Mikä on tietojen koodaus ja sen käsittely?

Maailmassa tapahtuu jatkuvaa tiedonvaihtoa. Lähteet voivat olla ihmisiä, teknisiä laitteita, erilaisia asioita, eläinten elämää ja elämää. Voit saada tietoja yhdeksi tai useammaksi objektiksi.
Jotta parempaa tiedonsiirtoa voidaan lähettää lähettimen puolella olevan informaation koodaus ja käsittely samanaikaisesti (tietojen valmistelu ja muuntaminen muotoon, joka on sopiva käännös-, käsittely- ja tallennusmuotoon), edelleenlähetys ja dekoodaus vastaanottajan puolella (koodatun datan muuntaminen alkuperäiseen muotoon). Nämä ovat toisiinsa liittyviä tehtäviä: lähteellä ja vastaanottimella täytyy olla samanlaisia algoritmeja tietojen käsittelyyn, muuten koodaus-dekoodausprosessi on mahdoton. Graafisten ja multimediatietojen koodaus ja käsittely toteutetaan yleensä tietotekniikan pohjalta.

Tietojen koodaaminen

Tietojen (tekstien, numeroiden, grafiikan, videon, äänen) käsitteleminen tietokoneella on monella tapaa. Kaikki tietokoneen käsittelemät tiedot on esitetty binäärikoodilla - numeroiden 1 ja 0 avulla, joita kutsutaan biteiksi. Teknisesti tämä menetelmä on hyvin yksinkertainen: 1 - sähköinen signaali on läsnä, 0 - ei ole. Ihmisnäkökulmasta tällaiset koodit ovat hankalia havaitsemiselle - pitkät neliöt ja nollat, jotka edustavat koodattuja symboleita, on hyvin vaikea tulkita välittömästi. Mutta tämä tallennusmuoto välittömästi osoittaa, mikä on tiedon koodaus. Esimerkiksi binaarisessa kahdeksan bittisessä muodossa oleva numero 8 näyttää seuraavan bittijonon: 000001000. Mutta mikä on vaikeaa ihmiselle, vain tietokoneelle. Elektroniikka on helpompi käsitellä paljon yksinkertaisia elementtejä kuin pieni määrä monimutkaisia.

Koodaustekstit

Kun painat näppäimistön näppäintä, tietokone vastaanottaa painetun näppäimen tietyn koodin, etsii sitä tavallisessa ASCII-merkkitaulukossa (amerikkalainen koodin tietojen vaihtoa varten), "ymmärtää", mitä painiketta painetaan ja välittää tämä koodi edelleen käsittelyä varten (esimerkiksi näytön symboli näyttämiseksi ). Jos haluat tallentaa merkkikoodin binäärimuotoon, käytetään 8 numeroa, joten yhdistelmien enimmäismäärä on 256. Ensimmäiset 128 merkkiä käytetään ohjausmerkkeihin, numeroihin ja latinalaisiin kirjaimiin. Toinen puoli on kansallisia symboleja ja pseudografioita.

Koodaustekstit

On esimerkiksi helpompaa ymmärtää, mitä koodaus on. Harkitse englannin sanan "C" ja venäjän kirjaimen "C" koodit. Huomaa, että symbolit aktivoidaan ja niiden koodit poikkeavat pienistä kirjaimista. Englanninkielinen merkki näyttää 01000010 ja venäjä - 11010001. Se, että näyttöruudulla oleva henkilö näyttää samanlaiselta, tietokone herättää aivan eri tavalla. On myös tarpeen kiinnittää huomiota siihen, että ensimmäisen 128 merkin koodit pysyvät muuttumattomina, ja alkaen 129 lähtien eri kirjaimet voivat vastata yhtä binäärikoodia käytetyn kooditaulukon mukaan. Esimerkiksi desimaalikoodi 194 voi vastata KOI8: ssä kirjaimelle "b", CP1251 - "B", ISO-"T", ja CP866: n ja Mac: n koodauksissa ei yleensä ole tätä koodia vastaava symboli. Siksi, kun avaamme tekstin venäjän sanojen asemesta, näemme aakkosnumeerisen symbolisen abracadabran, mikä tarkoittaa, että tämä tietojenkäsittely ei ole sopivaa meille, ja meidän on valittava toinen symbolimuunnin.

