Er is een constante uitwisseling van informatiestromen in de wereld. Bronnen kunnen mensen, technische apparaten, verschillende dingen, objecten van levenloze en levende natuur zijn. Zowel één object als meerdere kunnen informatie ontvangen.
Voor een betere gegevensuitwisseling wordt informatie gelijktijdig gecodeerd en verwerkt aan de zenderzijde (gegevens worden voorbereid en omgezet in een vorm die geschikt is voor uitzending, verwerking en opslag), doorsturen en decoderen wordt uitgevoerd aan de ontvangerzijde (gecodeerd gegevensconversie naar de oorspronkelijke vorm). Dit zijn onderling gerelateerde taken: de bron en ontvanger moeten vergelijkbare informatieverwerkingsalgoritmen hebben, anders is het codering-decoderingsproces onmogelijk. Het coderen en verwerken van grafische en multimedia-informatie wordt meestal uitgevoerd op basis van computertechnologie.
Codeerinformatie op een computer
Er zijn veel manieren om gegevens (teksten, cijfers, afbeeldingen, video, geluid) te verwerken metcomputer. Alle informatie die door een computer wordt verwerkt, wordt weergegeven in binaire code - met behulp van de cijfers 1 en 0, bits genoemd. Technisch gezien is deze methode heel eenvoudig geïmplementeerd: 1 - het elektrische signaal is aanwezig, 0 - afwezig. Vanuit menselijk oogpunt zijn dergelijke codes onhandig voor waarneming - lange reeksen nullen en enen, die gecodeerde karakters zijn, zijn erg moeilijk onmiddellijk te ontcijferen. Maar zo'n opnameformaat laat meteen duidelijk zien wat informatiecodering is. Het getal 8 in binaire achtcijferige vorm ziet er bijvoorbeeld uit als de volgende bitreeks: 000001000. Maar wat moeilijk is voor een persoon, is eenvoudig voor een computer. Het is voor elektronica gemakkelijker om veel eenvoudige elementen te verwerken dan een klein aantal complexe.
Tekstcodering
Wanneer we op een knop op het toetsenbord drukken, ontvangt de computer een bepaalde code van de ingedrukte knop, zoekt deze op in de standaard ASCII-tekentabel (American Code for Information Interchange), "begrijpt" welke knop wordt ingedrukt en geeft deze code door voor verdere verwerking (bijvoorbeeld om het teken op de monitor weer te geven). Om een tekencode in binaire vorm op te slaan, worden 8 bits gebruikt, dus het maximale aantal combinaties is 256. De eerste 128 tekens worden gebruikt voor stuurtekens, cijfers en Latijnse letters. De tweede helft is voor nationale symbolen en pseudographics.
Tekstcodering
Het zal gemakkelijker zijn om te begrijpen wat informatiecodering is met een voorbeeld. Overweeg de codes van het Engelse teken "C"en de Russische letter "C". Merk op dat de tekens hoofdletters zijn en dat hun codes verschillen van kleine letters. Het Engelse karakter zal eruit zien als 01000010 en het Russische karakter zal eruit zien als 11010001. Wat er hetzelfde uitziet voor een persoon op een beeldscherm, neemt een computer heel anders waar. Er moet ook op worden gelet dat de codes van de eerste 128 tekens ongewijzigd blijven, en vanaf 129 en verder kunnen verschillende letters overeenkomen met één binaire code, afhankelijk van de gebruikte codetabel. De decimale code 194 kan bijvoorbeeld overeenkomen met de letter "b" in KOI8, "B" in CP1251, "T" in ISO, en in CP866- en Mac-coderingen komt geen enkel teken overeen met deze code. Daarom, als we letter-teken abracadabra zien in plaats van Russische woorden bij het openen van de tekst, betekent dit dat een dergelijke codering van informatie niet bij ons past en dat we een andere tekenomzetter moeten kiezen.
