Pasaulyje vyksta nuolatinis apsikeitimas informacijos srautais. Š altiniais gali būti žmonės, techniniai prietaisai, įvairūs daiktai, negyvosios ir gyvosios gamtos objektai. Informaciją gali gauti ir vienas objektas, ir keli.
Siekiant geresnio duomenų mainų, informacija vienu metu koduojama ir apdorojama siųstuvo pusėje (duomenys ruošiami ir konvertuojami į patogią formą transliuoti, apdoroti ir saugoti), siuntimas ir dekodavimas vykdomas imtuvo pusėje (užkoduojamas duomenų konvertavimas į pradinę formą). Tai tarpusavyje susijusios užduotys: š altinis ir imtuvas turi turėti panašius informacijos apdorojimo algoritmus, kitaip kodavimo-dekodavimo procesas bus neįmanomas. Grafinės ir daugialypės terpės informacijos kodavimas ir apdorojimas dažniausiai įgyvendinamas kompiuterinių technologijų pagrindu.
Informacijos kodavimas kompiuteryje
Yra daug būdų apdoroti duomenis (tekstus, skaičius, grafiką, vaizdo įrašą, garsą) naudojantkompiuteris. Visa kompiuterio apdorojama informacija atvaizduojama dvejetainiu kodu – naudojant skaičius 1 ir 0, vadinamus bitais. Techniškai šis metodas įgyvendinamas labai paprastai: 1 - elektros signalas yra, 0 - nėra. Žmogaus požiūriu tokie kodai nepatogūs suvokimui – ilgas nulių ir vienetų eilutes, kurios yra užkoduoti simboliai, labai sunku iš karto iššifruoti. Bet toks įrašymo formatas iš karto aiškiai parodo, kas yra informacijos kodavimas. Pavyzdžiui, skaičius 8 dvejetaine aštuonių skaitmenų forma atrodo tokia bitų seka: 000001000. Bet kas žmogui sunku, kompiuteriui paprasta. Elektronikai lengviau apdoroti daug paprastų elementų nei nedidelį skaičių sudėtingų.
Teksto kodavimas
Kai paspaudžiame klaviatūros mygtuką, kompiuteris gauna tam tikrą paspausto mygtuko kodą, suranda jį standartinėje ASCII simbolių lentelėje (American Code for Information Interchange), „supranta“, kuris mygtukas paspaustas ir perduoda šį kodą tolesniam apdorojimui (pavyzdžiui, kad simbolis būtų rodomas monitoriuje). Simbolių kodui saugoti dvejetainiu pavidalu naudojami 8 bitai, todėl maksimalus kombinacijų skaičius yra 256. Pirmieji 128 simboliai naudojami valdymo simboliams, skaičiams ir lotyniškoms raidėms. Antroji pusė skirta nacionaliniams simboliams ir pseudografijai.
Teksto kodavimas
Pateikus pavyzdį, bus lengviau suprasti, kas yra informacijos kodavimas. Apsvarstykite angliško simbolio "C" kodusir rusiška raidė „C“. Atkreipkite dėmesį, kad simboliai yra didžiosios raidės, o jų kodai skiriasi nuo mažųjų. Angliškas simbolis atrodys kaip 01000010, o rusiškas – 11010001. Tai, kas žmogui monitoriaus ekrane atrodo vienodai, kompiuteris suvokia visiškai kitaip. Taip pat būtina atkreipti dėmesį į tai, kad pirmųjų 128 simbolių kodai išlieka nepakitę, o pradedant nuo 129 ir toliau, skirtingos raidės gali atitikti vieną dvejetainį kodą, priklausomai nuo naudojamos kodų lentelės. Pavyzdžiui, dešimtainis kodas 194 gali atitikti raidę „b“KOI8, „B“– CP1251, „T“– ISO, o CP866 ir „Mac“koduotėse šio kodo visiškai neatitinka nei vienas simbolis. Todėl kai atidarydami tekstą matome ne rusiškus žodžius, o raidžių simbolių abrakadabra, tai reiškia, kad toks informacijos kodavimas mums netinka ir reikia rinktis kitą simbolių keitiklį.
