Há uma constante troca de fluxos de informação no mundo. As fontes podem ser pessoas, dispositivos técnicos, várias coisas, objetos de natureza inanimada e viva. Tanto um objeto quanto vários podem receber informações.
Para uma melhor troca de dados, as informações são codificadas e processadas simultaneamente no lado do transmissor (os dados são preparados e convertidos em uma forma conveniente para transmissão, processamento e armazenamento), o encaminhamento e a decodificação são realizados no lado do receptor (codificado conversão de dados para sua forma original). Estas são tarefas inter-relacionadas: a fonte e o receptor devem ter algoritmos de processamento de informação semelhantes, caso contrário o processo de codificação-decodificação será impossível. A codificação e o processamento de informações gráficas e multimídia geralmente são implementados com base na tecnologia de computador.
Codificando informações em um computador
Existem muitas maneiras de processar dados (textos, números, gráficos, vídeo, som) usandocomputador. Todas as informações processadas por um computador são representadas em código binário - usando os números 1 e 0, chamados bits. Tecnicamente, este método é implementado de forma muito simples: 1 - o sinal elétrico está presente, 0 - ausente. Do ponto de vista humano, esses códigos são inconvenientes para a percepção - longas sequências de zeros e uns, que são caracteres codificados, são muito difíceis de decifrar imediatamente. Mas esse formato de gravação mostra imediatamente o que é codificação de informações. Por exemplo, o número 8 em formato binário de oito dígitos se parece com a seguinte sequência de bits: 000001000. Mas o que é difícil para uma pessoa é simples para um computador. É mais fácil para a eletrônica processar muitos elementos simples do que um pequeno número de elementos complexos.
Codificação de texto
Quando pressionamos um botão no teclado, o computador recebe um determinado código do botão pressionado, consulta na tabela de caracteres padrão ASCII (American Code for Information Interchange), “entende” qual botão está pressionado e passa este código para processamento adicional (por exemplo, para exibir o caractere no monitor). Para armazenar um código de caractere em formato binário, são usados 8 bits, portanto, o número máximo de combinações é 256. Os primeiros 128 caracteres são usados para caracteres de controle, números e letras latinas. A segunda metade é para símbolos nacionais e pseudográficos.
Codificação de texto
Será mais fácil entender o que é codificação de informação com um exemplo. Considere os códigos do caractere inglês "C"e a letra russa "C". Observe que os caracteres são maiúsculos e seus códigos diferem dos minúsculos. O caractere inglês se parecerá com 01000010 e o russo se parecerá com 11010001. O que parece o mesmo para uma pessoa na tela do monitor, um computador percebe de forma completamente diferente. Também é necessário atentar para o fato de que os códigos dos primeiros 128 caracteres permanecem in alterados e, a partir de 129 e além, diferentes letras podem corresponder a um código binário, dependendo da tabela de códigos utilizada. Por exemplo, o código decimal 194 pode corresponder à letra “b” em KOI8, “B” em CP1251, “T” em ISO e nas codificações CP866 e Mac, nem um único caractere corresponde a este código. Portanto, quando vemos abracadabra letra-caractere em vez de palavras russas ao abrir o texto, isso significa que tal codificação de informações não nos convém e precisamos escolher outro conversor de caracteres.
Codificação numérica
No sistema binário, apenas duas variantes do valor são tomadas - 0 e 1. Todas as operações básicas com números binários são usadas por uma ciência chamada aritmética binária. Essas ações têm características próprias. Tomemos, por exemplo, o número 45 digitado no teclado. Cada dígito tem seu próprio código de oito dígitos na tabela de códigos ASCII, então o número ocupa dois bytes (16 bits): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Para usar esse número nos cálculos, ele é convertido por algoritmos especiais no sistema binário na forma de um número binário de oito dígitos: 45 - 00101101.
Codificação e processamentoinformações gráficas
Na década de 50, os computadores mais usados para fins científicos e militares foram os primeiros a implementar uma exibição gráfica de dados. Hoje, a visualização de informações recebidas de um computador é um fenômeno comum e familiar para qualquer pessoa, e naquela época fez uma revolução extraordinária no trabalho com tecnologia. Talvez a influência da psique humana tenha tido um efeito: a informação apresentada visualmente é melhor absorvida e percebida. Um grande avanço no desenvolvimento da visualização de dados ocorreu na década de 80, quando a codificação e o processamento de informações gráficas receberam um poderoso desenvolvimento.
Representação analógica e discreta de gráficos
As informações gráficas podem ser de dois tipos: analógicas (uma tela de pintura com cores que mudam continuamente) e discretas (uma imagem que consiste em muitos pontos de cores diferentes). Para a conveniência de trabalhar com imagens em um computador, elas são processadas - amostragem espacial, na qual cada elemento recebe um valor de cor específico na forma de um código individual. A codificação e processamento de informações gráficas é semelhante a trabalhar com um mosaico composto por um grande número de pequenos fragmentos. Além disso, a qualidade da codificação depende do tamanho dos pontos (quanto menor o tamanho do elemento - haverá mais pontos por unidade de área - maior a qualidade) e do tamanho da paleta de cores utilizada (quanto mais estados de cor cada ponto pode levar, respectivamente, carregando mais informações, melhorqualidade).
