Jel (informatika)
 |
Ezt a szócikket egy, a témában jártas személynek vagy szakértőnek át kellene olvasnia, ellenőriznie a szövegét, tartalmát – részletek a cikk vitalapján. (2006 májusából) |
Az információelméletben egy jel a kommunikációs csatorna állapotainak egy sorozata, amelyet üzenetté lehet dekódolni. Egy kommunikációs rendszerben, egy küldő kódol egy üzenetet jelekké, amelyet a kommunikációs csatorna segítségével a vevőnek el lehet juttatni. Például a "Volt egy török, Mehemed" szavakat mondjuk a telefon mikrofonjába. A telefon a hangokat elektromos feszültség jelekké alakítja. A telefon az elektromos jeleket telefonhálózat segítségével a vevő telefonjába továbbítja, ahol az visszaalakul hanggá.
Az információelmélet mind a folyamatos jeleket analóg jelek, mind pedig diszkrét jeleket vagy a kvantált jeleket, amelyeket közösen digitális jeleknek nevezünk. A jelek által hordozott információt, függetlenül attól, hogy azt analóg vagy digitális jelek hordozzák, mérhetjük akár másodperc, akár átvitt szimbólum alapon is.
Az információelmélet szerint az üzenetet egy sztohasztikus folyamat generálja, és az átvitt jel pedig az üzenet statisztikai jellemzőiből származik.
Általánosabb megfogalmazással, ha valamilyen fizikai rendszerből valamilyen hatás indul ki, amely szétterjed, és ez matematikailag leírható egy függvénnyel vagy egy számsorozattal, akkor jelről beszélhetünk. A jelanalízis a jel egy rá jellemző mennyiséggel való leírása, ami matematikailag az a következőket jelenti:
- A jelet leíró függvényt vagy számsorozatot leképezzük egy másik függvényre vagy számsorozatra, amely a jel tipikus tulajdonságait különösen jól felismerhetővé teszi, és ez a leképezés bizonyos információvesztéssel járhat.
A jelanalízis invertálását, vagyis a kiindulási jel visszanyerését jelszintézisnek nevezzük.
Tartalomjegyzék |
Analóg és digitális jelek [szerkesztés]
Két fő jeltípust különböztetünk meg: az analóg és digitális jelet. Röviden, a két jeltípus közötti különbséget úgy határozhatjuk meg, hogy a digitális jelek a következőkben meghatározott diszkrét és kvantált jellemzőkkel bírnak, míg az analóg jeleknek nincsen ilyen jellemzőjük.
Diszkretizálás [szerkesztés]
Alapvető különbség a két jeltípus között a folytonos és a diszkrét idő. Matematikai értelemben, a folytonos időtartományban (angol rövidítése CT – continuous time) egy jel a valós számok halmaza, míg a diszkrét időtartományban a jel egész, integer számok halmaza. Ezek az egészek jellemzik a jel természetét.
A diszkrét idejű (angol rövidítések DT – discret time) jelek gyakran a CT jelekkel kapcsolatosan is felmerültek. Például, egy érzékelő kimenetén az adatok folytonosak, de ezt a folytonos adatfolyamot nem lehet digitálisan rögzíteni, ezért diszkrét jelekkel kell azokat "helyettesíteni" (közelíteni). A számítógépek és más digitális eszközök korlátaik miatt diszkrét időtartományt használnak.
Kvantálás [szerkesztés]
Ha egy jelet számok sorozataként ábrázolunk, akkor nincs lehetőség annak nagy pontosságú ellenőrzésére – a sorozat minden eleme véges számú számjegyből áll. Ennek eredményeként a jel értékeinek egy véges halmazhoz kell tartozniuk; más szavakkal: a jel kvantált (lásd még Analóg).
Példák jelekre [szerkesztés]
- Mozgás. Egy jelet a gyakorlatban gyakran jellemez valamiféle mozgás, – például a porszemek mozgása egy zárt térben – ami egy egydimenziós jel (idő dimenzióban), de a mozgás tartománya általában háromdimenziós.
- Hang. Mivel egy hang egy közeg (például levegő) rezgése, a hanghoz bármelyik időpillanatban hozzárendelhetünk egy nyomás értéket, a hang jel analóg jel.
- CD-k (Kompakt diszk). A CD-k diszkrét jelekkel megjelenített hangot tartalmaznak, amelyet másodpercenként 44 100-szer vett minta alapján rögzítettek. Minden minta tartalmazza a jobb- és bal hangcsatorna jelét (mivel a CD-kre sztereó hangot rögzítenek).
- Képek. Egy kép minden pontjához egy színérték van hozzárendelve. Mivel ezek a pontok a síkban fekszenek, a tartomány kétdimenziós. Ha a kép egy fizikai objektum, mondjuk egy festmény, akkor ezek folyamatos jelek. Ha a kép egy digitális kép, akkor diszkrét jelek. A kép pontjait gyakran reprezentálják egy, az alapszínek különböző intenzitású összegéből álló értékkel, ekkor az ábrázolás háromdimenziós vektorokkal történik.
- Videok. Egy videojel valójában képek sorozata. Egy pont a videóban a kétdimenziós helyével, és az idő szerinti előfordulásával azonosítható, így egy videojel háromdimenziós tartomány.
- Biológiai membrán potenciálok. A biológiai jelek inkább elektromos potenciálok ("feszültségek"). Nagyon nehéz a tartományukat meghatározni. Néhány sejt vagy organizmus azonos membrán potenciál küszöbbel rendelkeznek; a neuronok különböző pontokon különböző pontenciálokkal rendelkeznek. Ezek a jelek nagyon kis energiával rendelkeznek, és mérésükkel az elektro-fiziológia foglalkozik.
Frekvencia analízis [szerkesztés]
A jelek frekvencia tartománybeli viselkedésének elemzésére szolgál a jel frekvencia spektrumának elemzése. A technika mind az analóg, mind a diszkrét jelekre alkalmazható.
Entrópia [szerkesztés]
A jel egy másik, nagyon fontos tulajdonsága (éppen statisztikai jellemzői miatt) az entrópia vagy információ tartalom.
