Čo je to kódovanie informácií a ich spracovanie?

Vo svete dochádza k neustálej výmene informačných tokov. Zdroje môžu byť ľudia, technické zariadenia, rôzne veci, predmety neživého a živého charakteru. Môžete prijímať informácie ako jeden alebo viaceré.
Pre lepšiu výmenu údajov sa súčasne vykonáva kódovanie a spracovanie informácií na strane vysielača (príprava a konverzia dát do formy vhodnej na preklad, spracovanie a ukladanie), posielanie a dekódovanie na strane prijímača (prevod zakódovaných údajov na pôvodnú formu). Sú to navzájom súvisiace úlohy: zdroj a prijímač musia mať podobné algoritmy na spracovanie informácií, inak nebude proces kódovania a dekódovania možný. Kódovanie a spracovanie grafických a multimediálnych informácií sa zvyčajne realizuje na základe výpočtovej techniky.

Kódovanie informácií v počítači

Existuje mnoho spôsobov spracovania údajov (textov, čísel, grafiky, videa, zvuku) pomocou počítača. Všetky informácie spracované počítačom sú zobrazené v binárnom kóde - pomocou číslic 1 a 0, nazývaných bity. Technicky je táto metóda veľmi jednoduchá: 1 - elektrický signál je prítomný, 0 - chýba. Z ľudského hľadiska sú takéto kódy nepríjemné pre vnímanie - dlhé čiary nuly a tie, ktoré predstavujú kódované symboly, sú veľmi ťažké okamžite rozlíšiť. Tento formát nahrávania okamžite ukazuje, čo je kódovanie informácií. Napríklad číslo 8 v binárnej osembitovej podobe vyzerá ako nasledujúca sekvencia bitov: 000001000. Ale to, čo je pre človeka ťažké, je len počítač. Elektronika je ľahšie ovládateľná veľa jednoduchých prvkov ako malý počet zložitých.

Kódovanie textov

Keď stlačíme tlačidlo na klávesnici, počítač dostane určitý kód stlačeného tlačidla, vyhľadá ho v štandardnej tabuľke znakov ASCII (americký kód pre výmenu informácií), "rozumie", ktoré tlačidlo je stlačené a odovzdá tento kód na ďalšie spracovanie (napríklad na zobrazenie symbolu na monitore ). Ak chcete uložiť znakový kód v binárnej forme, používajú sa 8 číslic, takže maximálny počet kombinácií je 256. Prvé 128 znakov sa používa na ovládacie znaky, čísla a latinské písmená. Druhá polovica je pre národné symboly a pseudografy.

Kódovanie textov

Bude ľahšie pochopiť napríklad kódovanie informácií. Zvážte kódy anglického symbolu "C" a ruského písmena "C". Majte na pamäti, že symboly sú veľké a ich kódy sa líšia od malých písmen. Anglický znak bude vyzerať ako 01000010 a ruský - 11010001. Skutočnosť, že pre osobu na obrazovke monitora vyzerá to isté, počítač vníma celkom inak. Je tiež potrebné venovať pozornosť skutočnosti, že kódy prvých 128 znakov zostávajú nezmenené a od 129 rokov môžu rôzne písmená zodpovedať jednému binárnemu kódu v závislosti od použitej kódovej tabuľky. Napríklad desatinný kód 194 môže korešpondovať v KOI8 s písmenom "b" v CP1251 - "B" na ISO - "T" av kódovaní CP866 a Mac vo všeobecnosti neexistuje žiadny symbol zodpovedajúci tomuto kódu. Preto keď otvoríme text namiesto ruských slov, vidíme abecedný symbolický abracadabra, čo znamená, že toto kódovanie informácií nám nepotrebuje a musíme vybrať iný konvertor symbolov.

