Clasificarea și reprezentarea modelului de semnale

Definiții și descrierea semnalelor

Prin semnal se înțelege un proces fizic, care transportă un mesaj oricărui eveniment sau stare a obiectului și procedând în spațiu și timp, și care acoperă o gamă spectrală specifică de lungimi de undă m. E. este materialul (fizice) mesajelor formă de reprezentare pentru transmisia pe un canal. În canalele reale de comunicare (KPS), în funcție de natura fizică a transportatorului de semnal, există:







  • Dispozitivele electromagnetice și, în special, cele optice sau radioelectronice,
  • Suporturi acustice,
  • Purtătorii mecanici,
  • Transportoare electrice.

Cantitatea fizică (parametrul de bază), asociată într-un anume fel cu mesajul transmis, care determină natura semnalului și care depinde de coordonatele și timpul spațial, poate fi:

  • Rezistența câmpului electric în valul electromagnetic U e l k \, \!>,
  • Luminozitatea L sau, respectiv, iluminarea E în spațiul obiectelor și imaginilor,
  • Fluxul de radiații,
  • Stresul,
  • curent
  • Acuzația,
  • Presiune în undă acustică.

În studiile teoretice, indiferent de natura fizică a semnalului, se vorbește de reprezentarea sa matematică (modelul semnalului structural) sub forma, în general, a funcției vectoriale S (x, Y.Z. # x3bb;. t) coordonatele spațiale, lungimea de undă și timpul. Această funcție determină legea schimbării în cantitatea fizică a semnalului real, identificată cu semnalul însuși. Transformarea mesajului original de la obiect într-un semnal electromagnetic sau acustic se realizează ca urmare a:

  • emisie,
  • reflecție
  • trecerea radiației.
  • amplitudinea (intensitatea),
  • frecvență,
  • fază
  • durată
  • lățimea spectrului,
  • timpul de întârziere,
  • direcția de propagare a undelor,
  • parametrii de polarizare.

O astfel de transformare poate fi încorporată atât în ​​procesul propriu-zis al funcționării obiectului cât și în rezultatul modulației (controlului) semnalului. Caracteristica principală a procesului de modulare este gradul de corespondență dintre schimbarea parametrului de semnal și semnalul modulativ. Semnalele pot fi convertite de la un tip la altul, mai convenabil, fără a schimba mesajul pe care îl transmit pentru următoarele:

  • transmisie;
  • prelucrare;
  • de management;
  • afișare;
  • stocarea sau schimbarea țintită a informațiilor disponibile în mesaj. În subsistemele KPS, o astfel de transformare specifică (tipică) este transformarea semnalului spațial-timp într-un semnal temporar (în special electric) și invers.

În funcție de forma funcției S (x, Y. Z. # x3bb;. t). care descrie procesul fizic de transmitere sau conversie a mesajelor, se pot distinge următoarele clase de semnale:

  1. Dimensiuni arbitrare și coordonate continue;
  2. sunt arbitrare în magnitudine și discrete în coordonate;
  3. Cuantificate în magnitudine și coordonate continuu;
  4. Cuantificate în magnitudine și coordonate discrete.
  1. Semnalele primei clase sunt denumite uneori semnale analogice. sau continuu. deoarece se presupune că acestea sunt date pe un set nesemnificativ (continuu) de puncte spațio-temporale. În mărime, ei iau orice valoare într-un anumit interval, dar pot avea discontinuități. Este obișnuit să apelați astfel de semnale semnalele spațiu-timp continue.
  2. Semnalele celei de-a doua clase includ semnale date pentru valorile discrete ale argumentelor, adică pe un set numeric de puncte spațiu-timp. Astfel de semnale se numesc semnale discrete. Deoarece magnitudinea semnalului poate lua orice valoare, termenul discret caracterizează modul în care acesta este setat pe axele spațiu-timp. În acest caz, transformarea unui mesaj discret într-un semnal discret se numește codificare.
  3. Clasa a treia constă din semnale cuantificate în nivel. Ele sunt date în toate punctele de timp spațial, dar ele pot lua doar valori discrete.
  4. În cea de a patra clasă de semnale, cuantificarea este utilizată în scopul prelucrării electronice a semnalelor ulterioare în formă digitală prin intermediul codării digitale. Nivelurile semnalului sunt numerotate cu numere cu un număr finit de cifre, astfel încât mesajul să devină o secvență de numere binare codate. Prin urmare, semnalul cuantificat în nivel și discret în coordonate se numește digital.






Astfel se disting următoarele: 1) continuu; 2) discret; 3) cuantizată; și 4) semnale digitale. În acest caz, termenul discret este aplicat discretizării prin coordonate. Discretizarea pe niveluri se numește cuantizare. În descrierea formală a semnalelor, cele două caracteristici cele mai comune sunt distinse în primul rând:

  • un set de valori pe care semnalele le pot primi;
  • un set de valori pe care reprezentările matematice (formulele) le pot lua.

În urma acestui lucru, următoarea clasificare a semnalelor va fi prezentată mai jos (pentru clasificare pot fi utilizate diferite criterii, deci este posibil să se ia în considerare diferite clase de semnale).

Semnale spațiale și de timp

  • Semnalul spațial depinde doar de coordonatele spațiale. Cel mai frecvent utilizat semnal bidimensional. Modelul este S (x, Y).
  • Semnalul de timp depinde doar de timpul. Modelul este F (t)

Semnale finite și infinite

  • Un semnal finit - setul de valori ale coordonatelor este limitat.
  • Semnal infinit - un set de valori ale coordonatelor este nelimitat.

