מהו קידוד המידע ועיבודו?

בעולם יש חילופי מידע קבועים. מקורות יכולים להיות אנשים, מכשירים טכניים, דברים שונים, חפצים של טבע דומם וחיה. אתה יכול לקבל מידע כאובייקט אחד, או כמה.
לצורך חילופי נתונים טובים יותר, קידוד ועיבוד מידע בצד המשדר מבוצע בו זמנית (הכנת נתונים והפיכתם לצורה נוחה לתרגום, עיבוד ואחסון), העברה ו פענוח בצד המקלט (המרת הנתונים המקודדים לטופס המקורי). אלה הן משימות הקשורות זה בזה: המקור והמקלט חייבים להיות בעלי אלגוריתמים דומים לעיבוד מידע, אחרת תהליך קידוד הקידוד יהיה בלתי אפשרי. קידוד ועיבוד של מידע גרפי ומולטימדיה מתממשים בדרך כלל על בסיס טכנולוגיית המחשב.

קידוד מידע במחשב

ישנן דרכים רבות לעיבוד נתונים (טקסטים, מספרים, גרפיקה, וידאו, צליל) באמצעות מחשב. כל המידע המעובד על ידי המחשב מיוצג בקוד בינארי - בעזרת הספרות 1 ו -0, הנקראות סיביות. מבחינה טכנית, שיטה זו היא פשוטה מאוד: 1 - את האות החשמלי קיים, 0 - הוא נעדר. מנקודת מבט אנושית, קודים אלה אינם נוחים לתפיסה - קווים ארוכים של אפסים ואלו המייצגים סמלים מקודדים קשה מאוד לפענח מיידית. אבל פורמט זה של הקלטה מיד מדגים מה הוא קידוד של מידע. לדוגמה, המספר 8 בטופס הבינארי של 8 סיביות נראה כמו רצף הביטים הבא: 000001000. אבל מה שקשה לאדם, רק מחשב. אלקטרוניקה קל יותר להתמודד עם הרבה אלמנטים פשוטים מאשר מספר קטן של אלה מורכבים.

קידוד טקסטים

כאשר אנו לוחצים על הכפתור במקלדת, המחשב מקבל קוד מסוים של הכפתור שנלחץ, מחפש אותו בטבלת התווים הרגילה של ASCII (קוד אמריקני להחלפת מידע), "מבין" איזה לחצן נלחץ ומעביר קוד זה לעיבוד נוסף (לדוגמה, כדי להציג את הסמל על הצג ). כדי לאחסן את קוד התווים בצורה בינארית, 8 ספרות משמשים, ולכן המספר המרבי של שילובים הוא 256. 128 התווים הראשונים משמשים תווים שליטה, מספרים אותיות לטיניות. החצי השני הוא לסמלים לאומיים ולפסבדו-נתונים.

קידוד טקסטים

זה יהיה קל יותר להבין מה הוא קידוד של מידע, למשל. קחו את הקודים של הסימן האנגלי "C" ואת האות הרוסית "C". שים לב שהסמלים מהוונים, והקודים שלהם שונים מאלה הקטנים. אופי אנגלית ייראה כמו 01000010, רוסית - 11010001. העובדה כי עבור אדם על המסך לפקח נראה אותו דבר, המחשב תופס אחרת לגמרי. כמו כן יש לשים לב לכך שהקודים של 128 התווים הראשונים נותרו ללא שינוי, ומתוך 129 ואילך, אותיות שונות עשויות להתאים לקוד בינארי אחד, בהתאם לטבלת הקוד שבה נעשה שימוש. לדוגמה, קוד עשרוני 194 יכול להתאים ב - KOI8 למכתב "b", ב - CP1251 - "B", ל - "ISO", וב קידודים של CP866 - ו Mac באופן כללי אין סמל המתאים לקוד זה. לכן, כאשר אנו פותחים את הטקסט במקום מילים רוסיות, אנו רואים אברכדברה סמלי אלפביתי, כלומר, קידוד מידע זה אינו מתאים לנו ואנחנו צריכים לבחור ממיר סמל אחר.

