信息的傳播：信宿

吳俊杰

根據(jù)經(jīng)典的通信理論，我們將信息通信過(guò)程的兩端分別定義為信源和信宿，就像一個(gè)箭頭的初始端到末尾端一樣，信息在信源處完成了信源編碼和信道編碼，通過(guò)信道傳輸信息，到了信宿端需要經(jīng)歷信道譯碼和信宿譯碼的過(guò)程。本文將重點(diǎn)研究這兩個(gè)過(guò)程。

● 聲音信息的信道譯碼

信道譯碼之后，信源編碼的結(jié)果是一組0和1的組合，被轉(zhuǎn)換為信道可以傳輸?shù)男盘?hào)，如果我們選擇聲音信號(hào)作為信道的信號(hào)，那么這組信號(hào)的發(fā)射將通過(guò)下面的代碼完成（如圖1）。

接下來(lái)，我們需要接受這兩種信號(hào)并且傳輸這兩種信號(hào)，用雙頭耳機(jī)線將信息發(fā)射端電腦的耳機(jī)插口和信息接收端電腦的麥克風(fēng)插口連接起來(lái)，這里發(fā)送信息，那邊接收信息，聲音通過(guò)有線的形式從一臺(tái)電腦傳輸?shù)搅硪慌_(tái)電腦中。我們發(fā)送不同的聲音時(shí)，接收端能夠感受音量值的變化，這種使用雙頭耳機(jī)線傳輸信息的方式，相對(duì)于用音箱和麥克風(fēng)發(fā)射和接收信息，能夠在最大限度上減少噪聲對(duì)信道的干擾，就像有線電視一樣，傳輸信號(hào)更好，效率更高。

接下來(lái)，我們需要一個(gè)接收端程序，來(lái)進(jìn)一步區(qū)分兩種不同的聲音信息?？梢暬且粋€(gè)很好的方法。使用圖2的程序可以將0和1兩種信號(hào)的音量變化顯示出來(lái)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)圖像，可以看出鼓聲48和71的音量圖像有明顯的區(qū)別，意味著信號(hào)0和信息1可以通過(guò)這種波形的區(qū)別顯現(xiàn)出來(lái)，沒(méi)有信息的時(shí)候音量數(shù)值一直是0，聽(tīng)到聲音后音量馬上上升到25以上，并且信號(hào)0聲音持續(xù)的時(shí)間比信號(hào)1長(zhǎng)，信號(hào)1經(jīng)歷了7個(gè)循環(huán)即7×0.025=0.175秒之后音量已經(jīng)衰減為0，而信號(hào)0經(jīng)歷7個(gè)循環(huán)之后音量數(shù)值還在10以上，因此可以選擇音量5作為區(qū)分0和1的閾值。通過(guò)這些差別，我們可以用下面的程序區(qū)分信息0和信息1（如圖3）。

我們將信息0和信息1的信道解碼結(jié)果存儲(chǔ)在鏈表中，就完成了信道譯碼的過(guò)程。

● 信宿譯碼

一組0和1的信息被存儲(chǔ)到鏈表信道譯碼之后，就需要轉(zhuǎn)化為一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)，然后再轉(zhuǎn)化為人可以直接閱讀的信息，這個(gè)過(guò)程是通過(guò)信宿譯碼實(shí)現(xiàn)的。例如，上面的8個(gè)二進(jìn)制數(shù)，如果轉(zhuǎn)化為2位二進(jìn)制數(shù)，代表4個(gè)2位二進(jìn)制字符串，如果轉(zhuǎn)化為4位二進(jìn)制數(shù)，則表示2個(gè)4位二進(jìn)制字符串，因此我們需要一個(gè)變量來(lái)確定二進(jìn)制譯碼時(shí)二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，將一組0和1的鏈表，拆分為一系列二進(jìn)制字符串（如圖4）。圖4的代碼將鏈表信道譯碼轉(zhuǎn)化為鏈表二進(jìn)制字符串中（如圖5）。