Analogice, continue, discrete, cuantificate, semnale digitale

  • Semnalul semnal analogic și argumentele sale iau valori continue pe axele numerice ale coordonatelor și valorilor.
  • Un semnal discret - argumentele semnalului iau doar un set de valori numerice.
  • Un semnal cuantificat este un semnal care ia un set de valori numeric.
  • Un semnal digital este un semnal discret, cuantificat.

Semnale deterministe (regulate) și aleatoare (nedeterministe)

  • Un semnal determinist (regulat) este un semnal care poate fi specificat de dependențele funcționale exacte ale coordonatelor spațiale și ale timpului.
  • Un semnal aleator este un semnal care nu poate fi descris prin relații matematice precise. Aceste semnale sunt considerate ca valori selective sau realizări dintr-un anumit ansamblu de semnale, iar descrierea matematică nu este pentru fiecare semnal individual (care este o variabilă sau funcție aleatorie), ci pentru un ansamblu (proces) ca întreg. Aceste semnale sunt descrise nu prin expresii exacte, ci prin caracteristici medii.

Semnal spațial, transformat în KPS electronic și optic-electronic

  • În cazul semnalelor coerente, vectorul intensității câmpului electric într-un val electromagnetic, numit vectorul electric pentru scurt, V / m, a este deplasarea electrică, Кл / м, 2.
  • În cazul semnalelor incoerente oriunde în amplitudinea undei electromagnetice și direcția fluxului de energie electrică pe unitatea de timp printr-o unitate de suprafață normală la fluxul, este definit Umov - Poynting .żn valoare electrodinamica clasică, în medie în timp. W / m 2. Acest vector se numește intensitatea I p (x. Y). și anume densitatea de suprafață a fluxului radiant în punctul respectiv
(x, y) (1.1)

Rețineți că, în practică, împreună cu densitatea de suprafață a fluxului radiant, densitatea spațială-angulară sau forța de radiație J ( # x398; ). În fotometrie se numește puterea luminii [W / ff].

Semnal spațial, transformat în KPS electronic și optic-electronic

  • Presiunea sonoră, adică presiunea variabilă în mediu, cauzată de vibrațiile acustice. Valoarea maximă a presiunii acustice variabile (amplitudinea presiunii) poate fi calculată prin amplitudinea oscilației particulelor: P = 2 # x3c0; f # x3c1; c A. unde P este presiunea acustică maximă (amplitudinea presiunii); f este frecvența; c - viteza propagării ultrasunetelor; # x3c1; - densitatea mediului; A este amplitudinea vibrației particulelor mediului. La o distanță de jumătate din lungimea de undă ( # x3bb; / 2) valoarea amplitudinii presiunii din pozitiv devine negativă, adică diferența de presiune la două puncte distanțate unele de altele de ( # x3bb; / 2) calea de propagare a undelor, este egală cu 2 P. Pentru a exprima presiunea acustică în Pascal folosite unități SI (Pa), egală cu presiunea într-un newton pe metru pătrat (N / m2). Presiunea sonoră în sistemul GHS este măsurată în dynes / cm2; 1 dyne / cm2 = 10 Pa -1 = 10 -1 N / m 2. În plus față de aceste unități folosesc adesea Unități de presiune comune - atmosferă (atm) și atmosfera tehnică (atm), cu 1 atm = 0,98 # x22c5; 10 6 dynes / cm2 = 0,98 # x22c5; 10 5 N / m 2. Uneori se folosește o unitate numită bara sau microbar (bara acustică); 1 bar = 10 6 dynes / cm2.
  • În cazul semnalelor acustice incoerente în orice punct al undelor acustice, magnitudinea și direcția fluxului de energie electrică pe unitate de timp printr-o zonă unitară normală cu debitul este determinată de vectorul Umov-Poynting. Valoarea medie pe timp a acestui vector se numește intensitatea I p (x, Y) [W / m 2], adică densitatea de suprafață a fluxului acustic la punctul (x, y).

Modele de imagini digitale adoptate în tehnologia informatică

  1. Model bitmap alb-negru. Fiecare pixel este atribuit 1 bit-0, dacă culoarea este albă și 1, dacă culoarea negru este un bitmap
  2. Imagini în haltă. (în nuanțe de gri) Pixelul imaginii de tip semnturon este codificat cu 8 biți (1 octet). Adâncimea de culoare a acestei imagini este de 8 biți, fiecare pixel poate lua 256 valori diferite. Valorile luate de pixeli se numesc scala gri. Are 256 gradări de culoare gri.
  3. Culoare indexată. Primele monitoare color au lucrat cu o gamă de culori limitate. Acestea au fost codate fie 4 biți (16 culori), fie 8 (256 culori). Astfel de culori sunt numite culori indexate. Culorile indexate sunt de obicei codificate cu 4 sau 8 biți sub formă de tabele de culori. De exemplu, mediul grafic din Windows 95 acceptă o tabelă de culoare de 8 biți / pixel.
  4. Imagini full-color. Acestea includ modele cu o adâncime de culoare de cel puțin 24 octeți pe pixel (nu mai puțin de 16,7 milioane de nuanțe). Prin urmare, acestea sunt uneori numite True Color (culoare adevărată). Volumul de biți al fiecărui pixel este distribuit în funcție de componentele de culoare. Fiecare culoare este codificată cu 8 biți. Componentele de culoare, de obicei, în programe sunt organizate sub formă de canale, afișare combinată a canalelor și determină culoarea imaginii. Astfel de modele includ: RGB, CMYK și altele.






Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: