Na svetu poteka stalna izmenjava informacijskih tokov. Viri so lahko ljudje, tehnične naprave, razne stvari, predmeti nežive in žive narave. Informacije lahko prejmejo en predmet in več.
Za boljšo izmenjavo podatkov se informacije istočasno kodirajo in obdelujejo na strani oddajnika (podatki se pripravijo in pretvorijo v obliko, primerno za oddajanje, obdelavo in shranjevanje), posredovanje in dekodiranje se izvajata na strani sprejemnika (kodirano pretvorba podatkov v prvotno obliko). To so medsebojno povezane naloge: vir in sprejemnik morata imeti podobne algoritme za obdelavo informacij, sicer bo proces kodiranja-dekodiranja nemogoč. Kodiranje in obdelava grafičnih in multimedijskih informacij se običajno izvaja na podlagi računalniške tehnologije.
Informacije o kodiranju v računalniku
Obstaja veliko načinov za obdelavo podatkov (besedila, številke, grafike, video, zvok) z uporaboračunalnik. Vse informacije, ki jih obdeluje računalnik, so predstavljene v binarni kodi - z uporabo številk 1 in 0, imenovanih bitov. Tehnično je ta metoda izvedena zelo preprosto: 1 - električni signal je prisoten, 0 - odsoten. S človeškega vidika so takšne kode neprijetne za zaznavanje – dolge nize nič in enic, ki so kodirani znaki, je zelo težko takoj dešifrirati. Toda tak format snemanja takoj jasno pokaže, kaj je kodiranje informacij. Na primer, številka 8 v binarni osemmestni obliki izgleda kot naslednje bitno zaporedje: 000001000. Toda kar je težko za človeka, je preprosto za računalnik. Za elektroniko je lažje obdelati veliko preprostih elementov kot majhno število zapletenih.
Kodiranje besedila
Ko pritisnemo gumb na tipkovnici, računalnik prejme določeno kodo pritisnjenega gumba, jo poišče v standardni tabeli znakov ASCII (Ameriška koda za izmenjavo informacij), »razume« kateri gumb je pritisnjen in posreduje to kodo za nadaljnjo obdelavo (na primer za prikaz znaka na monitorju). Za shranjevanje kode znakov v binarni obliki se uporablja 8 bitov, tako da je največje število kombinacij 256. Prvih 128 znakov se uporablja za kontrolne znake, številke in latinične črke. Druga polovica je namenjena nacionalnim simbolom in psevdografiji.
Kodiranje besedila
S primerom bo lažje razumeti, kaj je kodiranje informacij. Upoštevajte kode angleškega znaka "C"in ruska črka "C". Upoštevajte, da so znaki velike in njihove kode se razlikujejo od malih. Angleški znak bo videti kot 01000010, ruski pa kot 11010001. Kar je človeku na zaslonu monitorja videti enako, računalnik zazna povsem drugače. Prav tako je treba biti pozoren na dejstvo, da kode prvih 128 znakov ostanejo nespremenjene, od 129 dalje pa lahko eni binarni kodi ustrezajo različne črke, odvisno od uporabljene kodne tabele. Na primer, decimalna koda 194 lahko ustreza črki "b" v KOI8, "B" v CP1251, "T" v ISO in v kodiranju CP866 in Mac tej kodi sploh ne ustreza niti en znak. Ko torej pri odpiranju besedila namesto ruskih besed vidimo črkovno-znakovno abrakadabro, to pomeni, da nam takšno kodiranje informacij ne ustreza in moramo izbrati drug pretvornik znakov.
Kodiranje številk
V binarnem sistemu sta vzeti samo dve različici vrednosti - 0 in 1. Vse osnovne operacije z binarnimi števili uporablja znanost, imenovana binarna aritmetika. Ta dejanja imajo svoje značilnosti. Vzemimo na primer številko 45, vtipkano na tipkovnici. Vsaka številka ima svojo osemmestno kodo v kodni tabeli ASCII, tako da številka zaseda dva bajta (16 bitov): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Za uporabo tega števila pri izračunih se s posebnimi algoritmi pretvori v binarni sistem v obliki osemmestne binarne številke: 45 - 00101101.
Kodiranje in obdelavagrafični podatki
V 50. letih so bili računalniki, ki so se najpogosteje uporabljali v znanstvene in vojaške namene, prvi uvedli grafični prikaz podatkov. Danes je vizualizacija informacij, prejetih iz računalnika, običajen in poznan pojav za vsako osebo, v tistih časih pa je naredila izjemno revolucijo pri delu s tehnologijo. Morda je vplival vpliv človeške psihe: vizualno predstavljene informacije se bolje absorbirajo in zaznajo. Velik preboj v razvoju vizualizacije podatkov se je zgodil v 80. letih, ko sta se močno razvila kodiranje in obdelava grafičnih informacij.
Analogna in diskretna predstavitev grafik
Grafične informacije so lahko dveh vrst: analogne (slikarsko platno z nenehno spreminjajočo se barvo) in diskretne (slika, sestavljena iz številnih pik različnih barv). Za udobje dela s slikami na računalniku so obdelane - prostorsko vzorčenje, pri katerem je vsakemu elementu dodeljena določena barvna vrednost v obliki posamezne kode. Kodiranje in obdelava grafičnih informacij je podobna delu z mozaikom, sestavljenim iz velikega števila majhnih fragmentov. Poleg tega je kakovost kodiranja odvisna od velikosti pik (manjša kot je velikost elementa – več pik bo na enoto površine – višja je kakovost) in velikosti palete uporabljenih barv (več barv navaja vsaka). pika lahko sprejme, oziroma nosi več informacij, tem boljekakovost).
