Добавлен: 26.06.2023
Просмотров: 96
Скачиваний: 3
3. следует принимать во внимание программы для работы с этими форматами. В плане чтения всё просто – все современные ГИС-системы позволяют читать все три формата. С кодированием несколько сложнее – есть программы специализированные, например – GeoExpress фирмы LizardTech, который предназначен для кодирования в формате MrSID. Есть и программы универсальные, например Erdas Imagine корпорации Intergraph.
3 Методы специального кодирования данных с ограничением длины поля записи
При воспроизведении данных, записанных на носитель записи, сигналы данных как в ВЗУ (внешнее запоминающее устройство) на оптических дисках, так и в ВЗУ на магнитных дисках претерпевают искажения, обусловленные ограниченной разрешающей способностью системы головка – диск.
Критерием этой разрешающей способности является длительность одиночного импульса воспроизведения, которая обычно превышает длительность синхротакта, в результате чего происходит межсимвольная интерференция (МСИ) и суммарный (результирующий) сигнал данных имеет амплитудные и временные искажения.
Искажения сигнала воспроизведения за счет МСИ состоят в непостоянстве амплитуды сигнала и сдвиге во времени пиков сигнала от их номинальной позиции, соответствующей позиции «единичного» элемента сигнала записи.
При воспроизведении данных, записанных на носитель, решается задача идентификации каждого элемента («единичного» и «нулевого»), что реализуют путем потактной конъюнкции сигнала данных сигналом специальной синхросерии воспроизведения, формируемой под управлением сигналов данных воспроизведения. Эта синхросерия создается синхрогенератором, управляемым «единичными» импульсами сигнала воспроизведения. Такое управление обеспечивает регулирование частоты синхросерии, отслеживающее текущие изменения скорости движения носителя при воспроизведении. Это необходимо для минимизации сдвига во времени сигналов синхросерии относительно сигналов данных. Такой сдвиг означает как бы уменьшение эффективного временного допуска на разрешенное расположение во времени каждого элементарного сигнала данных по сравнению с номинальным значением этого допуска, равным синхротакту. Результатом такого уменьшения временного допуска является уменьшение достоверности воспроизведения данных, то есть повышение вероятности сбоя или ошибки в данных.
Для повышения точности отслеживания частоты синхросерии за скоростью носителя данных подстройка синхрогенератора посредством «единичных» импульсов должна выполняться достаточно часто, чтобы минимизировать накопленный «уход» частоты относительно текущей средней частоты данных воспроизведения. Обычный двоичный код имеет равную вероятность появления символов «1» или «0» в текущем такте и допускает бесконечно большие «нулевые» последовательности символов, в пределах которых нет подстройки частоты генератора. Такой код не обладает свойствами самосинхронизации. В связи с этим для представления данных на подвижном носителе в ВЗУ создают специальные канальные коды, которые гарантируют появление символа «1» через определенное количество символов «0» и поэтому обладают свойствами самосинхронизации.
Существует две причины, по которым необходимо это техническое оснащение: во-первых, синхронизируемая (синхронизирующая) схема использует поток импульсов, благодаря переходам чередующихся магнитных полярностей на диске, чтобы поддержать правильное время связывания-удержания (track-andhold), ADC и детектора. В то же время, если импульсы долгое время отсутствуют, т.е. длинная последовательность нулей (запись без возврата к нулю с инверсией – NRZI-recording), канал двусторонней связи не получит достаточно информации, чтобы обеспечить надлежащую синхронизацию (выравнивание). Вследствие этого, временной промежуток между двумя единицами (1) должен быть ограничен. Во-вторых, когда два бита записываются слишком близко друг к другу, взаимные помехи между двумя противоположными импульсами будут снижать соотношение “сигнал-шум” (SNR) при считывании только что записанной информации (эхосчитывании). Следовательно, следует использовать постоянное кодирование, чтобы гарантировать расстояние (интервал) между двумя переходами расстояние (интервал), достаточно большой, чтобы избежать межсимвольных помех (ISI); поскольку это расстояние (интервал), которое обычно определяется от средней величины, техническое оснащение в состоянии затем увеличить плотность записи. Выравнивание по частичному отклику применяется сейчас для борьбы с проблемой межсимвольных помех (ISI), но кодирование с ограничением длины поля записи (RLL) широко используется по вышеприведённым причинам.
