Kāda ir informācijas kodēšana un tās apstrāde?

Pasaulē notiek pastāvīga informācijas plūsmas apmaiņa. Avoti var būt cilvēki, tehniskās ierīces, dažādas lietas, nedzīvās un dzīvās būtnes. Jūs varat saņemt informāciju kā vienu vai vairākus objektus.
Lai nodrošinātu labāku datu apmaiņu, vienlaicīgi tiek veikta informācijas kodēšana un apstrāde raidītāja pusē (datu sagatavošana un pārveidošana tādā formā, kas ir ērta tulkošanai, apstrādei un uzglabāšanai), pārsūtīšana un dekodēšana uztvērēja pusē (pārveidojot kodētos datus sākotnējā formā). Tie ir savstarpēji saistīti uzdevumi: avota un uztvērēja informācijas apstrādei jābūt līdzīgiem algoritmiem, pretējā gadījumā kodēšanas un dekodēšanas process nebūs iespējams. Grafikas un multivides informācijas kodēšana un apstrāde parasti tiek realizēta, pamatojoties uz datortehnoloģiju.

Informācijas kodēšana datorā

Izmantojot datoru, ir daudzi veidi, kā apstrādāt datus (tekstus, ciparus, grafiku, video, skaņu). Visa datora apstrādātā informācija tiek attēlota bināro kodu - ar 1. un 0. ciparu palīdzību, ko sauc par bitiem. Tehniski šī metode ir ļoti vienkārša: 1 - ir elektriskā signāls, 0 - nav. No cilvēciskā viedokļa šādi kodi ir neērti uztverei - garām nulles rindām un tiem, kas attēlo kodēto simbolus, ir ļoti grūti neklasificēt. Bet šis ieraksta formāts uzreiz pierāda, ka šāda informācijas kodēšana. Piemēram, astoņu bitu formāta binārajā formā numurs 8 izskatās šādi bitu secībā: 000001000. Bet kas grūti personai, tikai datoram. Elektronika ir vieglāk apstrādāt daudz vienkāršus elementus nekā neliels skaits sarežģītu.

Tekstu kodēšana

Kad mēs nospiežam tastatūras pogu, dators saņem noteiktu taustiņu nospiestu kodu, meklē to standarta ASCII rakstzīmju tabulā (Amerikas informācijas apmaiņas kods), "saprot", kura poga tiek nospiesta un nodod tālāk tālākai apstrādei (piemēram, lai parādītu simbolu uz monitora ) Lai rakstzīmju kodu saglabātu divējādi, tiek izmantoti 8 cipari, tāpēc maksimālais kombināciju skaits ir 256. Pirmās 128 rakstzīmes tiek izmantotas kontroles rakstzīmēm, cipariem un latīņu burtiem. Otrā puse ir paredzēta valsts simboliem un pseidogrāfijai.

Tekstu kodēšana

Piemēram, būs vieglāk saprast, kāda ir informācijas kodēšana. Apsveriet angļu valodas simbola "C" un krievu burtu "C" kodus. Ņemiet vērā, ka simboli ir kapitalizēti, un to kodi atšķiras no mazajiem burtiem. Angļu raksturs izskatīsies 01000010, un krieviski - 11010001. Fakts, ka personai monitora ekrānā izskatās vienādi, dators uztver diezgan atšķirīgi. Ir arī jāpievērš uzmanība faktam, ka pirmo 128 rakstzīmju kodi paliek nemainīgi, un sākot no 129 uz nākamo, dažādi burti var atbilst vienam bināram kodam atkarībā no izmantotās kodu tabulas. Piemēram, decimāldaļu kods 194 KOI8 var atbilst burtai "b", CP1251 - "B", līdz ISO - "T", kā arī CP866 un Mac kodējumu kopumā šim kodam neatbilst simbols. Tāpēc, atverot tekstu krievu vārdu vietā, mēs redzam burtu simbolu abracadabru, kas nozīmē, ka šī informācijas kodēšana mums nav piemērota, un mums ir jāizvēlas vēl viens simbolu pārveidotājs.