Koodinumerot

Laskennassa binäärisessä järjestelmässä otetaan vain kaksi arvo-0: n ja 1: n varianttia. Kaikki binaariluvun perustoiminnot käyttävät tiedettä, joka on nimeltään binääri aritmeettinen. Näillä toimilla on omat erityispiirteensä. Otetaan esimerkiksi numero 45 kirjoitettuna näppäimistöön. Jokaisella numerolla on oma 8-bittinen koodi ASCII-kooditaulukossa, joten numero vie kaksi tavua (16 bittiä): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Jotta tätä lukua käytettäisiin laskelmissa, se muunnetaan erikoisalgoritmeilla laskimen binaarijärjestelmään kahdeksannumeroisen binääriluvun muodossa: 45 - 00101101.

Graafisen tiedon koodaus ja käsittely

1950-luvulla tietokoneita, joita käytettiin useimmiten tieteellisiin ja sotilaallisiin tarkoituksiin, otettiin ensimmäisen kerran käyttöön graafisesti. Nykyään tietokoneelta saatujen tietojen visualisointi on yleistä ja tavanomaista jokaiselle ilmiölle, ja niissä päivinä se tuotti ylivoimaisen vallankumouksen tekniikan alalla. Ehkä ihmisen psyyken vaikutukset vaikuttavat: visuaaliset tiedot imeytyvät paremmin ja koetaan. Suuri läpimurto tietojen visualisoinnin kehittämisessä tapahtui 1980-luvulla, jolloin graafisen tiedon koodaus ja käsittely saivat voimakkaan kehityksen.

Analoginen ja erillinen grafiikkaesitys

Graafiset tiedot voivat olla kahdentyyppisiä: analoginen (maalauskuvio, jossa on jatkuvasti muuttuvaa väriä) ja diskreetti (kuva, joka koostuu eri väreistä). Tietokoneen kuvien käsittelyn helpottamiseksi niihin kohdistetaan käsittely - spatiaalinen näytteenotto, jossa jokaiselle elementille on määritetty tietty värin arvo yksittäisen koodin muodossa. Graafisen tiedon koodaus ja käsittely ovat samankaltaisia kuin toimiminen mosaiikkilla, joka koostuu suuresta määrästä pieniä palasia. Ja koodauksen laatu riippuu pisteiden koosta (pienempi elementin koko - pisteiden määrä on suurempi alueen yksikössä - korkeampi laatu) ja käytettyjen väripalettien koon (sitä enemmän väriä väittää, että kukin piste voi saada enemmän tietoja, sitä parempi laatu ).

Grafiikan luominen ja tallentaminen

On olemassa useita peruskuvan muotoja - vektori, fraktaali ja rasteri. Erikseen tarkastellaan rasterin ja vektorin yhdistelmää - laajalti käytetty 3D-multimedian grafiikka ajallamme, joka edustaa menetelmiä ja menetelmiä kolmiulotteisten objektien muodostamiseksi virtuaalitilassa. Graafisten ja multimediatietojen koodaus ja käsittely ovat erilaisia kutakin kuvamuotoa varten.

Rasterikuva

Tämän graafisen muodon ydin on se, että kuva on jaettu pieniin värillisiin pisteisiin (pikseleihin). Vasen yläkulma. Graafisen tiedon koodaus alkaa aina kuvan rivin vasemmasta kulmasta riviltä, jokainen pikseli vastaanottaa värikoodin. Rasterikuvan tilavuus voidaan laskea kertomalla pistemäärä kunkin kunkin tietomäärän mukaan (riippuen värivaihtoehtojen määrästä). Mitä korkeampi monitorin resoluutio on, sitä enemmän rasteririvien ja pisteiden määrä jokaisella rivillä, vastaavasti, sitä korkeampi on kuvan laatu. Rasterityyppisten graafisten tietojen käsittelemiseksi voit käyttää binäärikoodia, koska kunkin pisteen kirkkaus ja sen sijainnin koordinaatit voidaan esittää kokonaislukuina.

Vektori kuva

Vektorityyppisten graafisten ja multimediatietojen koodaus vähenee siihen tosiasiaan, että graafinen objekti on esitetty elementtisegmenttien ja kaarien muodossa. Peruskohteen rivin ominaisuudet ovat muoto (suora tai käyrä), väri, paksuus, ääriviivat (katkoviiva tai kiinteä viiva). Niillä suljetuilla rivillä on toinen ominaisuus - täyte muiden esineiden tai värien kanssa. Kohteen sijainti määräytyy viivan alun ja lopun pisteiden ja kaaren kaarevuussäteen mukaan. Vektorimuodon graafisen tiedon määrä on paljon pienempi kuin bittikartta, mutta vaatii erityisohjelmia tämän tyyppisen grafiikan katselemiseen. On myös ohjelmia - vektoriferaattoreita, jotka muuntavat rasterikuvat vektorikuviin.

