Qual è la codifica delle informazioni e la sua elaborazione?

Nel mondo c'è un costante scambio di flussi di informazioni. Le fonti possono essere persone, dispositivi tecnici, cose diverse, oggetti di natura inanimata e vivente. È possibile ricevere informazioni come un oggetto o più.
Per una migliore scambio di dati, la codifica e l'elaborazione di informazioni sul lato del trasmettitore vengono eseguite simultaneamente (preparazione e conversione di dati in un formato conveniente per la traduzione, la elaborazione e l'archiviazione), l'inoltro e la decodifica sul lato ricevente (convertire i dati codificati nella forma originale). Queste sono attività interrelate: l'origine e il ricevitore devono avere algoritmi simili per l'elaborazione delle informazioni, altrimenti il processo di codifica-decodifica sarà impossibile. La codifica e l'elaborazione di informazioni grafiche e multimediali vengono generalmente realizzate sulla base della tecnologia informatica.

Codifica delle informazioni sul computer

Ci sono molti modi per elaborare i dati (testi, numeri, grafici, video, suoni) utilizzando un computer. Tutte le informazioni elaborate dal computer sono rappresentate in codice binario – con l'aiuto delle cifre 1 e 0, chiamate bits. Tecnicamente, questo metodo è molto semplice: 1 – il segnale elettrico è presente, 0 – è assente. Dal punto di vista umano, tali codici sono scomodi per la percezione – lunghe righe di zeri e quelle che rappresentano simboli codificati sono molto difficili da decifrare immediatamente. Ma questo formato di registrazione mostra immediatamente ciò che è la codifica delle informazioni. Ad esempio, il numero 8 nella forma binaria a otto bit sembra la seguente sequenza di bit: 000001000. Ma ciò che è difficile per una persona è solo un computer. L'elettronica è più facile da elaborare molti elementi semplici di un piccolo numero di quelli complessi.

Testi di codifica

Quando si preme il pulsante sulla tastiera, il computer riceve un determinato codice del pulsante premuto, lo cerca nella tabella di caratteri ASCII standard (codice americano per lo scambio di informazioni), "capisce" il pulsante premuto e passa questo codice per ulteriori elaborazioni (ad esempio per visualizzare il simbolo sul monitor ). Per memorizzare il codice dei caratteri in forma binaria, vengono utilizzate 8 cifre, quindi il numero massimo di combinazioni è 256. I primi 128 caratteri vengono utilizzati per i caratteri di controllo, i numeri e le lettere latine. La seconda metà è per simboli nazionali e pseudografiche.

Testi di codifica

Sarà quindi più facile capire quale sia la codifica delle informazioni, ad esempio. Prendi in considerazione i codici del simbolo inglese "C" e la lettera russa "C". Si noti che i simboli sono capitalizzati ei loro codici sono diversi da quelli minuscoli. Il carattere inglese apparirà come 01000010 e russo – 11010001. Il fatto che per una persona sullo schermo del monitor appare uguale, il computer percepisce in modo piuttosto diverso. È inoltre necessario prestare attenzione al fatto che i codici dei primi 128 caratteri rimangono invariati e, a partire da 129 in poi, diverse lettere possono corrispondere ad un codice binario, a seconda della tabella di codice utilizzata. Ad esempio, il codice decimale 194 può corrispondere in KOI8 alla lettera "b", in CP1251 – "B", a ISO – "T", e nelle codifiche di CP866 e Mac in generale non esiste alcun simbolo corrispondente a questo codice. Pertanto, quando apriamo il testo al posto delle parole russe, vediamo un abracadabra simbolico alfabetico, il che significa che questa codifica delle informazioni non ci soddisfa e dobbiamo scegliere un altro convertitore di simboli.

Numeri di codifica

Nel sistema binario di calcolo vengono prese solo due varianti del valore 0 e 1. Tutte le operazioni di base con numeri binari vengono utilizzati dalla scienza chiamata aritmetica binaria. Queste azioni hanno le proprie peculiarità. Prendi ad esempio il numero 45, digitato sulla tastiera. Ogni cifra ha il proprio codice a 8 bit nella tabella di codici ASCII, quindi il numero richiede due byte (16 bit): 5 – 01010011, 4 – 01000011. Per utilizzare questo numero nei calcoli, viene tradotto da algoritmi speciali nel sistema binario del calcolo sotto forma di un numero binario a otto cifre: 45 – 00101101.

Codifica e elaborazione di informazioni grafiche

Negli anni '50, i computer più utilizzati per scopi scientifici e militari furono realizzati per la prima volta graficamente. Oggi, la visualizzazione delle informazioni ricevute da un computer è comune e consueto per qualsiasi fenomeno di persona, e in quei giorni ha prodotto una straordinaria rivoluzione nel lavoro con la tecnologia. Forse, l'impatto della psiche umana ha colpito: le informazioni visive sono meglio assorbite e percepite. Un importante passo avanti nello sviluppo della visualizzazione dei dati è avvenuto negli anni '80, quando la codifica e l'elaborazione delle informazioni grafiche hanno ricevuto un potente sviluppo.

Rappresentazione grafica analogica e discreta

Le informazioni grafiche possono essere di due tipi: analogico (una tela di pittura con colore continuo cambiando) e discreta (un'immagine costituita da un insieme di punti di colori diversi). Per la comodità di lavorare con immagini su un computer, vengono sottoposti a campionamento di elaborazione e spaziatura, in cui ogni elemento viene assegnato un valore di colore specifico sotto forma di un codice individuale. La codifica e l'elaborazione delle informazioni grafiche è simile a quella di lavorare con un mosaico costituito da un gran numero di piccoli frammenti. E la qualità della codifica dipende dalla dimensione dei punti (minore è la dimensione dell'elemento – i punti saranno più grandi dell'unità di area, – maggiore è la qualità) e la dimensione della tavolozza dei colori utilizzati (più i colori indicano che ciascun punto può assumere più informazioni, ).

