Электронные средства сбора, обработки и отображения информации
Оглавление
- Введение
- Информация и ее мера
- Форма представления информации
- Мера количества информации
- Кодирование информации
- Общие понятия и определения. Цели кодирования
- Оптимальное кодирование
- Помехоустойчивое кодирование
- Передача информации по каналам связи
- Общие сведения о каналах связи
- Виды двоичных сигналов
- Каналы передачи данных с электрическими линиями
- Оптические каналы передачи данных
- Управление физическим каналом
- Общая характеристика средств воспроизведения и отображения информации
- Назначение СОИ
- Информация, подлежащая воспроизведению и отображению
- Способы представления информации в наглядном виде
- Классификация средств воспроизведения и отображения информации
- Основные характеристики средств воспроизведения и отображения информации
- Дискретные индикаторы
- Классификация и определения
- Газоразрядные индикаторы
- Электролюминесцентные индикаторы
- Полупроводниковые индикаторы
- Жидкокристаллические индикаторы
- Электрофоретические индикаторы
- Средства отображения информации с электронно-лучевыми индикаторами
- Классификация СОИ на ЭЛТ
- Формирование знаков на экране ЭЛТ
- Средства отображения информации коллективного пользования
- Состав СОИ коллективного пользования
- Принцип построения и характеристики больших экранов
- Видеопреобразователи БЭ с электронно-лучевой трубкой
- Видеопреобразователи с промежуточным носителем информации
- Светоклапанные видеопреобразователи БЭ
- Видеопреобразователи на управляемых транспарантах с жидкими кристаллами
- Мнемосхемы
- Лазерные средства отображения информации
- Речевые средства диалога человека с техническими средствами
- Метод прямого кодирования — восстановления речевых сигналов
- Синтез речи на основе методов цифрового моделирования голосового тракта
- Формантный синтез
- Фонемный цифровой синтез
- Кодирование речи коэффициентами линейного предсказания (КЛП)
- Вопросы инженерной психологии
- Инженерная психология и ее роль при разработке СОИ
- Психофизиологические требования к системам отображения информации
- Моторные компоненты действия оператора
- Эргономические характеристики систем отображения информации
- Организация рабочего места оператора в АСУ
- Контрольные вопросы
- Контрольные этапы и их максимальный рейтинг
- Индивидуальное задание №1
- Индивидуальное задание № 2
- Лабораторная работа № 1 «Исследование частотных модуляторов-демодуляторов систем передачи дискретной информации»
- Введение
- Модуляция носителей информации
- Дискретный канал с частотной модуляцией
- Частотные модуляторы
- Частотные демодуляторы
- Программа лабораторной работы
- Содержание отчета по лабораторной работе
- Контрольные вопросы
- Рекомендуемая литература
- Приложение 1
- Приложение 2
- Приложение 3
- Лабораторная работа №2 Исследование кодеров и декодеров последовательных асинхронных систем передачи информации двоичными однополярными сигналами
- Введение
- Последовательная асинхронная передача данных
- Программа лабораторной работы
- Содержание отчета по лабораторной работе
- 5 Контрольные вопросы
- 6 Рекомендуемая литература
- Приложение
- Лабораторная работа №3 Исследование пакета программ компьютерной мультипликации системы AUTODESK ANIMATOR
- 1 Введение
- Работа с системой
- Мультипликация
- Создание мультипликации методом полиморфных преобразований
- Оптические эффекты
- 6 Цвет
- Матрица
- Текст и мультипликация текста
- Вспомогательное средство MASK
- Пример мультипликации текста
- Полиморфные преобразования в мультипликации
- Панель OPTICS
- Другие возможности панели OPTICS
- Опция PATH
- Вращение
- Вращение и масштабирование
- Вращение, масштабирование и маршрут
- Композиция и соединение
- Программа работы
- Содержание отчета
- Контрольные вопросы
- Список литературы
- Приложение
- Методические указания по курсовому проектированию
- Введение
- Основные этапы курсового проектирования
- Рейтинговая раскладка курсового проекта
- Варианты заданий на курсовое проектирование
- Связь систем сбора информации с ЭВМ верхнего уровня
- Примеры творческих экзаменационных заданий
- Пример выполнения индивидуального задания №1
- 1 Техническое задание
- 2 Введение
- 3 Разработка структурной схемы УЗО и программного модуля
- 4 Заключение
- Список использованных сокращений
- Литература
Способы представления информации в наглядном виде
Существует много способов представления информации визуально. Для упрощения и запоминания информации оператором при визуальных способах часто используют специальные символы, если объект имеет характерные изобразительные формы.