如果我們用2位二進(jìn)制字符串的四種狀態(tài)00、01、10、11分別指代上、下、左、右四個(gè)方向的話，就可以通過(guò)圖6的過(guò)程來(lái)完成信宿譯碼。

至此，我們完成了信宿譯碼的過(guò)程，事實(shí)上，圖7表示的2位二進(jìn)制字符串和上下左右的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不只一種，從排列組合上看應(yīng)該有4×3×2×1=24種組合，這24種組合構(gòu)成了譯碼的多種可能性，這些可能性保護(hù)了信息傳播的安全性，這稱為密碼，關(guān)于密碼的設(shè)計(jì)和破譯，我們會(huì)在后文當(dāng)中介紹。

而我們上一篇文章所介紹的5位二進(jìn)制數(shù)，也可以通過(guò)類似的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)信宿端的譯碼，只需要變量的數(shù)值和信宿譯碼的如果判斷，這里就不再贅述。至此我們從經(jīng)典的通信過(guò)程觸發(fā)，經(jīng)歷了一個(gè)完整的信息傳播過(guò)程，像解剖麻雀一樣，雖小而五臟俱全，但是在信息傳播的過(guò)程中，信息安全、信道的選擇、信息傳播的準(zhǔn)確性、信息傳播的效率仍然是非常重要的命題，應(yīng)緊扣信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)的核心：通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，研究穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，探求信息技術(shù)的核心概念和過(guò)程。endprint

根據(jù)經(jīng)典的通信理論，我們將信息通信過(guò)程的兩端分別定義為信源和信宿，就像一個(gè)箭頭的初始端到末尾端一樣，信息在信源處完成了信源編碼和信道編碼，通過(guò)信道傳輸信息，到了信宿端需要經(jīng)歷信道譯碼和信宿譯碼的過(guò)程。本文將重點(diǎn)研究這兩個(gè)過(guò)程。

● 聲音信息的信道譯碼

信道譯碼之后，信源編碼的結(jié)果是一組0和1的組合，被轉(zhuǎn)換為信道可以傳輸?shù)男盘?hào)，如果我們選擇聲音信號(hào)作為信道的信號(hào)，那么這組信號(hào)的發(fā)射將通過(guò)下面的代碼完成（如圖1）。

接下來(lái)，我們需要接受這兩種信號(hào)并且傳輸這兩種信號(hào)，用雙頭耳機(jī)線將信息發(fā)射端電腦的耳機(jī)插口和信息接收端電腦的麥克風(fēng)插口連接起來(lái)，這里發(fā)送信息，那邊接收信息，聲音通過(guò)有線的形式從一臺(tái)電腦傳輸?shù)搅硪慌_(tái)電腦中。我們發(fā)送不同的聲音時(shí)，接收端能夠感受音量值的變化，這種使用雙頭耳機(jī)線傳輸信息的方式，相對(duì)于用音箱和麥克風(fēng)發(fā)射和接收信息，能夠在最大限度上減少噪聲對(duì)信道的干擾，就像有線電視一樣，傳輸信號(hào)更好，效率更高。

接下來(lái)，我們需要一個(gè)接收端程序，來(lái)進(jìn)一步區(qū)分兩種不同的聲音信息?？梢暬且粋€(gè)很好的方法。使用圖2的程序可以將0和1兩種信號(hào)的音量變化顯示出來(lái)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)圖像，可以看出鼓聲48和71的音量圖像有明顯的區(qū)別，意味著信號(hào)0和信息1可以通過(guò)這種波形的區(qū)別顯現(xiàn)出來(lái)，沒(méi)有信息的時(shí)候音量數(shù)值一直是0，聽(tīng)到聲音后音量馬上上升到25以上，并且信號(hào)0聲音持續(xù)的時(shí)間比信號(hào)1長(zhǎng)，信號(hào)1經(jīng)歷了7個(gè)循環(huán)即7×0.025=0.175秒之后音量已經(jīng)衰減為0，而信號(hào)0經(jīng)歷7個(gè)循環(huán)之后音量數(shù)值還在10以上，因此可以選擇音量5作為區(qū)分0和1的閾值。通過(guò)這些差別，我們可以用下面的程序區(qū)分信息0和信息1（如圖3）。

