Es gibt einen ständigen Austausch von Informationsflüssen in der Welt. Quellen können Menschen, technische Geräte, verschiedene Dinge, Objekte der unbelebten und belebten Natur sein. Sowohl ein Objekt als auch mehrere können Informationen erh alten.
Für einen besseren Datenaustausch werden Informationen auf der Senderseite gleichzeitig verschlüsselt und verarbeitet (Daten werden aufbereitet und in eine Form gebracht, die für die Übertragung, Verarbeitung und Speicherung geeignet ist), die Weiterleitung und Entschlüsselung erfolgt auf der Empfängerseite (verschlüsselt Datenkonvertierung in ihre ursprüngliche Form). Dies sind zusammenhängende Aufgaben: Quelle und Empfänger müssen ähnliche Informationsverarbeitungsalgorithmen haben, sonst ist der Kodierungs-Dekodierungsprozess unmöglich. Die Kodierung und Verarbeitung von grafischen und multimedialen Informationen erfolgt in der Regel auf Basis von Computertechnologie.
Kodierung von Informationen auf einem Computer
Es gibt viele Möglichkeiten, Daten (Texte, Zahlen, Grafiken, Video, Ton) zu verarbeitenComputer. Alle von einem Computer verarbeiteten Informationen werden im Binärcode dargestellt - mit den Zahlen 1 und 0, Bits genannt. Technisch ist diese Methode sehr einfach implementiert: 1 - das elektrische Signal ist vorhanden, 0 - fehlt. Aus menschlicher Sicht sind solche Codes für die Wahrnehmung unangenehm - lange Folgen von Nullen und Einsen, die verschlüsselte Zeichen sind, sind sehr schwer sofort zu entziffern. Aber ein solches Aufnahmeformat zeigt sofort deutlich, was Informationskodierung ist. Zum Beispiel sieht die Zahl 8 in binärer achtstelliger Form wie die folgende Bitfolge aus: 000001000. Aber was für einen Menschen schwierig ist, ist für einen Computer einfach. Für die Elektronik ist es einfacher, viele einfache Elemente zu verarbeiten als wenige komplexe.
Textkodierung
Wenn wir eine Taste auf der Tastatur drücken, empfängt der Computer einen bestimmten Code der gedrückten Taste, schlägt ihn in der Standard-ASCII-Zeichentabelle (American Code for Information Interchange) nach, „versteht“, welche Taste gedrückt wird und übergibt diesen Code zur weiteren Verarbeitung (z. B. um das Zeichen auf dem Monitor anzuzeigen). Um einen Zeichencode in binärer Form zu speichern, werden 8 Bit verwendet, sodass die maximale Anzahl von Kombinationen 256 beträgt. Die ersten 128 Zeichen werden für Steuerzeichen, Zahlen und lateinische Buchstaben verwendet. Die zweite Hälfte ist für nationale Symbole und Pseudographien.
Textkodierung
Anhand eines Beispiels wird es einfacher zu verstehen, was Informationskodierung ist. Betrachten Sie die Codes des englischen Zeichens "C"und der russische Buchstabe "C". Beachten Sie, dass die Zeichen in Großbuchstaben geschrieben sind und ihre Codes sich von denen in Kleinbuchstaben unterscheiden. Das englische Zeichen sieht aus wie 01000010 und das russische wie 11010001. Was für eine Person auf einem Bildschirm gleich aussieht, nimmt ein Computer ganz anders wahr. Zu beachten ist auch, dass die Codes der ersten 128 Zeichen unverändert bleiben und ab 129 und darüber je nach verwendeter Codetabelle unterschiedliche Buchstaben einem Binärcode entsprechen können. Beispielsweise kann der Dezimalcode 194 dem Buchstaben „b“in KOI8, „B“in CP1251, „T“in ISO entsprechen, und in CP866- und Mac-Codierungen entspricht überhaupt kein einziges Zeichen diesem Code. Wenn wir also beim Öffnen des Textes Abrakadabra mit Buchstaben anstelle von russischen Wörtern sehen, bedeutet dies, dass eine solche Codierung von Informationen nicht zu uns passt und wir einen anderen Zeichenkonverter wählen müssen.