Деятельность оператора ограничивается тем, что он имеет дело не с реальными объектами, а с информационными моделями реальных объектов. Физической реализацией информационной модели, предназначенной для зрительного восприятия, является информационное поле средств воспроизведения.
Информационное поле — это находящаяся в поле зрения оператора часть пространства, предназначенная для передачи информации, представленной совокупностью оптических образов.
Все сообщения, поступающие на средства воспроизведения информации, кодируются, т.е. всему сообщению или отдельным его частям присваивается определенный символ.
Различают три основные группы символов: геометрические, физические и цифровые.
Геометрические выражают значение какого-либо фактора длиной линии, расстоянием между двумя точками или углом. Они используются и для воспроизведения трехмерной информации.
Физические отображают значения параметров физическим состоянием носителя информации. В качестве физической символики используются: интенсивность одноцветной окраски участков поверхности носителя — тонография; степень почернения светочувствительного материала — фотография; интенсивность свечения люминесцентного вещества — люминография; величина электрического потенциала в точках наэлектризованного диэлектрика — электроннография; цвет окраски участков поверхности носителя — колография; величина магнитной индукции в элементах намагниченного носителя — феррография.
Знаковые (цифровые) символы отображают цифры, буквы и условные знаки, их сочетания, соответствующие системам счисления.
Для кодирования информации применяется ряд способов: например изменение формы, цвета и размера знаков; положения и ориентации знаков на информационном поле; яркости свечения.
В табл. 4.1 приведено примерное количество градаций кодов, при котором возможно независимое опознание каждой градации при различных способах кодирования.
буквенно-цифровая с пунктуацией
Частота мигания или
Тип линии (из точек, тире)
Фокусировка или искажения
Применяют три основных способа: 1) буквенно-цифровой; 2) в виде специальных условных знаков; 3) с помощью линий, площадей, геометрических фигур.
Буквенно-цифровой способ представления информации широко распространен, как наиболее привычный и удобный для восприятия. Символы кода (буквы, цифры) объединяются в более сложные кодовые группы (слова, числа, таблицы), которые отображают действительные предметы или отвлеченные понятия.
Способ представления информации в виде специальных условных знаков применяют для упрощения понимания и запоминания информации при визуальных способах. При этом часто используют специальные символы, особенно тогда, когда воспроизводимое понятие или объект имеют характерные изобразительные формы. Этот способ удобен для восприятия логических взаимосвязей отдельных элементов систем, для отображения решения, состояния управляемых объектов, типов объектов. Максимальное число различных символов ограничивается памятью оператора. Для облегчения восприятия информации в условиях кратковременного воспроизведения быстроменяющейся обстановки используются символы различных цветов, частот мерцаний и яркостей.
Способ представления информации с помощью линий, площадей, геометрических фигур применяют тогда, когда некоторые виды информации невозможно отобразить на визуальных индикаторах с помощью буквенно-цифровых знаков или символов. Так, авиалинии, изотермы, дороги, топографические контурные линии, графики функций, метеорологические карты лучше всего воспроизводить прочерчиванием линий.
Часто возникает необходимость воспроизводить площади, геометрические фигуры: для обозначения болот, участков выпадения вредных осадков, районов действий, различных участков на картах и графиках.
Информационные поля могут строиться в виде: текста, таблиц, условных знаков на картах, схем, экранов, сетевых графиков, функциональных графиков, диаграмм, гистограмм и т.д.
Целесообразность использования того или иного вида кодирования определяется видом информации.
Источник
Способы представления отображения информации
Воспринимая информацию с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме.
Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать с помощью нот. Образы, навеянные все той же мелодией, поэт может воплотить в виде стихотворения, хореограф выразить танцем, а художник — в картине.
Для этого вы пользуетесь визуальными средствами представления информации: числами, таблицей, рисунком.
Таким образом, информацию можно представить в различной форме:
- знаковой письменной, состоящей из различных знаков, среди которых принято выделять:
- символьную в виде текста, чисел, специальных символов (на
пример, текст учебника); - графическую (например, географическая карта);
- табличную (например, таблица записи хода физического эксперимента);
- в виде жестов или сигналов (например, сигналы регулировщика
дорожного движения); - устной словесной (например, разговор).
