения. В его роли может выступать компьютер, принтер, дисплей и т.д.
КС – канал связи.
Технически блоки модулятор (М) и демодулятор (ДМ) реализованы в одном устройстве, которое называется модем (МОдулятор-ДЕМодулятор).
Аналогично блоки кодеров (КИ и КК) и декодеров (ДИ и ДК) реализованы технически в одном устройстве, называемом кодек (КОдер-ДЕКодер).
Блоки уплотнитель У и блок выделения сигнала В образуют мультиплексор.