Skaičių kodavimas
Dvejetainėje sistemoje imami tik du reikšmės variantai – 0 ir 1. Visas pagrindines operacijas su dvejetainiais skaičiais naudoja mokslas, vadinamas dvejetaine aritmetika. Šie veiksmai turi savo ypatybes. Paimkite, pavyzdžiui, skaičių 45, įvestą klaviatūra. Kiekvienas skaitmuo turi savo aštuonių skaitmenų kodą ASCII kodų lentelėje, todėl skaičius užima du baitus (16 bitų): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Kad šis skaičius būtų naudojamas skaičiavimuose, jis specialių algoritmų būdu konvertuojamas į dvejetainę sistemą aštuonių skaitmenų dvejetainio skaičiaus forma: 45 - 00101101.
Kodavimas ir apdorojimasgrafinė informacija
XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje kompiuteriai, kurie dažniausiai buvo naudojami mokslo ir kariniams tikslams, pirmieji įdiegė grafinį duomenų atvaizdavimą. Šiandien iš kompiuterio gaunamos informacijos vizualizavimas yra įprastas ir pažįstamas reiškinys kiekvienam žmogui, o tais laikais tai padarė nepaprastą revoliuciją dirbant su technologijomis. Galbūt turėjo įtakos žmogaus psichikos įtaka: vizualiai pateikta informacija geriau įsisavinama ir suvokiama. Didelis lūžis plėtojant duomenų vizualizaciją įvyko devintajame dešimtmetyje, kai grafinės informacijos kodavimas ir apdorojimas sulaukė galingos plėtros.
Analoginis ir atskiras grafikos vaizdas
Grafininė informacija gali būti dviejų tipų: analoginė (nuolat besikeičiančios spalvos tapybos drobė) ir diskretinė (paveikslėlis, susidedantis iš daugybės skirtingų spalvų taškų). Kad būtų patogiau dirbti su vaizdais kompiuteryje, jie apdorojami - erdvinė atranka, kurioje kiekvienam elementui priskiriama konkreti spalvos reikšmė individualaus kodo pavidalu. Grafinės informacijos kodavimas ir apdorojimas panašus į darbą su mozaika, susidedančia iš daugybės mažų fragmentų. Be to, kodavimo kokybė priklauso nuo taškų dydžio (kuo mažesnis elemento dydis – ploto vienete bus daugiau taškų – tuo aukštesnė kokybė) ir naudojamų spalvų paletės dydžio (kuo daugiau spalvų būsenų kiekviena) taškas gali užimti, atitinkamai, pernešant daugiau informacijos, tuo geriaukokybė).
Grafikos kūrimas ir saugojimas
Yra keli pagrindiniai vaizdo formatai – vektorinis, fraktalinis ir rastrinis. Atskirai nagrinėjamas rastro ir vektoriaus derinys - mūsų laikais plačiai paplitusi daugialypė terpės 3D grafika, kuri yra trimačių objektų kūrimo virtualioje erdvėje technikos ir metodai. Grafikos ir daugialypės terpės informacijos kodavimas ir apdorojimas skiriasi kiekvienam vaizdo formatui.
Bitmap
Šio grafinio formato esmė ta, kad vaizdas yra padalintas į mažus įvairiaspalvius taškus (pikselius). Viršutinis kairysis valdymo taškas. Grafinės informacijos kodavimas visada prasideda nuo kairiojo vaizdo kampo eilutė po eilutės, kiekvienas pikselis gauna spalvos kodą. Rastrinio vaizdo tūrį galima apskaičiuoti taškų skaičių padauginus iš kiekvieno iš jų informacijos apimties (kuri priklauso nuo spalvų pasirinkimų skaičiaus). Kuo didesnė monitoriaus skiriamoji geba, tuo didesnis rastrinių linijų ir taškų skaičius kiekvienoje eilutėje, tuo aukštesnė vaizdo kokybė. Rastrinio tipo grafiniams duomenims apdoroti galite naudoti dvejetainį kodą, nes kiekvieno taško šviesumas ir jo vietos koordinatės gali būti pateikiami sveikaisiais skaičiais.
Vektorinis vaizdas
Vektoriaus tipo grafinės ir daugialypės terpės informacijos kodavimas sumažinamas iki to, kad grafinis objektas vaizduojamas elementarių segmentų ir lankų pavidalu. savybiųlinijos, kurios yra pagrindinis objektas, yra forma (tiesi arba kreivė), spalva, storis, stilius (punktyrinė arba ištisinė linija). Tos linijos, kurios yra uždarytos, turi dar vieną savybę – užpildymą kitais objektais arba spalva. Objekto padėtis nustatoma pagal linijos pradžios ir pabaigos taškus bei lanko kreivumo spindulį. Grafinės informacijos kiekis vektoriniu formatu yra daug mažesnis nei rastrinio formato, tačiau norint peržiūrėti tokio tipo grafiką reikia specialių programų. Taip pat yra programų – vektorizatorių, kurios rastrinius vaizdus paverčia vektoriniais.