Kodēšanas numuri

Binārā aprēķina sistēmā tiek ņemti tikai divi varianta vērtības-0 un 1. Visas pamatdarbības ar bināro skaitļu izmantošanu zinātnē sauc par bināru aritmētiku. Šīm darbībām ir savas īpatnības. Piemēram, ņemiet skaitli 45, kas ierakstīts tastatūrā. Katram ciparam ir sava 8 bitu kods ASCII koda tabulā, tāpēc numurs aizņem divus bitus (16 bitus): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Lai izmantotu šo skaitli aprēķinos, tas tiek tulkots ar speciāliem algoritmiem aprēķinu binārā sistēmā astoņu ciparu bināro numuru veidā: 45 - 00101101.

Grafiskās informācijas kodēšana un apstrāde

1950. gados datorus, kurus visbiežāk izmantoja zinātnes un militāriem nolūkiem, vispirms tika ieviesti grafiski. Mūsdienās no datora saņemtas informācijas vizualizācija ir izplatīta un ierasta ikviena cilvēka parādība, un tajās dienās radās ārkārtas revolūcija darbā ar tehnoloģijām. Iespējams, ietekme uz cilvēka psihi: vizuālā informācija ir labāk absorbēta un uztverta. Lielais sasniegums datu vizualizācijas attīstībā notika 1980-tajos gados, kad grafisko datu kodēšana un apstrāde bija spēcīga attīstība.

Analogs un diskrēts grafiskais attēlojums

Grafiska informācija var būt divu veidu: analog (gleznas audekls ar nepārtraukti mainīgu krāsu) un diskrēta (attēls, kas sastāv no dažādu krāsu punktu komplekta). Lai ērtāk strādātu ar attēliem datorā, tie tiek apstrādāti - telpisko paraugu ņemšana, kurā katram elementam tiek piešķirta īpaša krāsu vērtība individuāla koda formā. Grafiskās informācijas kodēšana un apstrāde ir līdzīga darbam ar mozaīku, kas sastāv no daudziem nelieliem fragmentiem. Un kodēšanas kvalitāte ir atkarīga no punktu lieluma (jo mazāks ir elementa lielums - punkti būs lielāki par apgabala vienību, - jo augstāka ir kvalitāte) un izmantoto krāsu paletes lielums (jo vairāk krāsu norāda katrs punkts, attiecīgi iegūstot vairāk informācijas, jo kvalitāte ir labāka )

Grafikas izveide un glabāšana

Ir vairāki pamata attēla formāti - vektors, fraktāls un rastrs. Atsevišķi tiek uzskatīts rastra un vektora kombinācija, kas mūsdienās ir plaši izmantota multimediju 3D grafika, kas atspoguļo trīsdimensiju objektu veidošanas metodes un metodes virtuālajā telpā. Grafikas un multivides informācijas kodēšana un apstrāde katram attēla formātam ir atšķirīga.

Rastra attēls

Šī grafiskā formāta būtība ir tā, ka attēls ir sadalīts mazos krāsainos punktos (pikseļos). Kreisais augšējais kontrolpunkts. Grafiskās informācijas kodēšana vienmēr sākas no attēla līnijas kreisā stūra pa rindiņām, katrs pikselis saņem krāsu kodu. Rastra attēla apjomu var aprēķināt, reizinot punktu skaitu ar katra informācijas apjomu (kas atkarīgs no krāsu variantu skaita). Jo augstāka ir monitora izšķirtspēja, jo vairāk attiecīgi rastra rindu un punktu skaitu katrā rindā, jo augstāka ir attēla kvalitāte. Lai apstrādātu rastra tipa grafiskos datus, varat izmantot bināro kodu, jo katra punkta spilgtumu un tā atrašanās vietas koordinātas var attēlot kā veselus skaitļus.

Vektoru attēls

Vektora tipa grafiskās un multivides informācijas kodēšana tiek samazināta līdz faktam, ka grafiskais objekts ir attēlots elementāru segmentu un loku formā. Līnijas, kas ir pamatobjekts, īpašības ir forma (taisna vai līkne), krāsa, biezums, kontūra (punktveida vai taisna līnija). Šīs slēgtās līnijas ir vēl viena īpašība - pildīšana ar citiem objektiem vai krāsa. Objekta novietojumu nosaka līnijas sākuma un beigas punkti un loka izliekuma rādiuss. Vektoru formāta grafiskās informācijas apjoms ir daudz mazāks nekā bitkarte, bet tai nepieciešama īpaša programma šāda veida grafikas skatīšanai. Ir arī programmas - vektorizatori, kas pārveido rastra attēlus vektoru attēlos .