Кодирование с ограничением длины поля записи (RLL) обычно классифицируют по (d, k): показатель d отражает минимальное количество нулей между двумя единицами (1). Показатель k ограничивает максимальное количество нулей между двумя единицами (1). С другой точки зрения, d контролирует высокочастотные составляющие в связанных сигналах токов записи, чтобы сократить межсимвольные помехи (ISI). K, напротив, оказывает доминирующее влияние на низкочастотные составляющие, чтобы обеспечить информацию о частоте для канала тактовой синхронизации. Рисунок 2 показывает диаграмму переходов для типовых (d,k) кодов:
d≤m≤k
Рисунок 2 - Диаграмма переходов (d,k) кодов
Параметр d может принимать значения из натурального ряда целых чисел, включая 0, то есть 0,1,2,3,... При этом параметр к принимает соответственно значения из ряда чисел 1, 2, 3, 4, ..., так что всегда справедливо неравенство:
d<k
В связи с этим неравенством невозможно, например, значение k = 1, если d = l. В реально существующих ВЗУ известны (d,k) – коды, характеризуемые (d,k) – параметрами (0,1); (0,2); (1,3); (1,7); (2,7) и т.д.
Для анализа канальных кодов, применяемых в современных ВЗУ, созданных на основе технологий магнитной записи и оптической записи, в качестве «точки отсчета» обычно берут обычный двоичный код, который относится к позиционным однородным кодам. Следуя терминологии (d,k)-кодов обычный двоичный код можно охарактеризовать как (d,k) – код, для которого параметр d = 0, а параметр k = ∞.
Указанное значение параметра и определяет отсутствие самосинхронизации в этом коде, поскольку длина «нулевой» последовательности символов для него не ограничена сверху.
Ограничения d и k приводят к уменьшению количества разрешенных кодом последовательностей символов Nn на n разрядах по сравнению с их количеством для двоичного кода, которое здесь равно 2n.
Недостатком (d, k) кодов является их потеря в скорости обмена данных. Из-за избыточных разрядов желаемая передача информационных битов меньше, чем в настоящем информационном потоке. Следовательно, если d выше, потери будут более существенны.
Кодирование RLL(1,7), используемое в традиционных каналах чтения с детектированием пиков, достаточно медленное. Обозначение 1 определяет, что в записываемой последовательности между каждой парой двоичных единиц должен быть хотя бы один двоичный нуль, что выливается по крайней мере в два символьных периода между каждой парой магнитных переходов на диске. Цифра 7 означает, что между переходами не может быть свыше восьми символьных периодов.
Более эффективная схема кодирования (0,k), используемая для каналов чтения PRML (технология Partial Response – Maximum Likelihood, что можно перевести как «неполный отклик – максимальное подобие», была разработана для обмена информацией в дальних космических экспедициях), используемая во многих накопителях на жестких дисках Seagate, обеспечивает более компактную пропорцию 16/17 и позволяет передавать данные с высокой скоростью.
Заключение
Объем информации, а также скорости обработки и передачи ее постоянно растут. Все более высокие требования предъявляются к достоверности передаваемых сообщений, что приводит к необходимости применять специальные меры, снижающие частоту появления ошибок до некоторого допустимого уровня.
Одной из наиболее действенных мер является использование помехоустойчивого кодирования. Поэтому вопросам кодирования уделяется значительное внимание.
Для экономного использования линии связи, а также для уменьшения "влияния различных помех и искажений передаваемая от источника информация должна быть в дальнейшем преобразована с помощью кодирующего устройства. Это преобразование, как правило, состоит из ряда операций, включающих учет статистики поступающей информации для устранения избыточности (статистическое кодирование), а также введение дополнительных элементов для уменьшения влияния помех и искажений (помехоустойчивое кодирование).
В результате ряда преобразований на выходе кодирующего устройства образуется последовательность элементов, которая с помощью передатчика преобразуется в форму, удобную для передачи по линии связи.
Особую роль приобрели преобразования дискретной информации, так как многочисленные исследования показали, что в реальных условиях непрерывный сигнал без потерь для качественных характеристик функционирования системы может быть заменен дискретным сигналом. Дискретные представления информации все более широко распространяются при передаче и обработке информации. Формой представления информации является сообщение.
Процесс преобразования сообщений в комбинации из дискретных сигналов называется кодированием; совокупность правил, в соответствии с которыми производятся данные преобразования,— кодом.
Каждая комбинация записывается в виде последовательности, составленной из некоторых условных символов — элементов кодовой комбинации. В качестве элементов кодовой комбинации могут использоваться буквы (А, В, С...) и цифры (0, 1,2...).
