Vo svete prebieha neustála výmena informačných tokov. Zdrojmi môžu byť ľudia, technické zariadenia, rôzne veci, predmety neživej a živej prírody. