Maailmassa tapahtuu jatkuvaa tiedonvaihtoa. Lähteitä voivat olla ihmiset, tekniset laitteet, erilaiset esineet, elottoman ja elävän luonnon esineet. Sekä yksi objekti että useat voivat vastaanottaa tietoa.
Parempaa tiedonvaihtoa varten tiedot koodataan ja käsitellään samanaikaisesti lähetinpuolella (tiedot valmistetaan ja muunnetaan muotoon, joka on kätevä yleislähetystä, käsittelyä ja tallennusta varten), edelleenlähetys ja dekoodaus suoritetaan vastaanottimen puolella (koodattu). tietojen muuntaminen alkuperäiseen muotoonsa). Nämä ovat toisiinsa liittyviä tehtäviä: lähteellä ja vastaanottimella on oltava samanlaiset tiedonkäsittelyalgoritmit, muuten koodaus-dekoodausprosessi on mahdoton. Graafisten ja multimediatietojen koodaus ja käsittely toteutetaan yleensä tietotekniikan pohj alta.
Tietojen koodaus tietokoneella
On monia tapoja käsitellä tietoja (tekstejä, numeroita, grafiikkaa, videoita, ääniä) käyttämällätietokone. Kaikki tietokoneen käsittelemä tieto esitetään binäärikoodina - käyttämällä numeroita 1 ja 0, joita kutsutaan biteiksi. Teknisesti tämä menetelmä toteutetaan hyvin yksinkertaisesti: 1 - sähköinen signaali on läsnä, 0 - poissa. Ihmisen näkökulmasta tällaiset koodit ovat haitallisia havaitsemiselle - pitkiä nollien ja ykkösten merkkijonoja, jotka ovat koodattuja merkkejä, on erittäin vaikea tulkita välittömästi. Mutta tällainen tallennusmuoto näyttää heti selvästi, mikä tiedon koodaus on. Esimerkiksi numero 8 binäärisessä kahdeksannumeroisessa muodossa näyttää seuraav alta bittisekvenssiltä: 000001000. Mutta mikä on vaikeaa ihmiselle, on yksinkertaista tietokoneelle. Elektroniikan on helpompi käsitellä monia yksinkertaisia elementtejä kuin vähän monimutkaisia.
Tekstin koodaus
Kun painamme näppäimistön painiketta, tietokone vastaanottaa tietyn painetun painikkeen koodin, etsii sen tavallisesta ASCII-merkkitaulukosta (American Code for Information Interchange), "ymmärtää" mitä painiketta painetaan ja välittää tämän koodin jatkokäsittelyä varten (esimerkiksi merkin näyttämiseksi näytöllä). Merkkikoodin tallentamiseen binäärimuodossa käytetään 8 bittiä, joten yhdistelmien enimmäismäärä on 256. Ensimmäisiä 128 merkkiä käytetään ohjausmerkeissä, numeroissa ja latinalaisissa kirjaimissa. Toinen puolisko on kansallisille symboleille ja pseudografialle.
Tekstin koodaus
Esimerkin avulla on helpompi ymmärtää, mikä tiedon koodaus on. Harkitse englannin merkin "C" koodejaja venäläinen kirjain "C". Huomaa, että merkit ovat isoja kirjaimia ja niiden koodit eroavat pienistä kirjaimista. Englanninkielinen merkki näyttää 01000010:ltä ja venäläinen 11010001. Sen mikä näyttää sam alta ihmiselle näytöllä, tietokone näkee täysin eri tavalla. On myös syytä kiinnittää huomiota siihen, että ensimmäisen 128 merkin koodit pysyvät ennallaan ja 129:stä alkaen eri kirjaimet voivat vastata yhtä binäärikoodia käytetystä kooditaulukosta riippuen. Esimerkiksi desimaalikoodi 194 voi vastata kirjainta "b" KOI8:ssa, "B" CP1251:ssä, "T" ISO:ssa ja CP866- ja Mac-koodauksissa yksikään merkki ei vastaa tätä koodia ollenkaan. Siksi, kun näemme tekstiä avattaessa venäläisten sanojen sijaan kirjain-merkki abrakadabra, tämä tarkoittaa, että tällainen tiedon koodaus ei sovi meille ja meidän on valittava toinen merkkimuunnin.
Numerokoodaus
Binäärijärjestelmässä arvosta otetaan vain kaksi muunnelmaa - 0 ja 1. Kaikkia binäärilukujen perusoperaatioita käyttää tiede, jota kutsutaan binääriaritmetiikaksi. Näillä toimilla on omat ominaisuutensa. Otetaan esimerkiksi näppäimistöllä kirjoitettu numero 45. Jokaisella numerolla on oma kahdeksannumeroinen koodi ASCII-kooditaulukossa, joten numero vie kaksi tavua (16 bittiä): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Jotta tätä lukua voidaan käyttää laskelmissa, se muunnetaan erityisillä algoritmeilla binäärijärjestelmäksi kahdeksannumeroisena binääriluvun muodossa: 45 - 00101101.
Koodaus ja käsittelygraafiset tiedot
50-luvulla tietokoneet, joita käytettiin useimmin tieteellisiin ja sotilaallisiin tarkoituksiin, otettiin ensimmäisinä käyttöön tietojen graafisen näytön. Nykyään tietokoneelta vastaanotetun tiedon visualisointi on jokaiselle yleinen ja tuttu ilmiö, ja se teki siihen aikaan poikkeuksellisen vallankumouksen teknologian parissa. Ehkä ihmisen psyyken vaikutus vaikutti: visuaalisesti esitetty tieto imeytyy ja havaitaan paremmin. Suuri läpimurto tiedon visualisoinnin kehityksessä tapahtui 80-luvulla, jolloin graafisen tiedon koodaus ja käsittely saivat voimakkaan kehityksen.
Grafian analoginen ja erillinen esitys
Graafinen tieto voi olla kahden tyyppistä: analoginen (maalauskangas, jonka väri muuttuu jatkuvasti) ja diskreetti (kuva, joka koostuu useista erivärisistä pisteistä). Kuvien kanssa työskentelyn helpottamiseksi tietokoneella ne käsitellään - spatiaalinen näytteenotto, jossa jokaiselle elementille on määritetty erityinen väriarvo yksittäisen koodin muodossa. Graafisten tietojen koodaus ja käsittely on samanlaista kuin työskentely mosaiikin kanssa, joka koostuu suuresta määrästä pieniä fragmentteja. Lisäksi koodauslaatu riippuu pisteiden koosta (mitä pienempi elementin koko - pinta-alayksikköä kohti on enemmän pisteitä - sitä korkeampi laatu) ja käytetyn väripaletin koosta (mitä enemmän väritiloja kullakin on dot voi kestää vastaavasti kuljettaa enemmän tietoa, sen parempilaatu).
Grafiikan luominen ja tallentaminen
On olemassa useita peruskuvamuotoja - vektori, fraktaali ja rasteri. Erikseen tarkastellaan rasterin ja vektorin yhdistelmää - aikamme laajalle levinnyt multimedia 3D-grafiikka, joka on tekniikoita ja menetelmiä kolmiulotteisten objektien rakentamiseksi virtuaalitilassa. Grafiikan ja multimediatietojen koodaus ja käsittely on erilainen jokaisessa kuvamuodossa.
Bittikartta
Tämän graafisen muodon ydin on, että kuva on jaettu pieniin monivärisiin pisteisiin (pikseleihin). Vasen ylempi ohjauspiste. Graafisen tiedon koodaus alkaa aina rivi riviltä kuvan vasemmasta kulmasta, jokainen pikseli saa värikoodin. Rasterikuvan tilavuus voidaan laskea kertomalla pisteiden määrä kunkin niistä tietomäärällä (joka riippuu värivaihtoehtojen määrästä). Mitä suurempi näytön resoluutio on, sitä enemmän rasteriviivoja ja pisteitä kullakin rivillä on vastaavasti, sitä parempi kuvanlaatu. Voit käyttää binaarikoodia rasterityyppisten graafisten tietojen käsittelyyn, koska kunkin pisteen kirkkaus ja sen sijainnin koordinaatit voidaan esittää kokonaislukuina.
Vektorikuva
Vektorityyppisten graafisten ja multimediatietojen koodaus rajoittuu siihen, että graafinen objekti esitetään elementaaristen segmenttien ja kaarien muodossa. ominaisuuksiaviivat, jotka ovat perusobjekteja, ovat muoto (suora tai kaareva), väri, paksuus, tyyli (katkoviiva tai yhtenäinen viiva). Suljetuilla linjoilla on vielä yksi ominaisuus - täyttö muilla esineillä tai värillä. Kohteen sijainnin määräävät viivan alku- ja loppupisteet sekä kaaren kaarevuussäde. Graafisen tiedon määrä vektorimuodossa on paljon pienempi kuin rasterimuodossa, mutta se vaatii erikoisohjelmia tämän tyyppisen grafiikan katseluun. On myös ohjelmia - vektoroijia, jotka muuntavat rasterikuvat vektorikuviksi.