Fraktāļu grafika

Šis grafikas veids, piemēram, vektors, balstās uz matemātiskiem aprēķiniem, bet tā pamatkomponents ir pati pati formula. Datora atmiņā nav nepieciešams saglabāt attēlus vai objektus, pats attēls ir izveidots tikai pēc formulas. Šāda veida grafika ir ērti vizualizēt ne tikai vienkāršas regulāras struktūras, bet arī sarežģītas ilustrācijas, kas imitē, piem., Ainavas spēles vai emulatorus.

Skaņas viļņi

Kāda ir informācijas kodēšana, jūs joprojām varat pierādīt, kā strādāt ar skaņu. Mēs zinām, ka mūsu pasaule ir pilns ar skaņām. Kopš seniem laikiem cilvēki ir sapratuši, kā rodas skaņas - saspiesta un atšķaidīta gaisa viļņi, kas ietekmē ezera gredzenus. Persona var uztvert viļņus ar frekvenci no 16 Hz līdz 20 kHz (1 Hz - viena svārstība sekundē). Visi viļņi, kuru svārstību biežums ietilpst šajā diapazonā, sauc par skaņas viļņiem.

Skaņas īpašības

Skaņas īpašības ir tonis, tembrs (skaņas krāsa atkarībā no svārstību formas), augstums (frekvence, ko nosaka svārstību biežums sekundē) un apjoms atkarībā no svārstību intensitātes. Jebkura reālā skaņa sastāv no harmonisku svārstību maisījuma ar fiksētu frekvenču kopumu. Svārstības ar viszemāko frekvenci sauc par pamata toni, pārējie ir apvārījumi. Īpašs krāsu tonis tiek piešķirts ar tembru - atšķirīgu skaļumu, kas raksturīgi konkrētajai skaņai. Ar laiku mēs varam atpazīt tuvu cilvēku balsis, atšķirt mūzikas instrumentu skaņu.

Programmas darbam ar skaņu

Noteiktās funkcionālās programmas var iedalīt vairākos veidos: lietderības programmas un skaņas karšu, kas ar tām darbojas zemā līmenī, draiveri, audio redaktori, kas veic dažādas darbības ar audio failiem un pielieto dažādus efektus, programmatūras sintezatorus un analogo-ciparu pārveidotājus ADC) un digitāli-analogi (DAC).

Audio kodēšana

Multivides informācijas kodēšana sastāv no analogās skaņas pārveidošanas diskrētajā režīmā ērtākai apstrādei. ADC saņem analogo signālu pie ieejas , mēra tā amplitūdu noteiktos laika intervālos un izvada digitālo secību ar datiem par amplitūdas izmaiņām. Nav fizisku pārveidojumu.

Izvades signāls ir diskrēts, tādēļ, jo biežāk ir amplitūdas mērīšanas frekvence (paraugs), jo precīzāk izejas signāls atbilst ieejai, jo labāka ir multivides informācijas kodēšana un apstrāde. Paraugs tiek saukts arī par pasūtīto digitālo datu secību, kas iegūta, izmantojot ADC. Procesu sauc par paraugu ņemšanu, krievu valodā - paraugu ņemšana.

Reverso konversiju veic, izmantojot DAC: pamatojoties uz digitālajiem datiem, kas nonāk pie ieejas, noteiktā laika momentā tiek ģenerēts vajadzīgā amplitūdas elektriskais signāls.

Paraugu parametri

Galvenie paraugu ņemšanas parametri ir ne tikai mērīšanas biežums, bet arī bitu dziļums - katra parauga amplitūdas izmaiņu mērīšanas precizitāte. Jo precīzāk signāla amplitūdas vērtība tiek pārnesta uz katru laika vienību digitalizācijas laikā, jo augstāka ir signāla kvalitāte pēc ADC, jo lielāka ir veltņa rekonstrukcijas uzticamība apgrieztā transformācijā.