Zahlenkodierung
Im Binärsystem werden nur zwei Varianten des Werts genommen - 0 und 1. Alle grundlegenden Operationen mit Binärzahlen werden von einer Wissenschaft namens Binärarithmetik verwendet. Diese Aktionen haben ihre eigenen Eigenschaften. Nehmen Sie zum Beispiel die auf der Tastatur eingegebene Zahl 45. Jede Ziffer hat ihren eigenen achtstelligen Code in der ASCII-Codetabelle, sodass die Zahl zwei Bytes (16 Bit) belegt: 5 - 01010011, 4 - 01000011. Um diese Zahl in Berechnungen verwenden zu können, wird sie durch spezielle Algorithmen in das Binärsystem in Form einer achtstelligen Binärzahl umgewandelt: 45 - 00101101.
Codierung und Verarbeitunggrafische Informationen
In den 50er Jahren waren Computer, die am häufigsten für wissenschaftliche und militärische Zwecke verwendet wurden, die ersten, die eine grafische Anzeige von Daten implementierten. Heutzutage ist die Visualisierung von Informationen, die von einem Computer empfangen werden, ein allgemeines und vertrautes Phänomen für jeden Menschen, und in jenen Tagen hat es eine außergewöhnliche Revolution in der Arbeit mit Technologie bewirkt. Vielleicht wirkte sich der Einfluss der menschlichen Psyche aus: Visuell präsentierte Informationen werden besser aufgenommen und wahrgenommen. Ein großer Durchbruch in der Entwicklung der Datenvisualisierung gelang in den 80er Jahren, als die Kodierung und Verarbeitung grafischer Informationen eine starke Entwicklung erfuhr.
Analoge und diskrete Darstellung von Grafiken
Grafikinformationen können von zweierlei Art sein: analog (eine Malleinwand mit sich ständig ändernder Farbe) und diskret (ein Bild, das aus vielen Punkten unterschiedlicher Farbe besteht). Um die Arbeit mit Bildern auf einem Computer zu vereinfachen, werden sie verarbeitet - räumliches Sampling, bei dem jedem Element ein bestimmter Farbwert in Form eines individuellen Codes zugewiesen wird. Die Kodierung und Verarbeitung grafischer Informationen ähnelt der Arbeit mit einem Mosaik, das aus vielen kleinen Fragmenten besteht. Darüber hinaus hängt die Codierungsqualität von der Größe der Punkte (je kleiner die Größe des Elements - es gibt mehr Punkte pro Flächeneinheit - desto höher die Qualität) und der Größe der verwendeten Farbpalette (je mehr Farbzustände jeweils dot aufnehmen kann, bzw. je mehr Informationen transportiert werden, desto besserQualität).
Grafiken erstellen und speichern
Es gibt mehrere grundlegende Bildformate - Vektor, Fraktal und Raster. Unabhängig davon wird eine Kombination aus Raster und Vektor betrachtet - eine in unserer Zeit weit verbreitete multimediale 3D-Grafik, bei der es sich um Techniken und Methoden zum Konstruieren dreidimensionaler Objekte im virtuellen Raum handelt. Die Kodierung und Verarbeitung von Grafiken und Multimedia-Informationen ist für jedes Bildformat unterschiedlich.
Bitmap
Die Essenz dieses Grafikformats besteht darin, dass das Bild in kleine mehrfarbige Punkte (Pixel) unterteilt wird. Kontrollpunkt oben links. Die Codierung von Grafikinformationen beginnt immer zeilenweise in der linken Ecke des Bildes, jedes Pixel erhält einen Farbcode. Das Volumen eines Rasterbildes kann berechnet werden, indem die Anzahl der Punkte mit dem jeweiligen Informationsvolumen multipliziert wird (das von der Anzahl der Farboptionen abhängt). Je höher die Auflösung des Monitors, desto größer die Anzahl der Rasterzeilen bzw. Punkte in jeder Zeile, desto höher die Bildqualität. Sie können Binärcode verwenden, um rasterartige Grafikdaten zu verarbeiten, da die Helligkeit jedes Punktes und die Koordinaten seiner Position als ganze Zahlen dargestellt werden können.
Vektorbild
Die Codierung von grafischen und multimedialen Informationen eines Vektortyps wird darauf reduziert, dass ein grafisches Objekt in Form von elementaren Segmenten und Bögen dargestellt wird. EigenschaftenLinien, die das Grundobjekt sind, sind die Form (gerade oder Kurve), Farbe, Dicke, Stil (gestrichelte oder durchgezogene Linie). Die geschlossenen Linien haben eine weitere Eigenschaft - das Füllen mit anderen Objekten oder Farbe. Die Position des Objekts wird durch die Start- und Endpunkte der Linie und den Krümmungsradius des Bogens bestimmt. Die Menge an Grafikinformationen im Vektorformat ist viel geringer als im Rasterformat, aber es erfordert spezielle Programme, um Grafiken dieses Typs anzuzeigen. Es gibt auch Programme - Vektorisierer, die Rasterbilder in Vektorbilder umwandeln.
