Шығынмен және шығынсыз ақпараттарды қысу әдістері

Кедергілерсіз арна арқылы ақпаратты жіберу. Егер кедергілерсіз байланыс арнасы арқылы Т ұзақтылығымен дискретті хабарлардың тізбегі берілсе, онда байланыс арнасы арқылы ақпаратты жіберу жылдамдығы:

(1)

мұнда I – хабарлама тізбегінде бар ақпарат саны.

Ақпаратты жіберу жылдамдығының шекті мәні кедергілерсіз байланыс арнаның өткізу мүмкіндігі деп аталады.

Хабардағы ақпараттың саны жағдайдың ықтималдығы тең кезінде максималды. Онда

(2)

Жалпы жағдай да, ақпаратты жіберу жылдамдығы хабардың статистикалық қасиеттері мен байланыс арналардың параметрлерінен байланысты.

Өткізу мүмкіндігі - ақпаратты жіберу жылдамдығынан байланысты емес байланыс арналардың сипаттамасы. Мөлшерлі түрде байланыс арнасының өткізу мүмкіндігі байланыс арнасы бір секундта жібере алатын ақпараттың екілік бірліктерінің максималды санымен өрнектеледі.

Байланыс арнасын тиімді қолдану үшін ақпаратты жіберу жылдамдығы байланыс арнасының өткізу мүмкіндігіне қарай жақынырақ болу керек. Егер байланыс арнасының кіруіне ақпараттың түсу жылдамдығы арнаның өткізу мүмкіндігінен асса, онда арна бойынша барлық ақпарат берілмейді.

Ақпарат көзі мен байланыс арнаның негізгі келісім шарты

(3)

Келісім хабарды сәйкес кодтау жолымен іске асырылады.

Егер арна кірісіне байланыс арнаның өткізу мүмкіндігіне тең энтропиясы бар хабар көзі қосылса, онда арна көзімен келісілді деп есептеледі.

Егер көздің энтропиясы арнаның өткізу мүмкіндігі аз болса, онда көз арнамен келісілмеген, яғни арна толық паидаланылмайды.

Статистикалық мағынада келісім статистикалық кодтау көмегімен жетеді. Ол жіберілетін хабардың энтропиясын жаңа тізбектегі символдар теңықтималды болатын кездегі шамаға дейін көтеруге мүмкіндік береді. Бұл кезде тізбектегі символдар саны қысқартылады. Нәтижесінде ақпарат көзі байланыс арнасымен келісіледі.

Кедергілермен арна арқылы ақпаратты жіберу. Кедергілермен арна арқылы ақпаратты жіберу кезінде хабарлар бұрмаланады және қабылдайтын жақ сол жіберілген хабарды алғанына сенім болмайды. Демек, хабар анық емес, оны қабылдап алғаннан кейін дұрыстық ықтималдығы бірге тең болмайды. Бұл жағдайда алынған ақпараттар саны кедергілерімен енгізілген анықсыздық шамасына дейін азаяды, яғни хабарды алуға дейін және одан кейінгі энтропияның айырмасы ретінде есептелінеді: , мұнда Н(і) — хабар көзінің энтропиясы; —қабылдағыш жақтың хабар энтропиясы.Сөйтіп, кедергілермен байланыс каналдары арқылы жіберу жылдамдығы

Криптографикалық кодтау. Бөгетке тұрақтылық кодтау.Ақпарат үздіксіз жəне дискретті болып бөлінеді.

Ақпараттық параметрлердің құрылымына байланысты сигналдар дискретті, үздіксіз жəне дискретті-үздіксіз болып бөлінеді. Дискретті хабарлар – уақыт аралығында біртіндеп ақпарат көзі құратын шектеулі элементтер жиынынан тұрады. Элементтер (символдар) жиынтығы ақпарат көзінің алфавитін құрайды. Үздіксіз хабарлар уақыт аралығында өзгеретін қандай да бір физикалық шамамен беріледі. Белгілі бір санаулы уақыт аралығында хабарлардың шектелген жиынын алу дискретизациялау (уақыт бойынша), кванттау (деңгей бойынша) арқылы жүзеге асырылады.

Дəстүр бойынша, бір символды кодтау үшін саны 1 байт болатын ақпаратты қолданады, яғни I=1байт=8бит. К мүмкін оқиғалардың санын жəне I ақпарат санын байланыстыратын формула көмегімен неше əртүрлі символдарды кодтауға болатынын есептеуге болады (символдар - мүмкін оқиғалар есептей отырып):

К = 2I = 28 = 256, яғни, мəтіндік ақпаратты өрнектеу үшін қуаттылығы 256 символ əліпби қолдануға болады. Кодтаудың мəні - əрбір символға 00000000-ден 11111111-ге дейінгі екілік кодты сəйкестікке қояды немесе 0-ден 255-ге дейінгі оған сəйкес ондық код.

