Υπάρχει συνεχής ανταλλαγή ροών πληροφοριών στον κόσμο. Πηγές μπορεί να είναι άνθρωποι, τεχνικές συσκευές, διάφορα πράγματα, αντικείμενα άψυχης και ζωντανής φύσης. Τόσο ένα αντικείμενο όσο και πολλά μπορούν να λαμβάνουν πληροφορίες.
Για καλύτερη ανταλλαγή δεδομένων, οι πληροφορίες κωδικοποιούνται και επεξεργάζονται ταυτόχρονα στην πλευρά του πομπού (τα δεδομένα προετοιμάζονται και μετατρέπονται σε μορφή κατάλληλη για μετάδοση, επεξεργασία και αποθήκευση), η προώθηση και η αποκωδικοποίηση πραγματοποιείται από την πλευρά του δέκτη (κωδικοποιημένη μετατροπή δεδομένων στην αρχική τους μορφή). Αυτές είναι αλληλένδετες εργασίες: η πηγή και ο δέκτης πρέπει να έχουν παρόμοιους αλγόριθμους επεξεργασίας πληροφοριών, διαφορετικά η διαδικασία κωδικοποίησης-αποκωδικοποίησης θα είναι αδύνατη. Η κωδικοποίηση και η επεξεργασία πληροφοριών γραφικών και πολυμέσων συνήθως υλοποιείται με βάση την τεχνολογία υπολογιστών.
Πληροφορίες κωδικοποίησης σε υπολογιστή
Υπάρχουν πολλοί τρόποι επεξεργασίας δεδομένων (κείμενα, αριθμοί, γραφικά, βίντεο, ήχος) χρησιμοποιώνταςυπολογιστή. Όλες οι πληροφορίες που επεξεργάζονται ένας υπολογιστής αντιπροσωπεύονται σε δυαδικό κώδικα - χρησιμοποιώντας τους αριθμούς 1 και 0, που ονομάζονται bit. Τεχνικά, αυτή η μέθοδος εφαρμόζεται πολύ απλά: 1 - υπάρχει το ηλεκτρικό σήμα, 0 - απουσιάζει. Από ανθρώπινη σκοπιά, τέτοιοι κώδικες δεν είναι βολικοί για την αντίληψη - οι μεγάλες σειρές μηδενικών και μονάδων, που είναι κωδικοποιημένοι χαρακτήρες, είναι πολύ δύσκολο να αποκρυπτογραφηθούν αμέσως. Αλλά μια τέτοια μορφή εγγραφής δείχνει αμέσως ξεκάθαρα τι είναι η κωδικοποίηση πληροφοριών. Για παράδειγμα, ο αριθμός 8 σε δυαδική οκταψήφια μορφή μοιάζει με την ακόλουθη ακολουθία bit: 000001000. Αλλά αυτό που είναι δύσκολο για ένα άτομο είναι απλό για έναν υπολογιστή. Είναι ευκολότερο για τα ηλεκτρονικά να επεξεργάζονται πολλά απλά στοιχεία από έναν μικρό αριθμό πολύπλοκων.
Κωδικοποίηση κειμένου
Όταν πατάμε ένα κουμπί στο πληκτρολόγιο, ο υπολογιστής λαμβάνει έναν συγκεκριμένο κωδικό του πατημένου κουμπιού, τον αναζητά στον τυπικό πίνακα χαρακτήρων ASCII (Αμερικανικός κώδικας για ανταλλαγή πληροφοριών), «καταλαβαίνει» ποιο κουμπί πατιέται και μεταβιβάζει αυτόν τον κωδικό για περαιτέρω επεξεργασία (για παράδειγμα, για εμφάνιση του χαρακτήρα στην οθόνη). Για την αποθήκευση ενός κωδικού χαρακτήρα σε δυαδική μορφή, χρησιμοποιούνται 8 bit, επομένως ο μέγιστος αριθμός συνδυασμών είναι 256. Οι πρώτοι 128 χαρακτήρες χρησιμοποιούνται για χαρακτήρες ελέγχου, αριθμούς και λατινικά γράμματα. Το δεύτερο μισό είναι για εθνικά σύμβολα και ψευδογραφήματα.
