Informationstheorie Flashcards
Was versteht man unter einem Signal?
Ein Signal ist der physikalische Repräsentant einer Information.
Geben Sie Beispiele für ein Signal.
Audio-, Video-, Prozessdatensignal;
in Form von Zahlen, Symbolen oder Text
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen wert- und zeitkontinuierlich sowie zwischen wert- und zeitdiskret.
wertkontinuierlich: alle Funktionswerte möglich
wertdiskret: nur bestimmte Funktionswerte möglich, die in einem vorher festgelegten Raster liegen
zeitkontinuierlich: für alle Zeiten t ist ein Signalwert vorhanden
zeitdiskret: nur zu bestimmten Zeiten t liegt ein Signalwert vor
Beschreiben Sie, was beim Digitalisieren einer analogen Nachricht passiert.
Aus einem wert- und zeitkontinuierlichen physikalischen Vorgang wird zu bestimmten Zeiten eine Probe genommen. Die Zeitspanne zwischen den Samples wird Abtastintervall genannt. Der erfasste Wert wird mit dem gewählten Wertebereich verglichen, das Resultat wird dem nächstmöglichen zugeordnet (kaufmännisches Runden). Der ausgewählte Wert wird abschließend üblicherweise im dualen Zahlensystem wiedergegeben.
Was besagt das Abtasttheorem von Whittaker-Shannon?
Was versteht man unter der Abtastfrequenz?
Das Samplen muss mit der doppelten Frequenz des abzutastenden Signals erfolgen.
Die Abtastfrequenz fa gibt die Anzahl der Zeitpunkte pro Sekunde an, an denen die Amplitude eines Signals ermittelt wird.
Was versteht man unter Aliasing? Welche Störungen können zu beobachten sein? Wo kommt es im technischen Alltag zum Alias-Effekt? In welchem Zusammenhang steht dieser mit dem Moiré-Effekt? Wie verhindert man Unterabtastung?
Treten im abzutastenden Signal Anteile auf, deren Frequenz bei mehr als der Hälfte des Abtastfrequenz liegt, entstehen im rekonstruierten Signal Artefakte, die mit dem ursprünglichen Signal nichts zu tun haben. Stets wird dabei aus einer hohen Ortsfrequenz eine tiefere.
Der Moiré-Effekt ist ein Spezialfall des Alias-Effekts, bei dem das abgetastete Objekt über unregelmäßige Strukturen verfügt, die zu fein für die Abtastfrequenz sind, und als Ergebnis in der Wiedergabe neue, erneut regelmäßige Strukturen entstehen.
Die Unterabtastung lässt sich mit einem Tiefpassfilter verhinder, dieser wird bspw. softwaretechnisch beim sog. “Antialiasing” eingesetzt.
Mit welcher Abtastfrequenz würden Sie arbeiten, wenn die zu digitalisierenden Videosignale im Frequenzbereich 100 kHz bis 5 MHz liegen?
Nach dem Abtasttheorem muss die Abtastfrequenz über 10 MHz liegen, zur Sicherheit sollte etwas Reserve vorgesehen werden.
Definieren Sie den Begriff Daten und erklären Sie ihn anhand von Beispielen.
Daten sind Fakten. Sie dienen dem Speichern und Übertragen von Informationen.
Beispiele: Fakten eines Landes wie bspw. Größe; Antworten von Umfragen; geschichtliche Zusammenhänge; Ergebnisse eines Experiments
Erklären Sie anhand eines Beispiels den Unterschied zwischen Daten, Informationen und Wissen.
Daten: Morgen scheint die Sonne.
Information: Es könnte warm werden.
Wissen: Da ich morgen viel draußen unterwegs bin, sollte ich eine kurze Hose anziehen.
Welche Datentypen kennen Sie?
Bit / Byte, Zahlen, Zeichen, String
Definieren Sie Information im Sinne von Shannon und Weaver.
Informationen sind Aussagen bzw. Nachrichten, die etwas Neues bringen.
Wie viel Bit hat ein Wort?
16 Bit.
Was wird umgangssprachlich unter einem Code verstanden?
Welche Definition trifft auf eine Codierung im Bereich der Informationstechnik zu?
Unter einem Code wird umgangssprachlich eine Verschlüsselung verstanden. Zusätzlich hat sich der Ausdruck Code für Programmzeilen eingebürgert.
Codierung ist eine Vorschrift für die eindeutige Zuordnung der Zeichen eines Zeichenvorrats zu denen eines anderen Zeichenvorrats.
Welche Annahmen machte Shannon bei der Aufstellung seiner Informationstheorie?
a) Der Informationsgehalt einer Nachricht muss umso größer sein, je kleiner die Wahrscheinlichkeit für ihr Auftreten ist.
b) Eine Information mit der Wahrscheinlichkeit von 100% soll den Informationswert 0 besitzen.
c) Der Informationsgehalt von voneinander unabhängigen Nachrichten soll sich addieren.
Über welche Beziehung wird der Informationsgehalt aus der Wahrscheinlichkeit berechnet? Welche Einheit hat er?
Der Informationsgehalt ergibt sich als
i = Ib (1/p)
Die Einheit ist Shannon oder auch bit.
