Кодирование информации

 

Под кодированием информации понимают опера­цию отождествления условных знаков (символов, сигна­лов) с тем или иным видом информации. Оптимальность кода предполагает обеспечение максимальной скорости и надежности приема и переработки информации чело­веком, т.е. максимальной эффективности выполнения операций зрительного поиска, обнаружения, различения, идентификации и опознания сигналов [7,19].

Существует ряд относительно независимых парамет­ров, по которым должны строиться и оцениваться алфа­виты кодовых сигналов: модальность сигнала; вид алфа­вита (категория кода); длина алфавита (основание кода); мерность кода; мера абстрактности кода; компоновка кодового знака и группы.

Выбор модальности сигналов, вида алфавита и его длины, способа предъявления знаков и т.п. — все эти вопросы могут быть решены только при компромиссном соглашении, поскольку часто улучшение параметров кодов в одной задаче приводит к снижению эффектив­ности решения другой.

Выбор модальности сигнала. Модальность (от лат. modus — способ) — одно из основных свойств ощуще­ний, их качественная характеристика. Понятие модаль­ности относится и ко многим другим психическим про­цессам. В системах управления информация, передавае­мая оператору, воспринимается преимущественно зри­тельной системой. Нередко возникает необходимость перераспределения потоков информации, передаваемой человеку, между различными воспринимающими систе­мами с целью снятия перегрузки со зрительной системы оператора.

Вибротактильная форма предъявления информации представляет дополнительный источник информации о характере движущегося объекта управления (автомоби­ля, самолета, судна, железнодорожного состава и т.д.). Ее используют при кодировании органов управления разной формы, при дублировании зрительной и слуховой форм предъявления информации.

Выбор вида алфавита. Различные качественные и коли­чественные характеристики управляемых объектов коди­руются разными способами: условными знаками,буква­ми, цифрами, цветом, яркостью и т.п. Каждый способ кодирования называется видом алфавита, или категорией кодирования. Установлено, что при решении оператором различных задач проявляются преимущества тех или иных видов алфавитов. Поскольку различные признаки сигнала обеспечивают различную эффективность выпол­нения операций опознания, декодирования, цоиска и т.п., ал­фавит выбирают с учетом стоящих перед оператором задач.

Буквы используются для передачи информа­ции о названии объекта, цифры — о его количе­ственных характеристиках, цвет — о значимости. Геометрические фигуры могут быть использова­ны для кодирования информации в тех случаях, когда оператору необходима наглядная картина для быстрой переработки информации.

Для решения задач опознания наиболее эффективны категории цвета и формы. В задачах зрительного поиска преимущество имеет цветовое кодирование. Самое мень­шее время поиска объектов — по цвету, а самое боль­шее — по яркости и размеру. При использовании в качестве кодовых категорий формы, размера, цвета и пространственной ориентации фигур наибольшую эф­фективность выполнения операций идентификации, опо­знания и поиска обеспечивают категории цвета и формы, наименьшую точность имеет идентификация по размеру.

Объединение в одном алфавите двух его видов — знакового и цифрового — приводит к существенному возрастанию скорости работы вследствие увеличения объема оперативного поля зрения.

Кодирование формой. Легко различаются и распознают­ся простые геометрические фигуры, состоящие из не­большого количества элементов. Фигуры, составленные из прямых линий, различаются лучше, чем фигуры, имеющие кривизну и много углов. На этом основании треугольники и прямоугольники выделяются как формы, более легкие для восприятия, чем крути и многоугольни­ки. При выборе между контурными и силуэтными знака­ми предпочтение следует отдавать последним (рис. 7-11). Кодирование размером. При использовании размера в качестве кодовой категории следует соотносить площадь знака с какой-либо характеристикой объекта, например с его размером, удаленностью и т.п. (рис. 7-12).

При трех градациях размеров фигур существует тенденция к переоценке наименьшего и к недооценке наибольшего размера, иначе говоря, к стягиванию край­них размеров фигур к среднему. При увеличении длины алфавита до четырех размеров отмечаются большие труд­ности в дифференцировании средних размеров по срав­нению с крайними. При использовании более пяти гра­даций признака число ошибок опознания резко возрас­тает.

Кодирование пространственной ориентацией. Для асим­метричных фигур изменение пространственной ориента­ции достигается путем их поворота в поле зрения чело­века. Для симметричных фигур в качестве признака пространственной ориентации может применяться утол­щение одной из линий контура или поворот осей коор­динат. Минимальные отклонения от осей координат.аде-кватно оцениваемых человеком, имеют величину поряд­ка 1 — 2 утл. град. Оптимальная длина алфавита для дан­ной категории лежит в пределах от 4 до 16 градаций. Для кодирования направления движения объекта может ис­пользоваться признак ориентации линии (рис.7-13). Буквенно-цифровое кодирование. Важным условием различимости букв и цифр является выбор их формы. В разрабатываемых шрифтах стремятся прежде всего избежать смешения сходных знаков и выделить характер­ные признаки, отличающие знаки друг от друга (рис. 7-14, рис. 7-15).