Κωδικοποίηση κειμένου
Θα είναι ευκολότερο να καταλάβουμε τι είναι η κωδικοποίηση πληροφοριών με ένα παράδειγμα. Εξετάστε τους κωδικούς του αγγλικού χαρακτήρα "C"και το ρωσικό γράμμα "C". Σημειώστε ότι οι χαρακτήρες είναι κεφαλαίοι και οι κωδικοί τους διαφέρουν από τους πεζούς. Ο αγγλικός χαρακτήρας θα μοιάζει με 01000010 και ο ρωσικός θα μοιάζει με 11010001. Αυτό που μοιάζει το ίδιο σε ένα άτομο στην οθόνη της οθόνης, ο υπολογιστής το αντιλαμβάνεται εντελώς διαφορετικά. Είναι επίσης απαραίτητο να δοθεί προσοχή στο γεγονός ότι οι κωδικοί των πρώτων 128 χαρακτήρων παραμένουν αμετάβλητοι και ξεκινώντας από το 129 και μετά, διαφορετικά γράμματα μπορούν να αντιστοιχούν σε έναν δυαδικό κωδικό, ανάλογα με τον πίνακα κωδικών που χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, ο δεκαδικός κωδικός 194 μπορεί να αντιστοιχεί στο γράμμα "b" στο KOI8, "B" στο CP1251, "T" στο ISO και σε κωδικοποιήσεις CP866 και Mac, κανένας χαρακτήρας δεν αντιστοιχεί καθόλου σε αυτόν τον κωδικό. Επομένως, όταν βλέπουμε abracadabra γράμματος-χαρακτήρα αντί για ρωσικές λέξεις κατά το άνοιγμα του κειμένου, αυτό σημαίνει ότι αυτή η κωδικοποίηση πληροφοριών δεν μας ταιριάζει και πρέπει να επιλέξουμε άλλο μετατροπέα χαρακτήρων.
Κωδικοποίηση αριθμού
Στο δυαδικό σύστημα λαμβάνονται μόνο δύο παραλλαγές της τιμής - 0 και 1. Όλες οι βασικές πράξεις με δυαδικούς αριθμούς χρησιμοποιούνται από μια επιστήμη που ονομάζεται δυαδική αριθμητική. Αυτές οι ενέργειες έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά. Πάρτε, για παράδειγμα, τον αριθμό 45 που πληκτρολογήθηκε στο πληκτρολόγιο. Κάθε ψηφίο έχει τον δικό του οκταψήφιο κωδικό στον πίνακα κωδικών ASCII, επομένως ο αριθμός καταλαμβάνει δύο byte (16 bit): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Για να χρησιμοποιηθεί αυτός ο αριθμός στους υπολογισμούς, μετατρέπεται με ειδικούς αλγόριθμους στο δυαδικό σύστημα με τη μορφή ενός οκταψήφιου δυαδικού αριθμού: 45 - 00101101.
Κωδικοποίηση και επεξεργασίαγραφικές πληροφορίες
Στη δεκαετία του '50, οι υπολογιστές που χρησιμοποιούνταν συχνότερα για επιστημονικούς και στρατιωτικούς σκοπούς ήταν οι πρώτοι που εφάρμοσαν μια γραφική απεικόνιση δεδομένων. Σήμερα, η οπτικοποίηση των πληροφοριών που λαμβάνονται από έναν υπολογιστή είναι ένα κοινό και οικείο φαινόμενο για κάθε άτομο και εκείνες τις μέρες έκανε μια εξαιρετική επανάσταση στην εργασία με την τεχνολογία. Ίσως η επιρροή της ανθρώπινης ψυχής είχε αποτέλεσμα: οι οπτικά παρουσιαζόμενες πληροφορίες απορροφώνται και γίνονται αντιληπτές καλύτερα. Μια μεγάλη ανακάλυψη στην ανάπτυξη της οπτικοποίησης δεδομένων σημειώθηκε τη δεκαετία του '80, όταν η κωδικοποίηση και η επεξεργασία των γραφικών πληροφοριών έλαβε μια ισχυρή εξέλιξη.
Αναλογική και διακριτή αναπαράσταση γραφικών
Οι γραφικές πληροφορίες μπορεί να είναι δύο τύπων: αναλογικές (ένας καμβάς ζωγραφικής με συνεχώς μεταβαλλόμενο χρώμα) και διακριτές (μια εικόνα που αποτελείται από πολλές κουκκίδες διαφορετικών χρωμάτων). Για την ευκολία της εργασίας με εικόνες σε υπολογιστή, υποβάλλονται σε επεξεργασία - χωρική δειγματοληψία, στην οποία σε κάθε στοιχείο εκχωρείται μια συγκεκριμένη τιμή χρώματος με τη μορφή ενός μεμονωμένου κωδικού. Η κωδικοποίηση και η επεξεργασία γραφικών πληροφοριών είναι παρόμοια με την εργασία με ένα μωσαϊκό που αποτελείται από μεγάλο αριθμό μικρών θραυσμάτων. Επιπλέον, η ποιότητα κωδικοποίησης εξαρτάται από το μέγεθος των κουκκίδων (όσο μικρότερο είναι το μέγεθος του στοιχείου - θα υπάρχουν περισσότερες κουκκίδες ανά μονάδα επιφάνειας - τόσο υψηλότερη είναι η ποιότητα) και το μέγεθος της παλέτας των χρωμάτων που χρησιμοποιούνται (όσο περισσότερες δηλώσεις χρώματος η κουκκίδα μπορεί να πάρει, αντίστοιχα, η μεταφορά περισσότερων πληροφοριών, τόσο το καλύτεροποιότητα).