В технических информационных устройствах элементами могут служить одиночные импульсы постоянного тока (видеоимпульсы), переменного тока (радиоимпульсы), пауза между импульсами. Эти элементы различаются по какому-либо одному или нескольким кодовым (импульсным) признакам. В качестве кодовых признаков применяются такие параметры, как величина, полярность, время, фаза, частота. Каждому сообщению однозначно соответствует определенная кодовая комбинация. Код позволяет записать все сообщения на некотором общем для данного набора сообщений языке. С этой точки зрения набор элементов данного кода рассматривают как алфавит, а кодовые комбинации из этих элементов — как кодовые слова. Каждое сообщение передается собственным кодовым словом.
Преобразование сообщений в кодовые комбинации (кодовые слова) позволяет обеспечить:
а) передачу необходимого количества различных сообщений по данному каналу связи с помощью комбинирования из п элементов, имеющих т кодовых признаков; б) согласование параметров канала связи и передаваемых сообщений; в) повышение достоверности передачи сообщений; г) более экономное использование полосы канала связи; д) уменьшение стоимости передачи и хранения сообщений; е) скрытность передаваемых сообщений.
Выбор методов кодирования, обеспечивающих выполнение указанных целей, является сложной задачей, решение которой зависит от ряда факторов: количества передаваемых сообщений, числа кодовых признаков, требуемого времени передачи, параметров канала связи, возможности аппаратурной реализации. Однако в достаточно общем случае качество метода кодирования оценивается объемом сигнала для достижения требуемой помехоустойчивости при равной скорости передачи.
Правила составления кодовых комбинаций (коды) и сами кодовые комбинации могут иметь различные характеристики. К ним относятся: число кодовых (импульсных) признаков, используемых для комбинирования, количество разрядов кодовой комбинации, способ комбинирования (закон, согласно которому из единичных элементов образуются кодовые комбинации), способы формирования элементов кода (импульсные признаки), способ передачи (разделение) элементарных сигналов. Первые три свойства относятся к структурным характеристикам самого кода, последние два — к характеристикам сигналов кода.
Итак, в настоящей работе были рассмотрены следующие вопросы проблематики темы работы: теория кодирования: основные понятия, задачи; приведена классификация способов кодирования; приведены и изучены кодирование при сжатии данных изображений: вейвлет-кодирование, и методы специального кодирования данных с ограничением длины поля записи.
Список литературы
- Гвоздева В. А. Информатика, автоматизированные информационные технологии и системы. Учебник. М.: Форум, 2015. 544с.
- Дьяконов В. Вейвлеты. От теории к практике. Изд.2-е, перераб. и доп. – М.: СОЛОН-Пресс, 2010. 400с.
- Евсютин О., Шелупанов А., Россошек С., Мещеряков Р. Сжатие цифровых изображений. М.: Горячая Линия – Телеком, 2013. 124с.
- Лидовский В. Основы теории информации и криптографии [Электронный ресурс]: URL: http://www.intuit.ru/studies/courses/2256/140/info (дата обращения: 10.02.2016 - 20.03.2016)
- Литвинская О.С., Чернышев Н.И. Основы теории передачи информации. Учебное пособие. Гриф УМО МО РФ. М.: КноРус, 2015. 168с.
- Марков А. Введение в теорию кодирования. М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства "Наука", 1982. 192с.
- Маскаева А.М. Основы теории информации. Учебное пособие. М.: Инфра-М, 2014. 96с.
- Основы работы в Photoshop. Лекция 16: Хранение изображений [Электронный ресурс]: URL: http://www.intuit.ru/studies/courses/1099/138/lecture/3873?page=4 (дата обращения: 10.02.2016 - 20.03.2016)
- Панин В.В. Основы теории информации. Учебное пособие для вузов. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2014. 438с.
- Сайт Центра Информационных Технологий ("ЦИТ", "ЦИТ Форум") [Электронный ресурс]: URL: http://citforum.ru/
- Сергеенко В., Баринов В. Сжатие данных, речи, звука и изображений в телекоммуникационных системах. Учебное пособие. М.: ИП РадиоСофт, 2014. 360с.
- Сэломон Д. Сжатие данных, изображений и звука. М.: Техносфера, 2006г. 368с.
- Чечета С. Введение в дискретную теорию информации и кодирования. Учебное пособие. М.: МЦНМО, 2011. 224с.
- Яковлев А. Основы вейвлет-преобразования сигналов. М.: Science Press, 2003г. 80с.