Kódovacie čísla

V binárnom systéme výpočtu sa odoberajú iba dve varianty hodnôt 0 a 1. Všetky základné operácie s binárnymi číslami sa používajú v binárnej aritmetike. Tieto akcie majú svoje vlastné zvláštnosti. Vezmite napríklad číslo 45, napísané na klávesnici. Každá číslica má vlastný 8-bitový kód v tabuľke kódov ASCII, takže číslo zaberá dva bajty (16 bitov): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Aby bolo možné použiť toto číslo vo výpočtoch, prevádza sa do binárneho systému počtu v špeciálnych algoritmoch vo forme osemmiestneho binárneho čísla: 45 - 00101101.

Kódovanie a spracovanie grafických informácií

V 50. rokoch boli počítače najčastejšie používané na vedecké a vojenské účely najskôr graficky implementované. V dnešnej dobe je vizualizácia informácií získaných z počítača bežná a zvyčajná pre akýkoľvek fenomén človeka av tých dňoch vyvolala mimoriadnu revolúciu v práci s technológiou. Možno, dopad postihnutej ľudskej psychiky: vizuálne informácie sú lepšie absorbované a vnímané. Veľký prielom vo vývoji vizualizácie údajov sa vyskytol v 80. rokoch, keď kódovanie a spracovanie grafických informácií získali silný vývoj.

Analógové a diskrétne grafické znázornenie

Grafické informácie môžu byť dva typy: analógové (maľované plátno s nepretržite sa meniacou farbou) a diskrétne (obrázok pozostávajúci z množiny bodov rôznych farieb). Pre pohodlie pri práci s obrázkami na počítači sú podrobené spracovaniu - priestorovému odberu vzoriek, v ktorom je každému prvku priradená špecifická hodnota farby vo forme individuálneho kódu. Kódovanie a spracovanie grafických informácií je podobné práci s mozaikou pozostávajúcou z veľkého množstva malých fragmentov. A kvalita kódovania závisí od veľkosti bodov (čím je veľkosť elementu menšia - body budú väčšie o jednotku plochy, čím vyššia je kvalita) a veľkosť palety použitých farieb (čím viac farebných stavov môže každý bod trvať, čiže nesie viac informácií, tým lepšia bude kvalita ).

Vytváranie a ukladanie grafiky

Existuje niekoľko základných formátov obrázkov - vektor, fraktálne a rastrové. Oddelene sa považuje kombinácia rastra a vektora - široko používaná multimediálna 3D grafika v súčasnej dobe, ktorá predstavuje metódy a metódy na vytváranie trojrozmerných objektov vo virtuálnom priestore. Kódovanie a spracovanie grafických a multimediálnych informácií sa líši pre každý formát obrazu.

Rastrový obrázok

Podstatou tohto grafického formátu je, že obraz je rozdelený na malé farebné bodky (pixely). Horný ľavý ovládací bod. Kódovanie grafických informácií vždy začína od ľavého rohu obrazu po riadok, každý pixel dostane farebný kód. Objem rastrového obrazu sa môže vypočítať vynásobením počtu bodov objemom informácií každého z nich (čo závisí od počtu farebných možností). Čím vyššie je rozlíšenie monitora, tým viac je počet rastrových riadkov a bodov v každom riadku, tým vyššia je kvalita obrazu. Na spracovanie grafických dát rastrového typu môžete použiť binárny kód, pretože jas každého bodu a súradnice jeho polohy môžu byť reprezentované ako celé čísla.

Vektorový obrázok

Kódovanie grafických a multimediálnych informácií vektorového typu sa obmedzuje na skutočnosť, že grafický objekt je reprezentovaný vo forme elementárnych segmentov a oblúkov. Vlastnosti línie, ktorá je základným objektom, sú tvar (rovný alebo krivka), farba, hrúbka, obrys (čiarkovaná alebo plná čiara). Tie linky, ktoré sú uzavreté, majú inú vlastnosť - vyplnenie inými predmetmi alebo farbou. Poloha objektu je určená bodmi začiatku a konca línie a polomer zakrivenia oblúka. Objem grafických informácií vektorového formátu je oveľa menší ako bitmapa, ale vyžaduje špeciálne programy na prezeranie grafiky tohto typu. Existujú aj programy - vektorizátory, ktoré konvertujú rastrové obrázky na vektorové obrázky .