Δημιουργία και αποθήκευση γραφικών
Υπάρχουν πολλές βασικές μορφές εικόνας - διανυσματικά, φράκταλ και ράστερ. Ξεχωριστά, εξετάζεται ένας συνδυασμός ράστερ και διανύσματος - ένα γραφικό πολυμέσων 3D που είναι ευρέως διαδεδομένο στην εποχή μας, που είναι οι τεχνικές και οι μέθοδοι για την κατασκευή τρισδιάστατων αντικειμένων στον εικονικό χώρο. Η κωδικοποίηση και η επεξεργασία των πληροφοριών γραφικών και πολυμέσων είναι διαφορετική για κάθε μορφή εικόνας.
Bitmap
Η ουσία αυτής της μορφής γραφικών είναι ότι η εικόνα χωρίζεται σε μικρές πολύχρωμες κουκκίδες (pixel). Επάνω αριστερό σημείο ελέγχου. Η κωδικοποίηση των γραφικών πληροφοριών ξεκινά πάντα από την αριστερή γωνία της εικόνας γραμμή προς γραμμή, κάθε pixel λαμβάνει έναν κωδικό χρώματος. Ο όγκος μιας εικόνας ράστερ μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των σημείων με τον όγκο πληροφοριών καθενός από αυτά (που εξαρτάται από τον αριθμό των επιλογών χρώματος). Όσο υψηλότερη είναι η ανάλυση της οθόνης, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των ράστερ γραμμών και κουκκίδων σε κάθε γραμμή, αντίστοιχα, τόσο υψηλότερη είναι η ποιότητα της εικόνας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε δυαδικό κώδικα για την επεξεργασία δεδομένων γραφικών τύπου ράστερ, καθώς η φωτεινότητα κάθε σημείου και οι συντεταγμένες της θέσης του μπορούν να αναπαρασταθούν ως ακέραιοι αριθμοί.
Διανυσματική εικόνα
Η κωδικοποίηση πληροφοριών γραφικών και πολυμέσων διανυσματικού τύπου περιορίζεται στο γεγονός ότι ένα γραφικό αντικείμενο αναπαρίσταται με τη μορφή στοιχειωδών τμημάτων και τόξων. ιδιότητεςγραμμές, που είναι το βασικό αντικείμενο, είναι το σχήμα (ευθεία ή καμπύλη), το χρώμα, το πάχος, το στυλ (διακεκομμένη ή συμπαγής γραμμή). Αυτές οι γραμμές που είναι κλειστές έχουν μια ακόμη ιδιότητα - γέμισμα με άλλα αντικείμενα ή χρώμα. Η θέση του αντικειμένου καθορίζεται από τα σημεία έναρξης και τέλους της γραμμής και την ακτίνα καμπυλότητας του τόξου. Η ποσότητα των πληροφοριών γραφικών σε διανυσματική μορφή είναι πολύ μικρότερη από τη μορφή ράστερ, αλλά απαιτεί ειδικά προγράμματα για την προβολή γραφικών αυτού του τύπου. Υπάρχουν επίσης προγράμματα - vectorizer που μετατρέπουν εικόνες ράστερ σε διανυσματικές.
Γραφικά Φράκταλ
Αυτός ο τύπος γραφικών, όπως και τα διανυσματικά γραφικά, βασίζεται σε μαθηματικούς υπολογισμούς, αλλά το βασικό του συστατικό είναι ο ίδιος ο τύπος. Δεν χρειάζεται να αποθηκεύσετε εικόνες ή αντικείμενα στη μνήμη του υπολογιστή, η ίδια η εικόνα σχεδιάζεται μόνο σύμφωνα με τον τύπο. Αυτός ο τύπος γραφικών είναι βολικός για την οπτικοποίηση όχι μόνο απλών κανονικών δομών, αλλά και σύνθετων εικονογραφήσεων που μιμούνται, για παράδειγμα, τοπία σε παιχνίδια ή εξομοιωτές.