Fraktaaligrafiikka
Tämäntyyppinen grafiikka, kuten vektorigrafiikka, perustuu matemaattisiin laskelmiin, mutta sen peruskomponentti on itse kaava. Tietokoneen muistiin ei tarvitse tallentaa kuvia tai esineitä, vaan itse kuva piirretään vain kaavan mukaan. Tämän tyyppinen grafiikka on kätevä visualisoida yksinkertaisten säännöllisten rakenteiden lisäksi myös monimutkaisia kuvia, jotka jäljittelevät esimerkiksi maisemia peleissä tai emulaattoreissa.
Ääniaallot
Mikä on tiedon koodaus, voidaan myös osoittaa esimerkillä äänen kanssa työskentelystä. Tiedämme, että maailmamme on täynnä ääniä. Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat ymmärtäneet, kuinka äänet syntyvät - puristetun ja harvennetun ilman aallot, jotka vaikuttavat tärykalvoihin. Ihminen voi havaita a altoja taajuudella 16 Hz - 20 kHz (1 hertsi - yksi värähdys sekunnissa). Kaikki aallot, joiden värähtelytaajuudet kuuluvat tähänaluetta kutsutaan ääneksi.
Ääniominaisuudet
Äänen ominaisuuksia ovat sävy, sointi (äänen väri, värähtelyn muodosta riippuen), äänenkorkeus (taajuus, joka määräytyy värähtelyn taajuudella sekunnissa) ja voimakkuus, riippuen voimakkuudesta värähtelyistä. Mikä tahansa todellinen ääni koostuu harmonisten värähtelyjen sekoituksesta kiinteillä taajuuksilla. Värähtelyä, jonka taajuus on alhainen, kutsutaan perusääneksi, loput ovat ylisävyjä. Sävy - erilainen määrä ylisävyjä, jotka ovat luontaisia tälle nimelle - antaa äänelle erityisen värin. Juuri sointiäänestä voimme tunnistaa läheisten äänet, erottaa soittimien äänen.
Ohjelmat äänen kanssa työskentelemiseen
Ohjelmat voidaan jakaa ehdollisesti useisiin tyyppeihin niiden toiminnallisuuden mukaan: apuohjelmat ja äänikorttien ajurit, jotka toimivat niiden kanssa matalalla tasolla, äänieditorit, jotka suorittavat erilaisia toimintoja äänitiedostoilla ja käyttävät niihin erilaisia tehosteita, ohjelmistosyntetisaattorit ja analogia-digitaalimuuntimet (ADC) ja digitaali-analogimuuntimet (DAC).
Äänen koodaus
Multimediatietojen koodaus koostuu äänen analogisen luonteen muuntamisesta erilliseksi käsittelyn helpottamiseksi. ADC vastaanottaa analogisen signaalin sisääntulossa, mittaa sen amplitudin tietyin aikavälein ja lähettää ulostuloon digitaalisen sekvenssin, joka sisältää tiedot amplitudin muutoksista. Fyysistä muutosta ei tapahdu.
Lähtösignaali on erillinen, joten sitä useamminamplitudimittaustaajuus (näyte), mitä tarkemmin lähtösignaali vastaa tulosignaalia, sitä parempi on multimediainformaation koodaus ja käsittely. Näytettä kutsutaan yleisesti myös ADC:n kautta vastaanotetun digitaalisen datan järjestetyksi sekvenssiksi. Itse prosessia kutsutaan näytteenotoksi, venäjäksi diskretisoinniksi.
Käänteinen muunnos tapahtuu DAC:n avulla: tuloon tulevan digitaalisen tiedon perusteella syntyy tietyn ajan ajankohtana vaaditun amplitudin omaava sähköinen signaali.
Näytteistysparametrit
Tärkeimmät näytteenottoparametrit eivät ole vain mittaustaajuus, vaan myös bittisyvyys - kunkin näytteen amplitudin muutoksen mittaamisen tarkkuus. Mitä tarkemmin signaalin amplitudin arvo lähetetään digitoinnin aikana kussakin aikayksikössä, sitä korkeampi signaalin laatu on ADC:n jälkeen, sitä suurempi on aallon palautumisen luotettavuus käänteismuunnoksen aikana.