Fraktalgrafik
Diese Art von Grafiken basiert wie Vektorgrafiken auf mathematischen Berechnungen, aber ihre grundlegende Komponente ist die Formel selbst. Es müssen keine Bilder oder Objekte im Speicher des Computers gespeichert werden, das Bild selbst wird nur nach der Formel gezeichnet. Diese Art von Grafiken eignet sich nicht nur zur Visualisierung einfacher, regelmäßiger Strukturen, sondern auch komplexer Illustrationen, die beispielsweise Landschaften in Spielen oder Emulatoren imitieren.
Schallwellen
Was die Kodierung von Informationen ist, lässt sich auch am Beispiel der Arbeit mit Ton demonstrieren. Wir wissen, dass unsere Welt voller Klänge ist. Seit der Antike haben die Menschen herausgefunden, wie Klänge entstehen - Wellen komprimierter und verdünnter Luft, die auf das Trommelfell einwirken. Eine Person kann Wellen mit einer Frequenz von 16 Hz bis 20 kHz (1 Hertz - eine Schwingung pro Sekunde) wahrnehmen. Alle Wellen, deren Schwingungsfrequenzen darunter fallenBereich heißen Audio.
Toneigenschaften
Die Eigenschaften des Klangs sind Ton, Klangfarbe (die Farbe des Klangs, abhängig von der Form der Schwingungen), Tonhöhe (Frequenz, die durch die Frequenz der Schwingungen pro Sekunde bestimmt wird) und Lautstärke, abhängig von der Intensität von Vibrationen. Jeder echte Klang besteht aus einer Mischung harmonischer Schwingungen mit einem festen Satz von Frequenzen. Die Schwingung mit der niedrigsten Frequenz wird Grundton genannt, der Rest sind Obertöne. Die Klangfarbe – eine unterschiedliche Anzahl von Obertönen, die diesem bestimmten Klang innewohnt – verleiht dem Klang eine besondere Farbe. An der Klangfarbe können wir die Stimmen geliebter Menschen erkennen und den Klang von Musikinstrumenten unterscheiden.
Programme zum Arbeiten mit Ton
Programme können entsprechend ihrer Funktionalität in mehrere Typen unterteilt werden: Dienstprogramme und Treiber für Soundkarten, die auf niedriger Ebene mit ihnen arbeiten, Audio-Editoren, die verschiedene Operationen mit Sounddateien ausführen und verschiedene Effekte darauf anwenden, Software-Synthesizer und Analog-Digital-Wandler (ADC) und Digital-Analog-Wandler (DAC).
Audiokodierung
Die Codierung von Multimedia-Informationen besteht darin, die analoge Natur des Tons für eine bequemere Verarbeitung in eine diskrete umzuwandeln. Der ADC empfängt am Eingang ein analoges Signal, misst seine Amplitude in bestimmten Zeitintervallen und gibt am Ausgang eine digitale Sequenz mit Daten über Amplitudenänderungen aus. Es findet keine physische Umwandlung statt.
Das Ausgangssignal ist diskret, also umso öfterAmplitudenmessfrequenz (Sample), je genauer das Ausgangssignal dem Eingangssignal entspricht, desto besser ist die Kodierung und Verarbeitung multimedialer Informationen. Ein Sample wird allgemein auch als eine geordnete Folge digitaler Daten bezeichnet, die durch einen ADC empfangen werden. Der Prozess selbst heißt Sampling, auf Russisch - Diskretisierung.
Die Rückwandlung erfolgt mit Hilfe eines DAC: Anhand der am Eingang eingehenden digitalen Daten wird zu bestimmten Zeitpunkten ein elektrisches Signal mit der gewünschten Amplitude erzeugt.
Abtastparameter
Die wichtigsten Sampling-Parameter sind nicht nur die Messfrequenz, sondern auch die Bittiefe – die Genauigkeit der Messung der Amplitudenänderung für jedes Sample. Je genauer der Wert der Signalamplitude bei der Digitalisierung in jeder Zeiteinheit übertragen wird, desto höher ist die Qualität des Signals nach dem ADC, desto zuverlässiger ist die Wellenrückgewinnung bei der Rückwandlung.