Criando e armazenando gráficos
Existem vários formatos básicos de imagem - vetor, fractal e raster. Separadamente, uma combinação de raster e vetor é considerada - um gráfico 3D multimídia que é difundido em nosso tempo, que são as técnicas e métodos para construir objetos tridimensionais no espaço virtual. A codificação e o processamento de informações gráficas e multimídia são diferentes para cada formato de imagem.
Bitmap
A essência deste formato gráfico é que a imagem é dividida em pequenos pontos multicoloridos (pixels). Ponto de controle superior esquerdo. A codificação das informações gráficas sempre começa no canto esquerdo da imagem linha a linha, cada pixel recebe um código de cores. O volume de uma imagem raster pode ser calculado multiplicando o número de pontos pelo volume de informação de cada um deles (que depende do número de opções de cores). Quanto maior a resolução do monitor, maior o número de linhas raster e pontos em cada linha, respectivamente, maior a qualidade da imagem. Você pode usar código binário para processar dados gráficos do tipo raster, pois o brilho de cada ponto e as coordenadas de sua localização podem ser representadas como números inteiros.
Imagem Vetorial
A codificação de informações gráficas e multimídia de tipo vetorial se reduz ao fato de um objeto gráfico ser representado na forma de segmentos e arcos elementares. propriedadesas linhas, que são o objeto básico, são a forma (reta ou curva), cor, espessura, estilo (linha tracejada ou sólida). As linhas que estão fechadas têm mais uma propriedade - preencher com outros objetos ou cores. A posição do objeto é determinada pelos pontos inicial e final da linha e pelo raio de curvatura do arco. A quantidade de informações gráficas em formato vetorial é muito menor do que no formato raster, mas requer programas especiais para visualizar gráficos desse tipo. Existem também programas - vetorizadores que convertem imagens raster em vetoriais.
Gráficos fractais
Esse tipo de gráfico, como os gráficos vetoriais, é baseado em cálculos matemáticos, mas seu componente básico é a própria fórmula. Não há necessidade de armazenar imagens ou objetos na memória do computador, a imagem em si é desenhada apenas de acordo com a fórmula. Esse tipo de gráfico é conveniente para visualizar não apenas estruturas regulares simples, mas também ilustrações complexas que imitam, por exemplo, paisagens em jogos ou emuladores.
Ondas sonoras
O que é a codificação da informação também pode ser demonstrado pelo exemplo do trabalho com som. Sabemos que nosso mundo está cheio de sons. Desde os tempos antigos, as pessoas descobriram como os sons nascem - ondas de ar comprimido e rarefeito que afetam os tímpanos. Uma pessoa pode perceber ondas com uma frequência de 16 Hz a 20 kHz (1 Hertz - uma oscilação por segundo). Todas as ondas cujas frequências de oscilação se enquadram nestesão chamados de áudio.
Propriedades do som
As características do som são tom, timbre (a cor do som, dependendo da forma das vibrações), pitch (frequência, que é determinada pela frequência das vibrações por segundo) e volume, dependendo da intensidade de vibrações. Qualquer som real consiste em uma mistura de vibrações harmônicas com um conjunto fixo de frequências. A vibração com a frequência mais baixa é chamada de tom fundamental, o resto são sobretons. O timbre - um número diferente de harmônicos inerentes a esse som em particular - dá uma cor especial ao som. É pelo timbre que podemos reconhecer as vozes dos entes queridos, distinguir o som dos instrumentos musicais.
Programas para trabalhar com som
Os programas podem ser divididos condicionalmente em vários tipos de acordo com sua funcionalidade: programas utilitários e drivers para placas de som que trabalham com eles em um nível baixo, editores de áudio que realizam várias operações com arquivos de som e aplicam vários efeitos a eles, sintetizadores de software e conversores analógico-digital (ADC) e conversores digital-analógico (DAC).
Codificação de áudio
A codificação da informação multimídia consiste em converter a natureza analógica do som em uma natureza discreta para um processamento mais conveniente. O ADC recebe um sinal analógico na entrada, mede sua amplitude em determinados intervalos de tempo e emite uma sequência digital na saída com dados sobre mudanças de amplitude. Nenhuma transformação física ocorre.
O sinal de saída é discreto, então quanto maisfrequência de medição de amplitude (amostra), quanto mais precisamente o sinal de saída corresponder ao sinal de entrada, melhor será a codificação e o processamento das informações multimídia. Uma amostra também é comumente referida como uma sequência ordenada de dados digitais recebidos por meio de um ADC. O processo em si é chamado de amostragem, em russo - discretização.
A conversão reversa ocorre com a ajuda de um DAC: com base nos dados digitais que entram na entrada, um sinal elétrico da amplitude necessária é gerado em determinados momentos.
Parâmetros de amostragem
Os principais parâmetros de amostragem não são apenas a frequência de medição, mas também a profundidade de bits - a precisão de medir a mudança na amplitude de cada amostra. Quanto mais precisamente o valor da amplitude do sinal for transmitido durante a digitalização em cada unidade de tempo, quanto maior a qualidade do sinal após o ADC, maior a confiabilidade da recuperação da onda durante a conversão inversa.