- в виде жестов или сигналов (например, сигналы регулировщика
Форма представления информации очень важна при ее передаче: если человек плохо слышит, то передавать ему информацию в звуковой форме нельзя; если у собаки слабо развито обоняние, то она не может работать в розыскной службе. В разные времена люди передавали информацию в различной форме с помощью: речи, дыма, барабанного боя, звона колоколов, письма, телеграфа, радио, телефона, факса. Независимо от формы представления и способа передачи информации, она всегда передается с помощью какого-либо языка.
На уроках математики вы используете специальный язык, в основе которого — цифры, знаки арифметических действий и отношений. Они составляют алфавит языка математики. На уроках физики при рассмотрении какого-либо физического явления вы используете характерные для данного языка специальные символы, из которых составляете формулы. Формула — это слово на языке физики.
На уроках химии вы также используете определенные символы, знаки, объединяя их в «слова» данного языка.
Существует язык глухонемых, где символы языка — определенные знаки, выражаемые мимикой лица и движениями рук.
Основу любого языка составляет алфавит — набор однозначно определенных знаков (символов), из которых формируется сообщение. Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные. Алфавит естественных языков зависит от национальных традиций. Формальные языки встречаются в специальных областях человеческой деятельности (математике, физике, химии и т. д.). В мире насчитывается около 10 000 разных языков, диалектов, наречий. Многие разговорные языки произошли от одного и того же языка. Например, от латинского языка образовались французский, испанский, итальянский и другие языки.
Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена информация.
В процессе развития человеческого общества люди выработали большое число языков. Примеры языков:
- · разговорные языки (в настоящее время в мире их насчитывают более 2000);
- · языки мимики и жестов;
- · языки чертежей, рисунков, схем;
- · языки науки (математики, химии, биологии и т.д.);
- · языки искусства (живописи, музыки, скульптуры, архитектуры и т.д.);
- · специальные языки (азбука Брайля для слепых, азбука Морзе, Эсперанто, морской семафор и т.д.);
- · алгоритмические языки (блок-схемы, языки программирования).
Язык –– это знаковая система, используемая для целей коммуникации и познания. Основой большинства языков является алфавит – набор символов, из которых можно составлять слова и фразы данного языка.
- · набором используемых знаков;
- · правилами образования из этих знаков таких языковых конструкций, как “слова”, “фразы” и “тексты” (в широком толковании этих понятий);
- · набором синтаксических, семантических и прагматических правил использования этих языковых конструкций.
Все языки можно разделить на естественные и искусственные.
Естественными называются “обычные”, “разговорные” языки, которые складываются стихийно и в течение долгого времени. История каждого такого языка неотделима от истории народа, владеющего им. Естественный язык, предназначенный, прежде всего, для повседневного общения, имеет целый ряд своеобразных черт:
- · почти все слова имеют не одно, а несколько значений;
- · часто встречаются слова с неточным и неясным содержанием;
- · значения отдельных слов и выражений зависят не только от них самих, но и от их окружения (контекста);
- · распространены синонимы (разное звучание — одинаковый смысл) и омонимы (одинаковое звучание — разный смысл);
- · одни и те же предметы могут иметь несколько названий;
- · есть слова, не обозначающие никаких предметов;
- · многие соглашения относительно употребления слов не формулируются явно, а только предполагаются и для каждого правила есть исключения и т.д.
Основными функциями естественного языка являются:
- · коммуникативная (функция общения);
- · когнитивная (познавательная функция);
- · эмоциональная (функция формирования личности);
- · директивная (функция воздействия).
Искусственные языки создаются людьми для специальных целей либо для определенных групп людей: язык математики, морской семафор, язык программирования. Характерной особенностью искусственных языков является однозначная определенность их словаря, правил образования выражений и правил придания им значений.
Любой язык –– и естественный и искусственный –– обладает набором определенных правил. Они могут быть явно и строго сформулированными (формализованными), а могут допускать различные варианты их использования.
Формализованный (формальный) язык –– язык, характеризующийся точными правилами построения выражений и их понимания. Он строится в соответствии с четкими правилами, обеспечивая непротиворечивое, точное и компактное отображение свойств и отношений изучаемой предметной области (моделируемых объектов).
В отличие от естественных языков формальным языкам присущи четко сформулированные правила семантической интерпретации и синтаксического преобразования используемых знаков, а также то, что смысл и значение знаков не изменяется в зависимости от каких-либо прагматических обстоятельств (например, от контекста).
