A világban folyamatos információcsere zajlik. Források lehetnek emberek, technikai eszközök, különféle dolgok, élettelen és élő természeti tárgyak. Egy és több objektum is fogadhat információkat.
A jobb adatcsere érdekében az információkat egyidejűleg kódolják és dolgozzák fel az adó oldalon (az adatok előkészítése és továbbításra, feldolgozásra és tárolásra alkalmas formába konvertálása), a továbbítás és a dekódolás a vevő oldalon történik (kódolva) adatok átalakítása az eredeti formájára). Ezek egymással összefüggő feladatok: a forrásnak és a vevőnek hasonló információfeldolgozó algoritmusokkal kell rendelkeznie, különben a kódolás-dekódolás folyamata lehetetlenné válik. A grafikus és multimédiás információk kódolása és feldolgozása általában számítástechnika alapján történik.
Információk kódolása számítógépen
Az adatok (szöveg, számok, grafika, videó, hang) feldolgozásának számos módja vanszámítógép. A számítógép által feldolgozott összes információ bináris kódban van ábrázolva - az 1 és 0 számok használatával, amelyeket biteknek nevezünk. Technikailag ezt a módszert nagyon egyszerűen hajtják végre: 1 - az elektromos jel jelen van, 0 - nincs jelen. Emberi szempontból az ilyen kódok kényelmetlenek az észlelés szempontjából - a hosszú nullák és egyesek, amelyek kódolt karakterek, nagyon nehéz azonnal megfejteni. De egy ilyen rögzítési formátum azonnal világosan megmutatja, mi az információkódolás. Például a 8-as szám bináris nyolcjegyű formában a következő bitsorozathoz hasonlít: 000001000. De ami az embernek nehéz, az egyszerű a számítógépnek. Az elektronika számára könnyebb sok egyszerű elemet feldolgozni, mint kis számú összetettet.
Szövegkódolás
Amikor megnyomunk egy gombot a billentyűzeten, a számítógép megkapja a megnyomott gomb bizonyos kódját, kikeresi a szabványos ASCII karaktertáblázatból (American Code for Information Interchange), „érti”, hogy melyik gombot nyomjuk meg és továbbadja ezt a kódot további feldolgozáshoz (például a karakter monitoron való megjelenítéséhez). Egy karakterkód bináris formában történő tárolására 8 bitet használnak, így a kombinációk maximális száma 256. Az első 128 karakter a vezérlőkarakterek, számok és latin betűk számára használható. A második fele a nemzeti szimbólumok és álképeké.
Szövegkódolás
Egy példán keresztül könnyebb lesz megérteni, mi az információkódolás. Vegye figyelembe a "C" angol karakter kódjaités az orosz "C" betű. Vegye figyelembe, hogy a karakterek nagybetűk, és kódjaik eltérnek a kisbetűktől. Az angol karakter 01000010-nek, az orosz karakternek pedig 11010001-nek fog kinézni. Ami egy embernek ugyanúgy néz ki a képernyőn, azt a számítógép teljesen másképp érzékeli. Arra is figyelni kell, hogy az első 128 karakter kódja változatlan marad, és 129-től kezdve egy bináris kódnak különböző betűk felelhetnek meg, a használt kódtáblázattól függően. Például a 194-es decimális kód megfelelhet a „b” betűnek a KOI8-ban, a „B” betűnek a CP1251-ben, a „T”-nek az ISO-ban, és a CP866 és Mac kódolásokban ennek a kódnak egyetlen karakter sem felel meg. Ezért amikor a szöveg megnyitásakor orosz szavak helyett betű-karakter abrakadabrát látunk, ez azt jelenti, hogy az információ ilyen kódolása nem felel meg nekünk, és másik karakterkonvertálót kell választanunk.
