信息的傳播：信宿

吳俊杰

根據經典的通信理論，我們將信息通信過程的兩端分別定義為信源和信宿，就像一個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，通過信道傳輸信息，到了信宿端需要經歷信道譯碼和信宿譯碼的過程。本文將重點研究這兩個過程。

● 聲音信息的信道譯碼

信道譯碼之后，信源編碼的結果是一組0和1的組合，被轉換為信道可以傳輸的信號，如果我們選擇聲音信號作為信道的信號，那么這組信號的發射將通過下面的代碼完成（如圖1）。

接下來，我們需要接受這兩種信號并且傳輸這兩種信號，用雙頭耳機線將信息發射端電腦的耳機插口和信息接收端電腦的麥克風插口連接起來，這里發送信息，那邊接收信息，聲音通過有線的形式從一臺電腦傳輸到另一臺電腦中。我們發送不同的聲音時，接收端能夠感受音量值的變化，這種使用雙頭耳機線傳輸信息的方式，相對于用音箱和麥克風發射和接收信息，能夠在最大限度上減少噪聲對信道的干擾，就像有線電視一樣，傳輸信號更好，效率更高。

接下來，我們需要一個接收端程序，來進一步區分兩種不同的聲音信息。可視化是一個很好的方法。使用圖2的程序可以將0和1兩種信號的音量變化顯示出來。

通過實驗圖像，可以看出鼓聲48和71的音量圖像有明顯的區別，意味著信號0和信息1可以通過這種波形的區別顯現出來，沒有信息的時候音量數值一直是0，聽到聲音后音量馬上上升到25以上，并且信號0聲音持續的時間比信號1長，信號1經歷了7個循環即7×0.025=0.175秒之后音量已經衰減為0，而信號0經歷7個循環之后音量數值還在10以上，因此可以選擇音量5作為區分0和1的閾值。通過這些差別，我們可以用下面的程序區分信息0和信息1（如圖3）。

我們將信息0和信息1的信道解碼結果存儲在鏈表中，就完成了信道譯碼的過程。

● 信宿譯碼

一組0和1的信息被存儲到鏈表信道譯碼之后，就需要轉化為一定位數的二進制數，然后再轉化為人可以直接閱讀的信息，這個過程是通過信宿譯碼實現的。例如，上面的8個二進制數，如果轉化為2位二進制數，代表4個2位二進制字符串，如果轉化為4位二進制數，則表示2個4位二進制字符串，因此我們需要一個變量來確定二進制譯碼時二進制數的位數，將一組0和1的鏈表，拆分為一系列二進制字符串（如圖4）。圖4的代碼將鏈表信道譯碼轉化為鏈表二進制字符串中（如圖5）。

如果我們用2位二進制字符串的四種狀態00、01、10、11分別指代上、下、左、右四個方向的話，就可以通過圖6的過程來完成信宿譯碼。

至此，我們完成了信宿譯碼的過程，事實上，圖7表示的2位二進制字符串和上下左右的對應關系，不只一種，從排列組合上看應該有4×3×2×1=24種組合，這24種組合構成了譯碼的多種可能性，這些可能性保護了信息傳播的安全性，這稱為密碼，關于密碼的設計和破譯，我們會在后文當中介紹。

而我們上一篇文章所介紹的5位二進制數，也可以通過類似的方法來實現信宿端的譯碼，只需要變量的數值和信宿譯碼的如果判斷，這里就不再贅述。至此我們從經典的通信過程觸發，經歷了一個完整的信息傳播過程，像解剖麻雀一樣，雖小而五臟俱全，但是在信息傳播的過程中，信息安全、信道的選擇、信息傳播的準確性、信息傳播的效率仍然是非常重要的命題，應緊扣信息技術實驗的核心：通過實驗的方法，研究穩定的對應關系，探求信息技術的核心概念和過程。endprint

根據經典的通信理論，我們將信息通信過程的兩端分別定義為信源和信宿，就像一個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，通過信道傳輸信息，到了信宿端需要經歷信道譯碼和信宿譯碼的過程。本文將重點研究這兩個過程。

● 聲音信息的信道譯碼

信道譯碼之后，信源編碼的結果是一組0和1的組合，被轉換為信道可以傳輸的信號，如果我們選擇聲音信號作為信道的信號，那么這組信號的發射將通過下面的代碼完成（如圖1）。

接下來，我們需要接受這兩種信號并且傳輸這兩種信號，用雙頭耳機線將信息發射端電腦的耳機插口和信息接收端電腦的麥克風插口連接起來，這里發送信息，那邊接收信息，聲音通過有線的形式從一臺電腦傳輸到另一臺電腦中。我們發送不同的聲音時，接收端能夠感受音量值的變化，這種使用雙頭耳機線傳輸信息的方式，相對于用音箱和麥克風發射和接收信息，能夠在最大限度上減少噪聲對信道的干擾，就像有線電視一樣，傳輸信號更好，效率更高。

接下來，我們需要一個接收端程序，來進一步區分兩種不同的聲音信息。可視化是一個很好的方法。使用圖2的程序可以將0和1兩種信號的音量變化顯示出來。

通過實驗圖像，可以看出鼓聲48和71的音量圖像有明顯的區別，意味著信號0和信息1可以通過這種波形的區別顯現出來，沒有信息的時候音量數值一直是0，聽到聲音后音量馬上上升到25以上，并且信號0聲音持續的時間比信號1長，信號1經歷了7個循環即7×0.025=0.175秒之后音量已經衰減為0，而信號0經歷7個循環之后音量數值還在10以上，因此可以選擇音量5作為區分0和1的閾值。通過這些差別，我們可以用下面的程序區分信息0和信息1（如圖3）。