Ustvarjanje in shranjevanje grafik
Obstaja več osnovnih formatov slik - vektorski, fraktalni in rastrski. Ločeno je obravnavana kombinacija rastra in vektorja - večpredstavnostna 3D grafika, ki je v našem času zelo razširjena, to so tehnike in metode za konstruiranje tridimenzionalnih objektov v virtualnem prostoru. Kodiranje in obdelava grafičnih in večpredstavnostnih informacij je različna za vsak slikovni format.
Bitmap
Bistvo tega grafičnega formata je, da je slika razdeljena na majhne večbarvne pike (piksle). Zgornja leva kontrolna točka. Kodiranje grafičnih informacij se vedno začne od levega kota slike vrstica za vrstico, vsak piksel prejme barvno kodo. Obseg rastrske slike lahko izračunamo tako, da število točk pomnožimo z količino informacij vsake od njih (kar je odvisno od števila barvnih možnosti). Višja kot je ločljivost monitorja, večje je število rastrskih črt in pik v vsaki vrstici, višja je kakovost slike. Za obdelavo rastrskih grafičnih podatkov lahko uporabite binarno kodo, saj lahko svetlost vsake točke in koordinate njene lokacije predstavimo kot cela števila.
Vektorska slika
Kodiranje grafičnih in multimedijskih informacij vektorskega tipa je reducirano na dejstvo, da je grafični objekt predstavljen v obliki elementarnih segmentov in lokov. lastnostičrte, ki so osnovni predmet, so oblika (ravna ali krivulja), barva, debelina, slog (črtkana ali polna črta). Te črte, ki so zaprte, imajo še eno lastnost - polnjenje z drugimi predmeti ali barvo. Položaj predmeta je določen z začetno in končno točko črte ter polmerom ukrivljenosti loka. Količina grafičnih informacij v vektorskem formatu je veliko manjša od rastrske oblike, vendar zahteva posebne programe za ogled te vrste grafike. Obstajajo tudi programi - vektorizatorji, ki pretvarjajo rastrske slike v vektorske.
Fraktalna grafika
Ta vrsta grafike, tako kot vektorska, temelji na matematičnih izračunih, vendar je njena osnovna komponenta sama formula. V pomnilnik računalnika ni treba shraniti nobenih slik ali predmetov, sama slika je narisana le po formuli. Ta vrsta grafike je priročna za vizualizacijo ne le preprostih pravilnih struktur, temveč tudi zapletene ilustracije, ki posnemajo na primer pokrajine v igrah ali emulatorjih.
zvočni valovi
Kakšno je kodiranje informacij, lahko pokažemo tudi na primeru dela z zvokom. Vemo, da je naš svet poln zvokov. Ljudje so že od antičnih časov ugotovili, kako se rojevajo zvoki - valovi stisnjenega in redkega zraka, ki vplivajo na bobniče. Oseba lahko zazna valove s frekvenco od 16 Hz do 20 kHz (1 Hertz - eno nihanje na sekundo). Vsi valovi, katerih frekvence nihanja sodijo v to območjeobseg se imenuje zvok.
Lastnosti zvoka
Karakteristike zvoka so ton, tember (barva zvoka, odvisno od oblike vibracij), višina (frekvenca, ki je določena s frekvenco tresljajev na sekundo) in glasnost, odvisno od intenzivnosti vibracij. Vsak resnični zvok je sestavljen iz mešanice harmoničnih vibracij s fiksnim nizom frekvenc. Vibracija z najnižjo frekvenco se imenuje osnovni ton, ostalo so prizvoni. Zvok - različno število prizvokov, ki so značilni za ta zvok - daje zvoku posebno barvo. Po tembru lahko prepoznamo glasove bližnjih, razločimo zvok glasbil.
Programi za delo z zvokom
Programe lahko pogojno razdelimo na več vrst glede na njihovo funkcionalnost: pomožni programi in gonilniki za zvočne kartice, ki z njimi delujejo na nizki ravni, avdio urejevalniki, ki izvajajo različne operacije z zvočnimi datotekami in nanje uporabljajo različne učinke, sintetizatorji programske opreme in analogno-digitalni pretvorniki (ADC) in digitalno-analogni pretvorniki (DAC).
Kodiranje zvoka
Kodiranje večpredstavnostnih informacij je sestavljeno iz pretvarjanja analogne narave zvoka v diskretno za bolj priročno obdelavo. ADC na vhod sprejme analogni signal, v določenih časovnih intervalih meri njegovo amplitudo in na izhodu odda digitalno zaporedje s podatki o spremembah amplitude. Nobena fizična preobrazba ne poteka.
Izhodni signal je diskreten, zato pogostejefrekvenca merjenja amplitude (vzorec), natančneje ko izhodni signal ustreza vhodnemu signalu, boljša je kodiranje in obdelava večpredstavnostnih informacij. Vzorec se običajno imenuje tudi urejeno zaporedje digitalnih podatkov, prejetih prek ADC. Sam proces se imenuje vzorčenje, v ruščini - diskretizacija.
Povratna pretvorba se zgodi s pomočjo DAC-a: na podlagi digitalnih podatkov, ki vstopajo v vhod, se v določenih trenutkih generira električni signal zahtevane amplitude.
Parametri vzorčenja
Glavni parametri vzorčenja niso le frekvenca merjenja, ampak tudi bitna globina – natančnost merjenja spremembe amplitude za vsak vzorec. Natančneje kot se vrednost amplitude signala prenaša med digitalizacijo v vsaki časovni enoti, višja kot je kakovost signala po ADC-ju, večja je zanesljivost okrevanja valov med inverzno pretvorbo.