Nummercodering
In het binaire systeem worden slechts twee varianten van de waarde genomen - 0 en 1. Alle basisbewerkingen met binaire getallen worden gebruikt door een wetenschap die binaire rekenkunde wordt genoemd. Deze acties hebben hun eigen kenmerken. Neem bijvoorbeeld het getal 45 dat op het toetsenbord wordt getypt. Elk cijfer heeft zijn eigen achtcijferige code in de ASCII-codetabel, dus het nummer beslaat twee bytes (16 bits): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Om dit getal in berekeningen te gebruiken, wordt het door speciale algoritmen omgezet in het binaire systeem in de vorm van een achtcijferig binair getal: 45 - 00101101.
Coderen en verwerkengrafische informatie
In de jaren 50 waren computers die het meest werden gebruikt voor wetenschappelijke en militaire doeleinden de eersten die een grafische weergave van gegevens implementeerden. Tegenwoordig is de visualisatie van informatie die van een computer wordt ontvangen een algemeen en vertrouwd fenomeen voor iedereen, en in die tijd zorgde het voor een buitengewone revolutie in het werken met technologie. Wellicht heeft de invloed van de menselijke psyche effect gehad: visueel gepresenteerde informatie wordt beter opgenomen en waargenomen. Een grote doorbraak in de ontwikkeling van datavisualisatie vond plaats in de jaren 80, toen het coderen en verwerken van grafische informatie een krachtige ontwikkeling doormaakte.
Analoge en discrete weergave van afbeeldingen
Grafische informatie kan van twee soorten zijn: analoog (een schilderdoek met continu veranderende kleur) en discreet (een afbeelding die bestaat uit veel stippen van verschillende kleuren). Voor het gemak van het werken met afbeeldingen op een computer, worden ze verwerkt - ruimtelijke bemonstering, waarbij aan elk element een specifieke kleurwaarde wordt toegewezen in de vorm van een individuele code. Het coderen en verwerken van grafische informatie is vergelijkbaar met het werken met een mozaïek bestaande uit een groot aantal kleine fragmenten. Bovendien hangt de coderingskwaliteit af van de grootte van de stippen (hoe kleiner de grootte van het element - er zullen meer stippen per oppervlakte-eenheid zijn - hoe hoger de kwaliteit) en de grootte van het gebruikte kleurenpalet (hoe meer kleurstaten elk punt kan respectievelijk meer informatie bevatten, hoe beterkwaliteit).
Grafiek maken en opslaan
Er zijn verschillende basisformaten voor afbeeldingen - vector, fractal en raster. Afzonderlijk wordt een combinatie van raster en vector overwogen - een multimedia 3D-afbeelding die in onze tijd wijdverbreid is, namelijk de technieken en methoden voor het construeren van driedimensionale objecten in de virtuele ruimte. De codering en verwerking van afbeeldingen en multimedia-informatie is verschillend voor elk beeldformaat.
Bitmap
De essentie van dit grafische formaat is dat de afbeelding is verdeeld in kleine veelkleurige stippen (pixels). Controlepunt linksboven. Het coderen van grafische informatie begint altijd regel voor regel vanuit de linkerhoek van het beeld, elke pixel krijgt een kleurcode. Het volume van een rasterafbeelding kan worden berekend door het aantal punten te vermenigvuldigen met het informatievolume van elk van hen (afhankelijk van het aantal kleuropties). Hoe hoger de resolutie van de monitor, hoe groter respectievelijk het aantal rasterlijnen en punten in elke lijn, hoe hoger de beeldkwaliteit. U kunt binaire code gebruiken om grafische gegevens van het rastertype te verwerken, aangezien de helderheid van elk punt en de coördinaten van zijn locatie kunnen worden weergegeven als gehele getallen.
Vector afbeelding
Codering van grafische en multimedia-informatie van een vectortype wordt gereduceerd tot het feit dat een grafisch object wordt weergegeven in de vorm van elementaire segmenten en bogen. eigenschappenlijnen, die het basisobject vormen, zijn de vorm (recht of gebogen), kleur, dikte, stijl (gestippelde of ononderbroken lijn). De lijnen die gesloten zijn, hebben nog een eigenschap - vullen met andere objecten of kleuren. De positie van het object wordt bepaald door het begin- en eindpunt van de lijn en de kromtestraal van de boog. De hoeveelheid grafische informatie in vectorformaat is veel minder dan in rasterformaat, maar het vereist speciale programma's om dit soort afbeeldingen te bekijken. Er zijn ook programma's - vectorizers die rasterafbeeldingen omzetten in vectorafbeeldingen.