Fraktaali grafiikka

Tällainen grafiikka, kuten vektori, perustuu matemaattisiin laskelmiin, mutta sen peruskomponentti on itse kaava. Tietokoneen muistissa ei ole tarvetta tallentaa kuvia tai objekteja, vaan itse kuva piirretään vain kaavalla. Tämän tyyppinen grafiikka on kätevä visualisoida paitsi yksinkertaisia säännöllisiä rakenteita, myös monimutkaisia kuvioita, jotka simuloivat esimerkiksi maisemia peleissä tai emulaattoreissa.

Ääniaallot

Mikä on tiedon koodaus, voit silti näyttää esimerkkiä äänen käsittelystä. Tiedämme, että maailma on täynnä ääniä. Antiikin ajoista lähtien ihmiset ovat selvittäneet, miten äänet syntyvät - paineistettua ja harvinaista ilmaa, joka vaikuttaa tärykalvoihin. Henkilö voi havaita aaltoja, joiden taajuus on 16 Hz - 20 kHz (1 Hz - yksi värähtely sekunnissa). Kaikki aallot, joiden värähtelytaajuudet kuuluvat tähän alueeseen, kutsutaan ääniaalloiksi.

Ääniominaisuudet

Äänen ominaispiirteet ovat äänenvoimakkuus, timbra (värähtelyn väri riippuen värähtelyn muodoista), korkeus (taajuus, joka määräytyy värähtelytaajuuden mukaan sekunnissa) ja tilavuus riippuen värähtelyn voimakkuudesta. Jokainen todellinen ääni koostuu harmonisten heilahtelujen yhdistelmästä kiinteän taajuusjoukon kanssa. Vähäisimmän taajuuden värähtelyä kutsutaan perusääneksi, toiset ovat ylivertoja. Timbrella antaa erikoisen värisävyn - eri äänenvoimakkuus, joka on luonnostaan kyseiselle äänelle. Se on timbre, että voimme tunnistaa äänet lähellä ihmisiä, erottaa äänen soittimia.

Ääniä käsittelevät ohjelmat

Toiminnalliset ohjelmat voidaan ehdoitta jakaa useisiin tyyppeihin: hyödyllisyysohjelmat ja äänikorttien ohjaimet, jotka toimivat alhaisella tasolla, audioeditorit, jotka suorittavat erilaisia äänitiedostoja ja käyttävät erilaisia tehosteita, ohjelmistosyntetisaattoreita ja analogisia / digitaalisia muuntimia ADC) ja digitaali-analogi (DAC).

Äänenkoodaus

Multimediatietojen koodaus koostuu muuntamalla äänen analoginen luonne erilliseksi sopivaksi käsittelyksi. ADC vastaanottaa analogisen signaalin sisääntulossa , mittaa sen amplitudin tietyillä aikaväleillä ja antaa digitaalisen sekvenssin datan amplitudimuutoksille. Fyysisiä muutoksia ei ole.

Lähtösignaali on diskreetti, ja siksi, mitä useammin amplitudi mittaustaajuus (näyte), sitä tarkempi lähtösignaali vastaa tuloa, sitä paremmin multimedia-informaation koodaus ja käsittely. Näyte kutsutaan myös ADC: n kautta hankitun digitaalisen datan järjestykseen. Itse prosessia kutsutaan näytteenotoksi, venäjänäytteillä.

Käänteinen muuntaminen suoritetaan DAC: n avulla: tuloon tulevan digitaalisen datan perusteella muodostuu tarvittava amplitudi sähköinen signaali tietyissä ajanhetkissä.

Näyteparametrit

Näytteenoton tärkeimmät parametrit eivät ole vain mittaustaajuus vaan myös bittisyvyys - kunkin näytteen amplitudimuutoksen mittauksen tarkkuus. Mitä tarkemmin signaalin amplitudin arvo siirretään kullekin aikayksikölle digitoinnin aikana, sitä korkeampi signaalin laatu ADC: n jälkeen, sitä suurempi on aalto-jälleenrakennuksen luotettavuus käänteisessä muunnoksessa.