我們將信息0和信息1的信道解碼結(jié)果存儲(chǔ)在鏈表中，就完成了信道譯碼的過(guò)程。

● 信宿譯碼

一組0和1的信息被存儲(chǔ)到鏈表信道譯碼之后，就需要轉(zhuǎn)化為一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)，然后再轉(zhuǎn)化為人可以直接閱讀的信息，這個(gè)過(guò)程是通過(guò)信宿譯碼實(shí)現(xiàn)的。例如，上面的8個(gè)二進(jìn)制數(shù)，如果轉(zhuǎn)化為2位二進(jìn)制數(shù)，代表4個(gè)2位二進(jìn)制字符串，如果轉(zhuǎn)化為4位二進(jìn)制數(shù)，則表示2個(gè)4位二進(jìn)制字符串，因此我們需要一個(gè)變量來(lái)確定二進(jìn)制譯碼時(shí)二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，將一組0和1的鏈表，拆分為一系列二進(jìn)制字符串（如圖4）。圖4的代碼將鏈表信道譯碼轉(zhuǎn)化為鏈表二進(jìn)制字符串中（如圖5）。

如果我們用2位二進(jìn)制字符串的四種狀態(tài)00、01、10、11分別指代上、下、左、右四個(gè)方向的話，就可以通過(guò)圖6的過(guò)程來(lái)完成信宿譯碼。

至此，我們完成了信宿譯碼的過(guò)程，事實(shí)上，圖7表示的2位二進(jìn)制字符串和上下左右的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不只一種，從排列組合上看應(yīng)該有4×3×2×1=24種組合，這24種組合構(gòu)成了譯碼的多種可能性，這些可能性保護(hù)了信息傳播的安全性，這稱為密碼，關(guān)于密碼的設(shè)計(jì)和破譯，我們會(huì)在后文當(dāng)中介紹。

而我們上一篇文章所介紹的5位二進(jìn)制數(shù)，也可以通過(guò)類似的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)信宿端的譯碼，只需要變量的數(shù)值和信宿譯碼的如果判斷，這里就不再贅述。至此我們從經(jīng)典的通信過(guò)程觸發(fā)，經(jīng)歷了一個(gè)完整的信息傳播過(guò)程，像解剖麻雀一樣，雖小而五臟俱全，但是在信息傳播的過(guò)程中，信息安全、信道的選擇、信息傳播的準(zhǔn)確性、信息傳播的效率仍然是非常重要的命題，應(yīng)緊扣信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)的核心：通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，研究穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，探求信息技術(shù)的核心概念和過(guò)程。endprint

根據(jù)經(jīng)典的通信理論，我們將信息通信過(guò)程的兩端分別定義為信源和信宿，就像一個(gè)箭頭的初始端到末尾端一樣，信息在信源處完成了信源編碼和信道編碼，通過(guò)信道傳輸信息，到了信宿端需要經(jīng)歷信道譯碼和信宿譯碼的過(guò)程。本文將重點(diǎn)研究這兩個(gè)過(guò)程。

● 聲音信息的信道譯碼

信道譯碼之后，信源編碼的結(jié)果是一組0和1的組合，被轉(zhuǎn)換為信道可以傳輸?shù)男盘?hào)，如果我們選擇聲音信號(hào)作為信道的信號(hào)，那么這組信號(hào)的發(fā)射將通過(guò)下面的代碼完成（如圖1）。

接下來(lái)，我們需要接受這兩種信號(hào)并且傳輸這兩種信號(hào)，用雙頭耳機(jī)線將信息發(fā)射端電腦的耳機(jī)插口和信息接收端電腦的麥克風(fēng)插口連接起來(lái)，這里發(fā)送信息，那邊接收信息，聲音通過(guò)有線的形式從一臺(tái)電腦傳輸?shù)搅硪慌_(tái)電腦中。我們發(fā)送不同的聲音時(shí)，接收端能夠感受音量值的變化，這種使用雙頭耳機(jī)線傳輸信息的方式，相對(duì)于用音箱和麥克風(fēng)發(fā)射和接收信息，能夠在最大限度上減少噪聲對(duì)信道的干擾，就像有線電視一樣，傳輸信號(hào)更好，效率更高。