我們將信息0和信息1的信道解碼結果存儲在鏈表中，就完成了信道譯碼的過程。

● 信宿譯碼

一組0和1的信息被存儲到鏈表信道譯碼之后，就需要轉化為一定位數的二進制數，然后再轉化為人可以直接閱讀的信息，這個過程是通過信宿譯碼實現的。例如，上面的8個二進制數，如果轉化為2位二進制數，代表4個2位二進制字符串，如果轉化為4位二進制數，則表示2個4位二進制字符串，因此我們需要一個變量來確定二進制譯碼時二進制數的位數，將一組0和1的鏈表，拆分為一系列二進制字符串（如圖4）。圖4的代碼將鏈表信道譯碼轉化為鏈表二進制字符串中（如圖5）。

如果我們用2位二進制字符串的四種狀態00、01、10、11分別指代上、下、左、右四個方向的話，就可以通過圖6的過程來完成信宿譯碼。

至此，我們完成了信宿譯碼的過程，事實上，圖7表示的2位二進制字符串和上下左右的對應關系，不只一種，從排列組合上看應該有4×3×2×1=24種組合，這24種組合構成了譯碼的多種可能性，這些可能性保護了信息傳播的安全性，這稱為密碼，關于密碼的設計和破譯，我們會在后文當中介紹。

而我們上一篇文章所介紹的5位二進制數，也可以通過類似的方法來實現信宿端的譯碼，只需要變量的數值和信宿譯碼的如果判斷，這里就不再贅述。至此我們從經典的通信過程觸發，經歷了一個完整的信息傳播過程，像解剖麻雀一樣，雖小而五臟俱全，但是在信息傳播的過程中，信息安全、信道的選擇、信息傳播的準確性、信息傳播的效率仍然是非常重要的命題，應緊扣信息技術實驗的核心：通過實驗的方法，研究穩定的對應關系，探求信息技術的核心概念和過程。endprint

根據經典的通信理論，我們將信息通信過程的兩端分別定義為信源和信宿，就像一個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，通過信道傳輸信息，到了信宿端需要經歷信道譯碼和信宿譯碼的過程。本文將重點研究這兩個過程。

● 聲音信息的信道譯碼

信道譯碼之后，信源編碼的結果是一組0和1的組合，被轉換為信道可以傳輸的信號，如果我們選擇聲音信號作為信道的信號，那么這組信號的發射將通過下面的代碼完成（如圖1）。

接下來，我們需要接受這兩種信號并且傳輸這兩種信號，用雙頭耳機線將信息發射端電腦的耳機插口和信息接收端電腦的麥克風插口連接起來，這里發送信息，那邊接收信息，聲音通過有線的形式從一臺電腦傳輸到另一臺電腦中。我們發送不同的聲音時，接收端能夠感受音量值的變化，這種使用雙頭耳機線傳輸信息的方式，相對于用音箱和麥克風發射和接收信息，能夠在最大限度上減少噪聲對信道的干擾，就像有線電視一樣，傳輸信號更好，效率更高。

接下來，我們需要一個接收端程序，來進一步區分兩種不同的聲音信息。可視化是一個很好的方法。使用圖2的程序可以將0和1兩種信號的音量變化顯示出來。

通過實驗圖像，可以看出鼓聲48和71的音量圖像有明顯的區別，意味著信號0和信息1可以通過這種波形的區別顯現出來，沒有信息的時候音量數值一直是0，聽到聲音后音量馬上上升到25以上，并且信號0聲音持續的時間比信號1長，信號1經歷了7個循環即7×0.025=0.175秒之后音量已經衰減為0，而信號0經歷7個循環之后音量數值還在10以上，因此可以選擇音量5作為區分0和1的閾值。通過這些差別，我們可以用下面的程序區分信息0和信息1（如圖3）。

我們將信息0和信息1的信道解碼結果存儲在鏈表中，就完成了信道譯碼的過程。

● 信宿譯碼

一組0和1的信息被存儲到鏈表信道譯碼之后，就需要轉化為一定位數的二進制數，然后再轉化為人可以直接閱讀的信息，這個過程是通過信宿譯碼實現的。例如，上面的8個二進制數，如果轉化為2位二進制數，代表4個2位二進制字符串，如果轉化為4位二進制數，則表示2個4位二進制字符串，因此我們需要一個變量來確定二進制譯碼時二進制數的位數，將一組0和1的鏈表，拆分為一系列二進制字符串（如圖4）。圖4的代碼將鏈表信道譯碼轉化為鏈表二進制字符串中（如圖5）。

如果我們用2位二進制字符串的四種狀態00、01、10、11分別指代上、下、左、右四個方向的話，就可以通過圖6的過程來完成信宿譯碼。

至此，我們完成了信宿譯碼的過程，事實上，圖7表示的2位二進制字符串和上下左右的對應關系，不只一種，從排列組合上看應該有4×3×2×1=24種組合，這24種組合構成了譯碼的多種可能性，這些可能性保護了信息傳播的安全性，這稱為密碼，關于密碼的設計和破譯，我們會在后文當中介紹。

而我們上一篇文章所介紹的5位二進制數，也可以通過類似的方法來實現信宿端的譯碼，只需要變量的數值和信宿譯碼的如果判斷，這里就不再贅述。至此我們從經典的通信過程觸發，經歷了一個完整的信息傳播過程，像解剖麻雀一樣，雖小而五臟俱全，但是在信息傳播的過程中，信息安全、信道的選擇、信息傳播的準確性、信息傳播的效率仍然是非常重要的命題，應緊扣信息技術實驗的核心：通過實驗的方法，研究穩定的對應關系，探求信息技術的核心概念和過程。endprint