Большинство формальных языков (созданных конструкций) строится по следующей схеме. сначала выбираетсяалфавит, или совокупность исходных символов, из которых будут строиться все выражения языка; затем описываетсясинтаксис языка, то есть правила построения осмысленных выражений. Буквами в алфавите формального языка могут быть и буквы алфавитов естественных языков, и скобки, и специальные знаки и т.п. Из букв, по определенным правилам можно составлять слова и выражения. Осмысленные выражения получаются в формальном языке, только если соблюдены определенные в языке правила образования. Для каждого формального языка совокупность этих правил должна быть строго определена и модификация любого из них приводит чаще всего к появлению новой разновидности (диалекта) этого языка.
Формальные языки широко применяются в науке и технике. В процессе научного исследования и практической деятельности формальные языки обычно используются в тесной взаимосвязи с естественным языком, поскольку последний обладает гораздо большими выразительными возможностями. В то же время формальный язык является средством более точного представления знаний, чем естественный язык, а следовательно, средством более точного и объективного обмена информацией между людьми.
Формальные языки часто конструируются на базе языка математики. Веком бурного развития различных формальных языков можно считать XX век.
С точки зрения информатики, среди формальных языков наиболее значительную роль играют формальный язык логики(язык алгебры логики) и языки программирования.
Возникновение языков программирования приходится на начало 50-х годов XX века.
Языков программирования и их диалектов (разновидностей) насчитывается несколько тысяч. Классифицировать их можно по-разному. Некоторые авторы разбивают все многообразие языков программирования на процедурные и декларативные. В процедурных языках преобразование данных задается с помощью описания последовательности действий над ними. В декларативных языках преобразование данных задается посредством описания отношений между самими данными. Согласно другой классификации, языки программирования можно разделить на процедурные, функциональные, логические, объектно-ориентированные. Однако любая классификация несколько условна, поскольку, как правило, большинство языков программирования включает в себя возможности языков разных типов.Особое место среди языков программирования занимают языки, обеспечивающие работу систем управления базами данных (СУБД). Часто в них выделяют две подсистемы: язык описания данных и язык манипулирования
Теория кодирования – это раздел теории информации, связанный с задачами кодирования и декодирования сообщений, поступающих к потребителям и посылаемых из источников информации.
Теория кодирования близка к древнейшему искусству тайнописи – криптографии. Над разработкой различных шифров трудились многие известные ученые: философ Ф. Бэкон, математики Д.Кардано, Д. Валлис. Одновременно с развитием методов шифровки развивались приемы расшифровки, или криптоанализа.
В середине ХIХ в. ситуация изменилась. Изобретение телефона и искрового телеграфа поставило перед учеными и инженерами проблему создания новой теории кодирования. Первой ориентированной на технику системой кодирования оказалась азбука Морзе, в которой принято троичное кодирование (точка, тире, пауза).
Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.
Двоичный алфавит состоит из двух цифр 0 и 1.
Цифровые ЭВМ (персональные компьютеры относятся к классу цифровых) используют двоичное кодирование любой информации. В основном это объясняется тем, что построить техническое устройство, безошибочно различающее 2 разных состояния сигнала, технически оказалось проще, чем то, которое бы безошибочно различало 5 или 10 различных состояний.
К недостаткам двоичного кодирования относят очень длинные записи двоичных кодов, что затрудняет работу с ними.
ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ СИМВОЛЬНОЙ (ТЕКСТОВОЙ) ИНФОРМАЦИИ
Основная операция, производимая над отдельными символами текста — сравнение символов.
При сравнении символов наиболее важными аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.
Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.
Таблица перекодировки — таблица, содержащая упорядоченный некоторым образом перечень кодируемых символов, в соответствии с которой происходит преобразование символа в его двоичный код и обратно.
Наиболее популярные таблицы перекодировки: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.
Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.
Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.
В настоящее время большая часть пользователей при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др.
Традиционно для того чтобы закодировать один символ используют количество информации равное 1 байту, т. е. I = 1 байт = 8 бит. При помощи формулы, которая связывает между собой количество возможных событий К и количество информации I, можно вычислить сколько различных символов можно закодировать (считая, что символы — это возможные события):
т. е. для представления текстовой информации можно использовать алфавит мощностью 256 символов.
Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.
Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ — 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой кодировке. Наглядно это можно представить в виде фрагмента объединенной таблицы кодировки символов.
Одному и тому же двоичному коду ставится в соответствие различные символы.
| Двоичный код | Десятичный код | КОИ8 | СР1251 | СР866 | Мас | ISO |
| 11000010 | 194 | б | В | — | — | Т |