接下來(lái)，我們需要一個(gè)接收端程序，來(lái)進(jìn)一步區(qū)分兩種不同的聲音信息?？梢暬且粋€(gè)很好的方法。使用圖2的程序可以將0和1兩種信號(hào)的音量變化顯示出來(lái)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)圖像，可以看出鼓聲48和71的音量圖像有明顯的區(qū)別，意味著信號(hào)0和信息1可以通過(guò)這種波形的區(qū)別顯現(xiàn)出來(lái)，沒(méi)有信息的時(shí)候音量數(shù)值一直是0，聽(tīng)到聲音后音量馬上上升到25以上，并且信號(hào)0聲音持續(xù)的時(shí)間比信號(hào)1長(zhǎng)，信號(hào)1經(jīng)歷了7個(gè)循環(huán)即7×0.025=0.175秒之后音量已經(jīng)衰減為0，而信號(hào)0經(jīng)歷7個(gè)循環(huán)之后音量數(shù)值還在10以上，因此可以選擇音量5作為區(qū)分0和1的閾值。通過(guò)這些差別，我們可以用下面的程序區(qū)分信息0和信息1（如圖3）。

我們將信息0和信息1的信道解碼結(jié)果存儲(chǔ)在鏈表中，就完成了信道譯碼的過(guò)程。

● 信宿譯碼

一組0和1的信息被存儲(chǔ)到鏈表信道譯碼之后，就需要轉(zhuǎn)化為一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)，然后再轉(zhuǎn)化為人可以直接閱讀的信息，這個(gè)過(guò)程是通過(guò)信宿譯碼實(shí)現(xiàn)的。例如，上面的8個(gè)二進(jìn)制數(shù)，如果轉(zhuǎn)化為2位二進(jìn)制數(shù)，代表4個(gè)2位二進(jìn)制字符串，如果轉(zhuǎn)化為4位二進(jìn)制數(shù)，則表示2個(gè)4位二進(jìn)制字符串，因此我們需要一個(gè)變量來(lái)確定二進(jìn)制譯碼時(shí)二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，將一組0和1的鏈表，拆分為一系列二進(jìn)制字符串（如圖4）。圖4的代碼將鏈表信道譯碼轉(zhuǎn)化為鏈表二進(jìn)制字符串中（如圖5）。

如果我們用2位二進(jìn)制字符串的四種狀態(tài)00、01、10、11分別指代上、下、左、右四個(gè)方向的話，就可以通過(guò)圖6的過(guò)程來(lái)完成信宿譯碼。

至此，我們完成了信宿譯碼的過(guò)程，事實(shí)上，圖7表示的2位二進(jìn)制字符串和上下左右的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不只一種，從排列組合上看應(yīng)該有4×3×2×1=24種組合，這24種組合構(gòu)成了譯碼的多種可能性，這些可能性保護(hù)了信息傳播的安全性，這稱為密碼，關(guān)于密碼的設(shè)計(jì)和破譯，我們會(huì)在后文當(dāng)中介紹。

而我們上一篇文章所介紹的5位二進(jìn)制數(shù)，也可以通過(guò)類似的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)信宿端的譯碼，只需要變量的數(shù)值和信宿譯碼的如果判斷，這里就不再贅述。至此我們從經(jīng)典的通信過(guò)程觸發(fā)，經(jīng)歷了一個(gè)完整的信息傳播過(guò)程，像解剖麻雀一樣，雖小而五臟俱全，但是在信息傳播的過(guò)程中，信息安全、信道的選擇、信息傳播的準(zhǔn)確性、信息傳播的效率仍然是非常重要的命題，應(yīng)緊扣信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)的核心：通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，研究穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，探求信息技術(shù)的核心概念和過(guò)程。endprint