מספרי קידוד

במערכת הבינאארית של החישוב, נלקחים רק שתי גרסאות של הערך 0 ו- 1. כל הפעולות הבסיסיות עם מספרים בינאריים משמשות את המדע הנקרא "אריתמטיקה בינארית". פעולות אלה יש מוזרויות משלהם. לדוגמה, המספר 45, שהקלדת במקלדת. לכל ספרה יש קוד 8 סיביות משלה בטבלת קוד ה- ASCII, כך שהספר עוסק בשני בתים (16 סיביות): 5 - 01010011, 4 - 01000011. על מנת להשתמש במספר זה בחישובים, הוא מתורגם על ידי אלגוריתמים מיוחדים למערכת הבינאארית של חצץ בצורה של מספר בינארי בן 8 ספרות: 45 - 00101101.

קידוד ועיבוד של מידע גרפי

בשנות החמישים יושמו בצורה גרפית מחשבים שהשתמשו בהם למטרות מדעיות וצבאיות. כיום, הדמיה של מידע שהתקבל ממחשב היא מקובלת ומקובלת על כל תופעת אדם, ובאותם ימים היא יצרה מהפכה יוצאת דופן בעבודה עם הטכנולוגיה. אולי, ההשפעה של הנפש האנושית מושפעת: מידע חזותי נספג טוב יותר ונתפס. פריצת דרך משמעותית בפיתוח של להדמיה נתונים התרחשה בשנות השמונים, כאשר קידוד ועיבוד של מידע גרפי קיבל פיתוח רב עוצמה.

ייצוג גרפיקה אנלוגי ובודד

מידע גרפי יכול להיות משני סוגים: אנלוגי (ציור ציור עם צבע משתנה ללא הרף) ודידים (תמונה המורכבת ממערכת של נקודות בצבעים שונים). לנוחות העבודה עם תמונות במחשב, הם נתונים לעיבוד - דגימה מרחבית, שבה לכל רכיב מוקצה ערך צבע מסוים בצורת קוד אישי. קידוד ועיבוד של מידע גרפי דומה לעבודה עם פסיפס המורכב ממספר גדול של שברי קטן. ואת איכות קידוד תלוי בגודל של נקודות (קטן יותר בגודל של אלמנט - נקודות יהיה גדול יותר על ידי יחידת שטח, - גבוה יותר איכות) ואת גודל לוח הצבעים של הצבעים בשימוש (יותר צבע קובע כל נקודה יכולה לקחת, בהתאמה, נושאת מידע נוסף, כך איכות טובה יותר ).

יצירה ושמירה של גרפיקה

ישנם מספר פורמטים בסיסיים של תמונות - וקטור, פרקטלית ורסטר. בנפרד, השילוב של סריקה וקטור נחשב - מולטימדיה בשימוש נרחב 3D גרפיקה בימינו, המייצג שיטות ושיטות לבניית אובייקטים תלת ממדי בחלל הווירטואלי. קידוד ועיבוד של מידע גרפי ומולטימדיה שונה עבור כל פורמט תמונה.

תמונה סריקה

המהות של פורמט גרפי זה היא כי התמונה מחולקת נקודות צבעוניות קטנות (פיקסלים). נקודת הבקרה השמאלית העליונה. קידוד של מידע גרפי תמיד מתחיל מהפינה השמאלית של שורת התמונות לפי שורה, כל פיקסל מקבל קוד צבע. את עוצמת הקול של התמונה סריקה ניתן לחשב על ידי הכפלת מספר נקודות על ידי נפח המידע של כל אחד מהם (אשר תלוי במספר אפשרויות צבע). ככל שהרזולוציה של המסך גבוהה יותר, כך מספר שורות הסריקה והנקודות בכל שורה, בהתאמה, כך איכות התמונה גבוהה יותר. כדי לעבד נתונים גרפיים מסוג raster, ניתן להשתמש בקוד בינארי, שכן בהירות של כל נקודה ואת הקואורדינטות של המיקום שלה ניתן לייצג מספרים שלמים.

תמונה וקטורית

קידוד מידע גרפי ומולטימדיה של סוג וקטור מצטמצם לעובדה שהאובייקט הגרפי מיוצג בצורה של מקטעים בסיסיים וקשתות. המאפיינים של הקו הוא אובייקט הבסיס הם צורה (ישר או עקומה), צבע, עובי, מתאר (מקווקו או קו מוצק). שורות אלה סגורות יש נכס אחר - מילוי עם חפצים או צבע אחרים. המיקום של האובייקט נקבע על ידי נקודות ההתחלה והסוף של הקו ואת רדיוס העקמומיות של הקשת. נפח המידע הגרפי של פורמט וקטור הוא הרבה יותר קטן מפת סיביות, אך דורש תוכניות מיוחדות להצגת גרפיקה מסוג זה. יש גם תוכניות - וקטוריסטים שממירים תמונות סריקה לתמונות וקטוריות.