Fraktálna grafika

Tento typ grafiky, ako vektor, je založený na matematických výpočtoch, ale jeho základnou zložkou je samotný vzorec. V pamäti počítača nie je potrebné ukladať žiadne obrázky alebo objekty, samotný obrázok je nakreslený iba vzorcom. Tento typ grafiky je vhodný na vizualizáciu nielen jednoduchých pravidelných štruktúr, ale aj komplexných ilustrácií, ktoré simulujú napríklad krajinu v hrách alebo emulátory.

Zvukové vlny

Čo znamená kódovanie informácií, stále môžete preukázať príklad práce so zvukom. Vieme, že náš svet je plný zvukov. Od staroveku ľudia zistili, ako sa rodia zvuky - vlny stlačeného a zriedkavého vzduchu, ktoré ovplyvňujú ušné bubienky. Človek môže vnímať vlny s frekvenciou od 16 Hz do 20 kHz (1 Hz - jedna oscilácia za sekundu). Všetky vlny, ktorých kmity oscilácie spadajú do tohto rozsahu, sa nazývajú zvukové vlny.

Vlastnosti zvuku

Vlastnosti zvuku sú tón, tón (farba zvuku závisí od tvaru kmitov), výška (frekvencia, ktorá je určená frekvenciou oscilácie za sekundu) a objem v závislosti od intenzity kmitov. Každý skutočný zvuk sa skladá zo zmesi harmonických kmitov s pevnou sadou frekvencií. Oscilácia s najnižšou frekvenciou sa nazýva základný tón, ostatné sú podtónmi. Zvláštny farebný tón je daný timbrom - iným počtom tónov, ktoré sú vlastné tomuto konkrétnemu zvuku. Práve tým, že poznáme hlasy blízkych ľudí, rozpoznáme zvuk hudobných nástrojov.

Programy pre prácu so zvukom

Podmienečne môžu byť programy na funkcii rozdelené do niekoľkých typov: pomocné programy a ovládače pre zvukové karty, ktoré pracujú s nimi na nízkej úrovni, zvukové editory, ktoré vykonávajú rôzne operácie so zvukovými súbormi a používajú rôzne efekty, softvérové syntezátory a analógovo-digitálne konvertory ADC) a digitálno-analógový (DAC).

Kódovanie zvuku

Kódovanie multimediálnych informácií spočíva v prevode analógového charakteru zvuku na diskrétny pre pohodlnejšie spracovanie. ADC prijíma analógový signál na vstupe , meria jeho amplitúdu v určitých časových intervaloch a vysiela digitálnu sekvenciu s údajmi o zmenách amplitúdy. Neexistujú žiadne fyzické transformácie.

Výstupný signál je diskrétny, čím častejšie frekvencia merania amplitúdy (vzorka), tým presnejší je výstupný signál zodpovedajúci vstupu, tým lepšie je kódovanie a spracovanie multimediálnych informácií. Vzorka sa tiež označuje ako usporiadaná sekvencia digitálnych údajov získaných pomocou ADC. Samotný proces sa nazýva odber vzoriek, v ruskom odberu vzoriek.

Spätná konverzia sa uskutočňuje prostredníctvom DAC: na základe digitálnych dát prichádzajúcich na vstup je v určitých časových intervaloch generovaný elektrický signál potrebnej amplitúdy.

Parametre vzorky

Hlavnými parametrami odberu vzoriek nie sú iba frekvencia merania, ale aj hĺbka bitov - presnosť merania zmeny amplitúdy pre každú vzorku. Čím presnejšie je hodnota amplitúdy signálu prenášaná na každú jednotku času počas digitalizácie, tým vyššia je kvalita signálu po ADC, tým vyššia je spoľahlivosť rekonštrukcie vlny v inverznej transformácii.