Számkódolás
A bináris rendszerben az értéknek csak két változata van: 0 és 1. A bináris számokkal végzett összes alapműveletet a bináris aritmetikának nevezett tudomány használja. Ezeknek a cselekvéseknek megvannak a sajátosságai. Vegyük például a billentyűzeten begépelt 45-ös számot. Minden számjegynek megvan a maga nyolcjegyű kódja az ASCII kódtáblázatban, így a szám két bájtot (16 bitet) foglal el: 5 - 01010011, 4 - 01000011. Annak érdekében, hogy ezt a számot felhasználhassuk a számításokban, speciális algoritmusok segítségével egy nyolcjegyű bináris szám formájában alakítják át bináris rendszerré: 45 - 00101101.
Kódolás és feldolgozásgrafikus információk
Az 50-es években a leggyakrabban tudományos és katonai célokra használt számítógépek valósították meg az adatok grafikus megjelenítését. Manapság a számítógépről kapott információk megjelenítése mindenki számára általános és ismerős jelenség, és akkoriban rendkívüli forradalmat hozott a technológiával való munkavégzésben. Talán az emberi psziché hatása volt hatással: a vizuálisan bemutatott információ jobban felszívódik és érzékelhető. Az adatvizualizáció fejlődésében nagy áttörés a 80-as években következett be, amikor a grafikus információk kódolása és feldolgozása erőteljes fejlődésen ment keresztül.
A grafika analóg és diszkrét megjelenítése
A grafikus információ kétféle lehet: analóg (folyamatosan változó színű festményvászon) és diszkrét (számos, különböző színű pontból álló kép). A számítógépen végzett képekkel való munka kényelme érdekében ezeket feldolgozzák - térbeli mintavételezéssel, amelyben minden elemhez egyedi színértéket rendelnek egyedi kód formájában. A grafikus információk kódolása és feldolgozása hasonló a nagyszámú kis töredékből álló mozaikkal való munkához. Sőt, a kódolás minősége függ a pontok méretétől (minél kisebb az elem mérete - több pont lesz egységnyi területen - annál jobb a minőség) és a használt színpaletta méretétől (minél több színállapot van mindegyikben dot vehet, illetve több információt hordoz, annál jobbminőség).
Grafika létrehozása és tárolása
Több alapvető képformátum létezik – vektoros, fraktál és raszteres. Külön-külön a raszter és a vektor kombinációját tekintjük - egy korunkban elterjedt multimédiás 3D-s grafikát, amely a háromdimenziós objektumok virtuális térben történő létrehozásának technikái és módszerei. A grafikai és multimédiás információk kódolása és feldolgozása képformátumonként eltérő.
Bittérkép
Ennek a grafikus formátumnak az a lényege, hogy a kép apró, sokszínű pontokra (pixelekre) van osztva. Bal felső vezérlőpont. A grafikus információk kódolása mindig a kép bal sarkától soronként kezdődik, minden pixel színkódot kap. Egy raszteres kép térfogata úgy számítható ki, hogy a pontok számát megszorozzuk mindegyik információmennyiségével (ami a színopciók számától függ). Minél nagyobb a monitor felbontása, annál nagyobb a rasztervonalak és pontok száma az egyes sorokban, annál jobb a képminőség. A bináris kóddal raszteres típusú grafikus adatokat dolgozhat fel, mivel az egyes pontok fényereje és helyük koordinátái egész számokként is ábrázolhatók.
Vektoros kép
A vektor típusú grafikus és multimédiás információk kódolása arra a tényre redukálódik, hogy egy grafikus objektumot elemi szegmensek és ívek formájában ábrázolnak. tulajdonságaitvonalak, amelyek az alapvető objektum, a forma (egyenes vagy görbe), szín, vastagság, stílus (szaggatott vagy folytonos vonal). A zárt vonalaknak még egy tulajdonságuk van - más objektumokkal vagy színekkel való kitöltés. Az objektum helyzetét a vonal kezdő- és végpontja, valamint az ív görbületi sugara határozza meg. A vektoros formátumú grafikus információ mennyisége jóval kevesebb, mint a raszteres formátumban, de az ilyen típusú grafikák megtekintéséhez speciális programok szükségesek. Vannak olyan programok is – vektorizálók, amelyek a raszteres képeket vektorossá alakítják.