גרפיקה פרקטלית

סוג זה של גרפיקה, כמו וקטור, מבוסס על חישובים מתמטיים, אבל הרכיב הבסיסי שלה הוא הנוסחה עצמה. בזיכרון המחשב, אין צורך לאחסן תמונות או חפצים, התמונה עצמה מצוירת רק על ידי הנוסחה. זה סוג של גרפיקה נוח לדמיין לא רק מבנים רגילים פשוטים, אלא גם איורים מורכבים הדמיה, למשל, נופים משחקים או emulators.

גלי קול

מהו קידוד של מידע, אתה עדיין יכול להדגים את הדוגמה של עבודה עם קול. אנחנו יודעים שהעולם שלנו מלא קולות. מאז ימי קדם, אנשים הבחינו איך נשמעו - גלי אוויר דחוס ו מזוקק, המשפיעים על עור התוף. אדם יכול לתפוס גלים עם תדר של 16 הרץ עד 20 קילוהרץ (1 הרץ - תנודה אחת לשנייה). כל הגלים שתדרי התנודות שלהם נמצאים בטווח זה נקראים גלי קול.

מאפייני קול

המאפיינים של הצליל הם הטון, גוון (צבע הצליל בהתאם לצורת תנודות), את הגובה (תדר, שנקבע על ידי תדר תנודה לשנייה) ואת עוצמת הקול, בהתאם לעוצמת תנודות. כל צליל אמיתי מורכב מתערובת של תנודות הרמוניות עם סט קבוע של תדרים. תנודה עם התדר הנמוך ביותר נקרא הטון הבסיסי, אחרים הם overtones. צבע צבע מיוחד ניתנת על ידי גוון - מספר שונה של גוונים מובנים לקול מסוים זה. זה על ידי גוון שאנחנו יכולים לזהות את הקולות של אנשים קרובים, להבדיל את הצליל של כלי נגינה.

תוכניות לעבודה עם קול

מותנה, תוכניות על הפונקציונליות ניתן לחלק לכמה סוגים: תוכניות השירות ומנהלי התקנים עבור כרטיסי קול לעבוד איתם ברמה נמוכה, אודיו עורכי לבצע פעולות שונות עם קבצי אודיו ולהחיל אפקטים שונים להם, סינתיסייזרים תוכנה וממיר אנלוגי לדיגיטלי ADC) ו- Digital-to-Analog (DAC).

קידוד אודיו

קידוד מידע מולטימדיה מורכב בהמרת הטבע האנלוגי של הצליל לתוך דיסקרטית עבור עיבוד נוח יותר. ADC מקבל אות אנלוגי על הקלט , מודד משרעת שלה במרווחי זמן ספציפיים, יציאות רצף דיגיטלי עם הנתונים על השינויים משרעת. אין תמורות פיזיות.

אות הפלט הוא דיסקרטי, ולכן, לעתים קרובות יותר מדידת משרעת תדר (מדגם), יותר מדויק את האות הפלט מתאים קלט, טוב יותר קידוד ועיבוד של מידע מולטימדיה. מדגם מכונה גם רצף מסודר של נתונים דיגיטליים שנרכשו באמצעות ADC. התהליך עצמו נקרא דגימה, ברוסית - דגימה.

ההמרה ההפוכה מבוצעת באמצעות DAC: על בסיס הנתונים הדיגיטליים המגיעים לקלט, אות חשמלי של המשרעת הנדרשת נוצר במקרים מסוימים של זמן.

פרמטרים לדוגמה

הפרמטרים העיקריים של הדגימה הם לא רק תדר המדידה, אלא גם את עומק הסיביות - את הדיוק של מדידת השינוי משרעת עבור כל מדגם. ככל שהערך של המשרעת של האות מועבר באופן מדויק יותר לכל יחידת זמן בזמן הדיגיטציה, כך איכות האות גבוהה יותר לאחר ADC, כך גבוהה יותר האמינות של שחזור הגל בהפיכה ההפוכה.