Creazione e memorizzazione di grafici

Ci sono diversi formati di immagini di base – vettore, frattale e raster. In particolare, è considerata la combinazione di raster e vettore – una grafica 3D multimediale ampiamente usata nel nostro tempo, che rappresenta metodi e metodi per la costruzione di oggetti tridimensionali nello spazio virtuale. La codifica e l'elaborazione di informazioni grafiche e multimediali è diversa per ogni formato di immagine.

Immagine raster

L'essenza di questo formato grafico è che l'immagine è suddivisa in piccoli puntini colorati (pixel). Il punto di controllo in alto a sinistra. La codifica delle informazioni grafiche inizia sempre dall'angolo sinistro della linea di immagine per riga, ogni pixel riceve un codice colore. Il volume dell'immagine raster può essere calcolato moltiplicando il numero di punti dal volume di informazioni di ciascuno di essi (che dipende dal numero di opzioni di colore). Maggiore è la risoluzione del monitor, più il numero di righe raster e punti in ciascuna riga, rispettivamente, maggiore è la qualità dell'immagine. Per elaborare dati grafici a raster, è possibile utilizzare il codice binario, poiché la luminosità di ciascun punto e le coordinate della sua posizione possono essere rappresentate come interi.

Immagine vettoriale

La codifica delle informazioni grafiche e multimediali di tipo vettoriale viene ridotta al fatto che l'oggetto grafico è rappresentato sotto forma di segmenti elementari e di archi. Le proprietà della linea che sono l'oggetto base sono la forma (dritto o curva), il colore, lo spessore, la struttura (linea tratteggiata o rigida). Quelle righe chiuse hanno un'altra proprietà – riempimento con altri oggetti o colore. La posizione dell'oggetto è determinata dai punti dell'inizio e della fine della linea e il raggio di curvatura dell'arco. Il volume delle informazioni grafiche di un formato vettoriale è molto più piccolo di una bitmap, ma richiede programmi speciali per la visualizzazione di grafici di questo tipo. Ci sono anche programmi – vettori che converte immagini raster in immagini vettoriali.

Grafica frattale

Questo tipo di grafica, come il vettore, si basa su calcoli matematici, ma la sua componente di base è la formula stessa. Nella memoria del computer, non è necessario memorizzare immagini o oggetti, l'immagine stessa viene disegnata solo dalla formula. Questo tipo di grafica è utile per visualizzare non solo semplici strutture regolari, ma anche illustrazioni complesse che simulano, ad esempio, paesaggi nei giochi o emulatori.

Onde sonore

Qual è la codifica delle informazioni, si può ancora dimostrare l'esempio di lavorare con il suono. Sappiamo che il nostro mondo è pieno di suoni. Fin dall'antichità, le persone hanno capito come nascono i suoni – onde di aria compressa e rarefatta, che influenzano i timpani. Una persona può percepire onde con frequenza da 16 Hz a 20 kHz (1 Hz – una oscillazione al secondo). Tutte le onde le cui frequenze di oscillazione rientrano in questo intervallo sono chiamate onde sonore.

Proprietà sonore

Le caratteristiche del suono sono il tono, il timbro (il colore del suono in base alla forma delle oscillazioni), l'altezza (frequenza, determinata dalla frequenza di oscillazione al secondo) e il volume, a seconda dell'intensità delle oscillazioni. Ogni suono reale è costituito da una miscela di oscillazioni armoniche con un insieme fisso di frequenze. L'oscillazione con la frequenza più bassa viene chiamata tono di base, gli altri sono i sovrapponi. Un tono di colore speciale è dato da un timbro – un diverso numero di sovrapposizioni inerenti a questo suono particolare. È dal timbro che possiamo riconoscere le voci di persone vicine, distinguere il suono degli strumenti musicali.

Programmi per lavorare con il suono

Condizionalmente, i programmi sul funzionamento possono essere suddivisi in diversi tipi: programmi di utilità e driver per schede audio che lavorano con loro a livello basso, editori audio che eseguono varie operazioni con file audio e applicano vari effetti a loro, sintetizzatori software e convertitori analogico-digitali ADC) e digital-to-analog (DAC).

Codifica audio

La codifica delle informazioni multimediali consiste nella conversione della natura analogica del suono in un modo discreto per una migliore elaborazione. L'ADC riceve un segnale analogico all'ingresso , misura l'ampiezza di tale frequenza a determinati intervalli di tempo e trasmette una sequenza digitale con i dati relativi ai cambiamenti di ampiezza. Non ci sono trasformazioni fisiche.

Il segnale di uscita è discreto, quindi più frequentemente la frequenza di misura ampiezza (campionamento), più preciso il segnale di uscita corrisponde all'input, migliore è la codifica e l'elaborazione di informazioni multimediali. Un campione è anche indicato come una sequenza ordinata di dati digitali acquisiti tramite un ADC. Il processo stesso è chiamato campionamento, in campionamento russo.

La conversione inversa viene eseguita mediante un DAC: in base ai dati digitali che arrivano all'ingresso, viene generato un segnale elettrico dell'ampiezza necessaria in determinati istanti di tempo.

Parametri di esempio

I parametri principali del campionamento non sono solo la frequenza di misura, ma anche la profondità di bit – l'accuratezza di misurare la variazione di ampiezza per ogni campione. Più accurato il valore dell'ampiezza del segnale viene trasferito ad ogni unità di tempo durante la digitalizzazione, maggiore è la qualità del segnale dopo l'ADC, maggiore è l'affidabilità della ricostruzione dell'onda nella trasformazione inversa.