Fraktál grafika
Ez a fajta grafika, akárcsak a vektorgrafika, matematikai számításokon alapul, de alapvető összetevője maga a képlet. Nem kell képeket vagy tárgyakat tárolni a számítógép memóriájában, maga a kép csak a képlet alapján készül. Az ilyen típusú grafikák nemcsak egyszerű, szabályos szerkezetek megjelenítésére alkalmasak, hanem összetett illusztrációk is, amelyek például játékban vagy emulátorban lévő tájképeket imitálnak.
Hanghullámok
Mi az információ kódolása, azt a hanggal való munka példáján is bemutathatjuk. Tudjuk, hogy világunk tele van hangokkal. Ősidők óta az emberek rájöttek, hogyan születnek a hangok – a sűrített és megritkult levegő hullámai, amelyek a dobhártyára hatnak. Egy személy 16 Hz és 20 kHz (1 Hertz - másodpercenként egy rezgés) frekvenciájú hullámokat érzékel. Minden olyan hullám, amelynek rezgési frekvenciája ebbe esiktartományt hangnak nevezik.
Hangtulajdonságok
A hang jellemzői a hangszín, a hangszín (a hang színe a rezgések alakjától függően), a hangmagasság (a frekvencia, amelyet a rezgések másodpercenkénti gyakorisága határoz meg) és a hangerő, az intenzitástól függően a rezgések. Minden valódi hang harmonikus rezgések keverékéből áll, rögzített frekvenciákkal. A legalacsonyabb frekvenciájú rezgést alaphangnak nevezzük, a többit felhangnak nevezzük. A hangszín – az ebben a hangzásban rejlő különböző felhangok száma – különleges színt ad a hangzásnak. Hangszín alapján tudjuk felismerni szeretteink hangját, megkülönböztetni a hangszerek hangját.
Programok hanggal való munkához
A programok feltételesen több típusra oszthatók funkcionalitásuk szerint: segédprogramok és hangkártyák illesztőprogramjai, amelyek alacsony szinten működnek velük, hangszerkesztők, amelyek különféle műveleteket hajtanak végre a hangfájlokkal, és különféle effektusokat alkalmaznak rájuk, szoftveres szintetizátorok és analóg-digitális átalakítók (ADC) és digitális-analóg konverterek (DAC).
Hangkódolás
A multimédiás információk kódolása abból áll, hogy a hang analóg természetét diszkrété alakítják a kényelmesebb feldolgozás érdekében. Az ADC analóg jelet vesz a bemeneten, bizonyos időközönként megméri az amplitúdóját, és a kimeneten egy digitális sorozatot ad ki az amplitúdóváltozások adataival. Nem történik fizikai átalakulás.
A kimenő jel diszkrét, tehát minél gyakrabbanamplitúdó mérési frekvencia (minta), minél pontosabban felel meg a kimeneti jel a bemeneti jelnek, annál jobb a multimédiás információ kódolása és feldolgozása. A mintát általában az ADC-n keresztül kapott digitális adatok rendezett sorozatának is nevezik. Magát a folyamatot mintavételnek, oroszul diszkretizálásnak nevezik.
A fordított átalakítás DAC segítségével történik: a bemenetre kerülő digitális adatok alapján meghatározott időpontokban a kívánt amplitúdójú elektromos jel keletkezik.
Mintavételi paraméterek
A fő mintavételi paraméterek nem csak a mérési frekvencia, hanem a bitmélység is – az amplitúdóváltozás mérésének pontossága minden egyes mintánál. Minél pontosabban adjuk át a jelamplitúdó értékét a digitalizálás során az egyes időegységekben, minél jobb a jel minősége az ADC után, annál nagyobb a hullámvisszanyerés megbízhatósága az inverz átalakítás során.