Топтық кодтарға арналған және декодтаудың техникалық құралдары.Егер қара - ақ суреттемелер туралы айтсақ, онда 0- қара, 1- ақ.

Егер де 256 сұр түстің дамуы түріндегі нүктелердің қиыстыруы түрінде қарастырса (атап айтқанда осындай қазіргі кезде жалпыға танымал), онда сегіз разрядты екілік сан кез келген нүктенің жарықтығын кодтау үшін жеткілікті.

Түрлі-түстің модельдері.

256 түстің дамуы үшін ( əрбір нүкте 3 байтпен кодталады) ең аз мəндер RGB(0,0,0) қара түске сай болады, ал аққа - барынша көптер үлкен координаталар

(255,255,255) сəйкес. Түсті құраушының мəнінің байты неғұрлым көп болса, сол түс анағұрлым жарығырақ. Мысалы, қою көк (0,0,128) үш байтпен кодталады, ал ашық көк (0,0,255). Түрлі түсті графиканы өрнектеудің бірнеше режимі бар: А) толық түсті (TrueColor ); Б) High Color ; В) индекстік.

Толық түсті режимде əрбір құраушының жарықтығын кодтау үшін 256 мəннен қолданады (сегіз екілік разряд), яғни бір пиксель түсін кодтау үшін (RGB жүйесінде)

8*3=24 разряд жұмсау керек. Бұл 16,5 млн түсті бірмəнді анықтауға мүмкіндік береді. Бұл адам көзінің сезгіштігіне өте жақын.

CMYK жүйесінің көмегімен кодтағанда түрлі-түсті графиканы өрнектеу үшін 8*4=32 екілік разряд болуы керек.

High Color режимі - бұл 16- разрядты екілік сандардың көмегімен кодтау, яғни əрбір нүктені кодтау кезінде екілік разрядтар саны азаяды. Бірақ кодталған түстердің диапозоны өте көп азаяды

Бейнеленетін түстердің саны (К) жəне оларды кодтауға қажетті бит (а) саны арасындағы байланыс төмендегі формуламен табылады: К = 2а. Экранға шығарылатын бейненің екілік коды бейне жадыда сақталады. Бейне жады - электрондық энергияға тəуелді есте сақтайтын құрылғы. Бейне жады мөлшері дисплейдің айыру қабілетіне жəне түстердің сандарына байланысты. Бірақ оның ең аз көлемі бейненің бір кадры (бір бет) сыятындай анықталады, яғни айыру қабілеттінің пиксель кодының мөлшеріне көбейту нəтижесі ретінде: Vmin = M*N* a.

Сегіз түсті палитраның екілік коды.

Циклдық кодтар. Циклдық кодтарды техникалық жүзеге асыру.Амплитуда мəндерін кодтау үшін екілік кодтау принципін қолданады.

Дыбыстық сигнал электр күштерінің импульсінің тізбегі түрінде(екілік нольдер жəне бірліктер) көрсетілуі керек. Əдетте амплитуда мəндерінің 8,16-биттік немесе

20-биттік көрсетуін қолданады. Үздіксіз дыбыстық сигналдың екілік кодтауындаоны сигналдың дискретті деңгейінің тізбегімен ауыстырады. Кодтау сапалығы

дискретидациялау(бірлік уақыттағы сигнал деңгейін өлшеу саны) жиілігіне байланысты. Дискредитациялау жиілігін өсіргенде ақпараттың екілік өрнектеуінің дəлдігі де өседі. 8кГц жиілікте (секундына өлшеулердің саны 8000) семплирленген дыбыстық сигналдың сапасы радиотрансляциялау сапасына сəйкес келеді, ал 48 кГц жиілікте(секундына өлшеулердің саны 48000) аудио-CD дыбысының сапасына сəйкес келеді.

Егер 8-биттік кодтауды қолданса, онда цифрлық құрылғының динамикалық диапозонынан (28=256) аналогтық сигнал амплитуда өзгеруінің дəлдігі 1/256 дейін жетуге болады.

Егер дыбыстық сигнал амплитудаларының мəндерін көрсету үшін 16-биттік кодтауды қолданса, онда өлшеу дəлдігі 256-ге өседі.

Қазіргі кездегі түрлендіргіштерде сигналдың 20-биттік кодтауын қолдану қабылданған, дыбыстың жоғарысапалы цифрлеуін алуға мүмкіндік береді.

К=2a формуласын еске түсіреміз. Мұндағы К-дыбыстардың əралуан саны(сигналдың əртүрлі деңгейлерінің немесе күйінің саны), дыбысты а битпен кодтау арқылы алуға болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Кодтау дегеніміз не?

2. Кодтау теориясында Шеннон қанда маңыздылықты орнатты?

3. АЖ ақпарат қалай түрлендіріледі?

4. Кодтау тиімділігін қалай өлшейді?

5. Неге кодтаудың көп түрі кездеседі?