Ηχητικά κύματα
Τι είναι η κωδικοποίηση πληροφοριών μπορεί επίσης να αποδειχθεί με το παράδειγμα της εργασίας με ήχο. Γνωρίζουμε ότι ο κόσμος μας είναι γεμάτος ήχους. Από την αρχαιότητα, οι άνθρωποι έχουν καταλάβει πώς γεννιούνται οι ήχοι - κύματα συμπιεσμένου και αραιωμένου αέρα που επηρεάζουν τα τύμπανα. Ένα άτομο μπορεί να αντιληφθεί κύματα με συχνότητα από 16 Hz έως 20 kHz (1 Hertz - μία ταλάντωση ανά δευτερόλεπτο). Όλα τα κύματα των οποίων οι συχνότητες ταλάντωσης εμπίπτουν σε αυτότο εύρος λέγεται ήχος.
Ιδιότητες ήχου
Τα χαρακτηριστικά του ήχου είναι ο τόνος, η χροιά (το χρώμα του ήχου, ανάλογα με το σχήμα των δονήσεων), το ύψος (συχνότητα, η οποία καθορίζεται από τη συχνότητα των δονήσεων ανά δευτερόλεπτο) και η ένταση, ανάλογα με την ένταση των κραδασμών. Κάθε πραγματικός ήχος αποτελείται από ένα μείγμα αρμονικών δονήσεων με ένα σταθερό σύνολο συχνοτήτων. Η δόνηση με τη χαμηλότερη συχνότητα ονομάζεται θεμελιώδης τόνος, οι υπόλοιπες είναι υπέρηχοι. Το ηχόχρωμο - ένας διαφορετικός αριθμός επισημάνσεων που ενυπάρχουν στον συγκεκριμένο ήχο - δίνει ένα ιδιαίτερο χρώμα στον ήχο. Είναι από τη χροιά που μπορούμε να αναγνωρίσουμε τις φωνές των αγαπημένων προσώπων, να διακρίνουμε τον ήχο των μουσικών οργάνων.
Προγράμματα για εργασία με ήχο
Τα προγράμματα μπορούν να χωριστούν υπό όρους σε διάφορους τύπους ανάλογα με τη λειτουργικότητά τους: βοηθητικά προγράμματα και προγράμματα οδήγησης για κάρτες ήχου που λειτουργούν μαζί τους σε χαμηλό επίπεδο, επεξεργαστές ήχου που εκτελούν διάφορες λειτουργίες με αρχεία ήχου και εφαρμόζουν διάφορα εφέ σε αυτά, συνθεσάιζερ λογισμικού και μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό (ADC) και μετατροπείς ψηφιακού σε αναλογικό (DAC).
Κωδικοποίηση ήχου
Η κωδικοποίηση πληροφοριών πολυμέσων συνίσταται στη μετατροπή της αναλογικής φύσης του ήχου σε διακριτή για πιο εύκολη επεξεργασία. Το ADC λαμβάνει ένα αναλογικό σήμα στην είσοδο, μετρά το πλάτος του σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα και εξάγει μια ψηφιακή ακολουθία στην έξοδο με δεδομένα για τις αλλαγές πλάτους. Δεν λαμβάνει χώρα καμία φυσική μεταμόρφωση.
Το σήμα εξόδου είναι διακριτό, άρα τόσο πιο συχνάΣυχνότητα μέτρησης πλάτους (δείγμα), όσο ακριβέστερα αντιστοιχεί το σήμα εξόδου στο σήμα εισόδου, τόσο καλύτερη είναι η κωδικοποίηση και η επεξεργασία των πληροφοριών πολυμέσων. Ένα δείγμα αναφέρεται συνήθως ως μια διατεταγμένη ακολουθία ψηφιακών δεδομένων που λαμβάνονται μέσω ενός ADC. Η ίδια η διαδικασία ονομάζεται δειγματοληψία, στα ρωσικά - διακριτοποίηση.
Η αντίστροφη μετατροπή πραγματοποιείται με τη βοήθεια ενός DAC: με βάση τα ψηφιακά δεδομένα που εισάγονται στην είσοδο, παράγεται ένα ηλεκτρικό σήμα του απαιτούμενου πλάτους σε ορισμένα χρονικά σημεία.
Παράμετροι δειγματοληψίας
Οι κύριες παράμετροι δειγματοληψίας δεν είναι μόνο η συχνότητα μέτρησης, αλλά και το βάθος bit - η ακρίβεια μέτρησης της αλλαγής του πλάτους για κάθε δείγμα. Όσο ακριβέστερα μεταδίδεται η τιμή του πλάτους του σήματος κατά την ψηφιοποίηση σε κάθε μονάδα χρόνου, όσο υψηλότερη είναι η ποιότητα του σήματος μετά το ADC, τόσο μεγαλύτερη είναι η αξιοπιστία της ανάκτησης κύματος κατά την αντίστροφη μετατροπή.