Fractal afbeeldingen
Dit type afbeeldingen is, net als vectorafbeeldingen, gebaseerd op wiskundige berekeningen, maar het basisbestanddeel is de formule zelf. Het is niet nodig om afbeeldingen of objecten in het geheugen van de computer op te slaan, de afbeelding zelf wordt alleen volgens de formule getekend. Dit soort afbeeldingen is handig voor het visualiseren van niet alleen eenvoudige, regelmatige structuren, maar ook voor complexe illustraties die bijvoorbeeld landschappen in games of emulators nabootsen.
Geluidsgolven
Wat de codering van informatie is, kan ook worden aangetoond door het voorbeeld van het werken met geluid. We weten dat onze wereld gevuld is met geluiden. Sinds de oudheid hebben mensen ontdekt hoe geluiden worden geboren - golven van samengeperste en ijle lucht die de trommelvliezen beïnvloeden. Een persoon kan golven waarnemen met een frequentie van 16 Hz tot 20 kHz (1 Hertz - één trilling per seconde). Alle golven waarvan de oscillatiefrequenties binnen dit vallenbereik worden audio genoemd.
Geluidseigenschappen
De kenmerken van geluid zijn toon, timbre (de kleur van het geluid, afhankelijk van de vorm van trillingen), toonhoogte (frequentie, die wordt bepaald door de frequentie van trillingen per seconde) en luidheid, afhankelijk van de intensiteit van trillingen. Elk echt geluid bestaat uit een mengsel van harmonische trillingen met een vaste reeks frequenties. De trilling met de laagste frequentie wordt de grondtoon genoemd, de rest zijn boventonen. Het timbre - een ander aantal boventonen dat inherent is aan dit specifieke geluid - geeft een speciale kleur aan het geluid. Het is door het timbre dat we de stemmen van dierbaren kunnen herkennen, het geluid van muziekinstrumenten kunnen onderscheiden.
Programma's om met geluid te werken
Programma's kunnen voorwaardelijk worden onderverdeeld in verschillende typen op basis van hun functionaliteit: hulpprogramma's en stuurprogramma's voor geluidskaarten die ermee werken op een laag niveau, audio-editors die verschillende bewerkingen met geluidsbestanden uitvoeren en er verschillende effecten op toepassen, softwaresynthesizers en analoog-naar-digitaal-omzetters (ADC) en digitaal-naar-analoog-omzetters (DAC).
Audiocodering
Coderen van multimedia-informatie bestaat uit het omzetten van de analoge aard van geluid in een discrete voor een gemakkelijkere verwerking. De ADC ontvangt een analoog signaal aan de ingang, meet de amplitude ervan op bepaalde tijdsintervallen en voert een digitale reeks uit aan de uitgang met gegevens over amplitudeveranderingen. Er vindt geen fysieke transformatie plaats.
Het uitgangssignaal is discreet, dus hoe vakeramplitudemeetfrequentie (sample), hoe nauwkeuriger het uitgangssignaal overeenkomt met het ingangssignaal, hoe beter de codering en verwerking van multimedia-informatie. Een sample wordt ook wel een geordende reeks digitale gegevens genoemd die via een ADC wordt ontvangen. Het proces zelf heet bemonstering, in het Russisch - discretisatie.
De omgekeerde conversie vindt plaats met behulp van een DAC: op basis van de digitale gegevens die de ingang binnenkomen, wordt op bepaalde tijdstippen een elektrisch signaal met de vereiste amplitude gegenereerd.
Bemonsteringsparameters
De belangrijkste bemonsteringsparameters zijn niet alleen de meetfrequentie, maar ook de bitdiepte - de nauwkeurigheid van het meten van de verandering in amplitude voor elk monster. Hoe nauwkeuriger de waarde van de signaalamplitude wordt verzonden tijdens digitalisering in elke tijdseenheid, hoe hoger de kwaliteit van het signaal na de ADC, hoe hoger de betrouwbaarheid van golfherstel tijdens inverse conversie.