Кодирование цветом. Человек может точно идентифици­ровать не более 10—12 цветовых тонов, что ограничивает возможную длину алфавита при цветовом кодировании. С наибольшей точностью опознаются фиолетовый, зеле­ный, желтый и красный цвета, которые могут быть реко­мендованы для цветового кодирования. Общее число точно опознаваемых цветов может быть увеличено в несколько раз, если сигналы изменяют не только по цветовому тону, но и по светлоте и насыщенности. При цветовом кодировании следует учитывать, что видимый цвет объектов зависит от их освещения. При использо­вании цветового кодирования следует учитывать, что наложение кода светлоты на цветовой код затрудняет опознание сигналов, отличающихся по цветности.

Кодирование яркостью. Кодирование яркостью менее предпочтительно по сравнению с другими способами кодирования, поскольку сигналы различной яркости могут утомлять оператора и отвлекать его внимание. Кроме того, при одновременном предъявлении на экране сигналов различной яркости более яркие из них могут маскировать сигналы меньшей яркости. Для большинства практических целей достаточно двух уровней яркости: яркий и тусклый или свет и темнота. Принимая яркость в качестве кодовой категории, следует учитывать, что яркость объекта может существенно изменяться в зави­симости от адаптации, яркости фона и т.п. Кодирование частотой мельканий. Мелькание сигнала является эффективным средством выделения объекта на экране индикатора. Не рекомендуется применять более четырех градаций этого признака. При частоте мелька­ний, равной 2,5 Гц, точность зрительной оценки количе­ства вспышек достаточно высокая. Поскольку мелькание сигналов быстро приводит к развитию зрительного утом­ления, следует ограничивать количество мерцающих объ­ектов в поле зрения оператора (не более 2—3 знаков одновременно). Во избежание искажений контуров мель­кающего знака целесообразно, чтобы мелькал не весь знак, а только его часть.

Определение основания кода. Общий диапазон абсолют­но различаемых градаций одномерного сигнала колеблет­ся от 4 до 16 в зависимости от качества используемого признака. Допустимая длина алфавита должна опреде­ляться экспериментальным путем для каждого вида алфа­вита.

Выбор мерности кода. Наиболее целесообразным спосо­бом увеличения длины кодового алфавита является многомерное кодирование, т.е. увеличение числа значи­мых и меняющихся параметров сигнала. При использо­вании многомерных сигналов необходимо определять оптимальное соотношение числа переменных парамет­ров сигнала и числа градаций каждого из параметров. Количество передаваемой информации различно для раз­ных параметров многомерного сигнала. При построении

многомерных алфавитов следует учитывать преимущест­ва того или иного вида алфавита в решении различных задач.

Определение меры абстрактности кода. Существуют два варианта: абстрактный код, не связанный с содержанием сообщения, и конкретный код, в определенной мере связанный с содержанием сообщения. В соответствии с мерой абстрактности кода выделяют абстрактные,схема­тические, иконические и пиктографические типы знаков. Конкретность, наглядность опознавательных признаков знака ускоряют процесс декодирования, поскольку в этом случае процессы различения, опознания и декоди­рования осуществляются одновременно. Вопрос о мере абстрактности имеет наибольшее значение для категории формы.

При создании алфавита слуховых сигналов также предпочтительно использовать "натуральные" взаимоот­ношения между параметрами сигнала и кодируемыми характеристиками объекта. Например, различия в часто­те звукового сигнала могут обозначать движение самоле­та вверх, вниз и т.п.

Компоновка кодового знака. При выборе или компонов­ке кодовых знаков (рис.7-16) следует соблюдать следую­щие требования:

♦ при построении алфавитов знаков необходима четкая и последовательная классификация символов внутри алфавита;

♦ основной классификационный признак объекта кодиру­ется контуром знака, который должен представлять собой замкнутую фигуру;

♦ знак может иметь не только контур, но и дополнитель­ные детали;

♦ при выборе характера контура и дополнительных дета­лей следует основываться на мнении экспертов, ис­пользуя их профессиональный опыт и привычные ассо­циации;

♦ дополнительные детали не должны пересекать или ис­кажать основной символ;

♦ не следует перегружать знак внутренними или наруж­ными деталями. Использование букв снаружи или внут­ри контура также затрудняет различение знака;

♦ в качестве различительных и опознавательных призна­ков знаков в пределах одного алфавита не рекоменду­ется использовать число элементов в знаке или его протяженность, отличие знаков по признаку "позитив-негатив", "прямое-зеркальное отражение";

♦ различимость знаков оценивается по их угловым раз­мерам, яркости и контрасту с фоном.

Кодирование сложного сообщения. Кодирование слож­ного сообщения включает три этапа: подбор оптимально­го алфавита или алфавитов, которыми кодируются от­дельные элементы сообщения; установление оптимально­го соотношения между различными алфавитами в преде­лах одного сообщения; нахождение оптимальной логи­ческой структуры закодированного сообщения.

Один из наиболее распространенных способов ко­дирования сложного сообщения — формулярный, т.е. объединение букв, цифр и условных знаков в компакт­ные группы.