Fraktalinė grafika
Šio tipo grafika, kaip ir vektorinė grafika, yra pagrįsta matematiniais skaičiavimais, tačiau pagrindinis jos komponentas yra pati formulė. Kompiuterio atmintyje nereikia kaupti jokių vaizdų ar objektų, pats paveikslas nupieštas tik pagal formulę. Šio tipo grafika patogu vizualizuoti ne tik paprastas įprastas struktūras, bet ir sudėtingas iliustracijas, kurios imituoja, pavyzdžiui, žaidimų ar emuliatorių peizažus.
Garso bangos
Kokia yra informacijos koduotė, taip pat galima parodyti darbo su garsu pavyzdžiu. Žinome, kad mūsų pasaulis pilnas garsų. Nuo seniausių laikų žmonės suprato, kaip gimsta garsai – suspausto ir išretėjusio oro bangos, paveikiančios ausies būgnelius. Žmogus gali suvokti bangas, kurių dažnis yra nuo 16 Hz iki 20 kHz (1 hercas – vienas svyravimas per sekundę). Visos bangos, kurių virpesių dažniai patenka į taidiapazonas vadinamas garsu.
Garso ypatybės
Garso charakteristikos yra tonas, tembras (garso spalva, priklausomai nuo virpesių formos), aukštis (dažnis, kurį lemia virpesių dažnis per sekundę) ir garsumas, priklausomai nuo intensyvumo. vibracijų. Bet koks tikras garsas susideda iš harmoninių virpesių mišinio su fiksuotu dažnių rinkiniu. Žemiausio dažnio vibracija vadinama pagrindiniu tonu, likusi dalis yra obertonai. Tembras – skirtingas obertonų skaičius, būdingas šiam garsui – suteikia garsui ypatingą spalvą. Būtent pagal tembrą galime atpažinti artimųjų balsus, atskirti muzikos instrumentų skambesį.
Darbo su garsu programos
Programas galima sąlyginai suskirstyti į keletą tipų pagal jų funkcionalumą: komunalinės programos ir garso plokščių tvarkyklės, kurios su jomis dirba žemu lygiu, garso redaktoriai, atliekantys įvairias operacijas su garso failais ir taikantys joms įvairius efektus, programinės įrangos sintezatoriai ir analoginio į skaitmeninį keitikliai (ADC) ir skaitmeniniai į analoginiai keitikliai (DAC).
Garso kodavimas
Daugialypės terpės informacijos kodavimas – tai analoginio garso pavertimas atskiru, kad būtų patogiau apdoroti. ADC įėjime priima analoginį signalą, tam tikrais laiko intervalais matuoja jo amplitudę, o išėjime išveda skaitmeninę seką su duomenimis apie amplitudės pokyčius. Nevyksta jokia fizinė transformacija.
Išvesties signalas yra atskiras, todėl dažniauamplitudės matavimo dažnis (sample), kuo tiksliau išvesties signalas atitinka įvesties signalą, tuo geriau koduojama ir apdorojama daugialypės terpės informacija. Pavyzdys taip pat paprastai vadinamas sutvarkyta skaitmeninių duomenų, gautų per ADC, seka. Pats procesas vadinamas atranka, rusiškai – diskretizacija.
Atvirkštinis konvertavimas vyksta naudojant DAC: remiantis į įvestį patenkančiais skaitmeniniais duomenimis, tam tikrais laiko momentais sukuriamas reikiamos amplitudės elektrinis signalas.
Atrankos parametrai
Pagrindiniai atrankos parametrai yra ne tik matavimo dažnis, bet ir bitų gylis – kiekvieno mėginio amplitudės pokyčio matavimo tikslumas. Kuo tiksliau signalo amplitudės reikšmė perduodama skaitmeninimo metu kiekvienu laiko vienetu, tuo aukštesnė signalo kokybė po ADC, tuo didesnis bangos atkūrimo patikimumas atvirkštinio konvertavimo metu.
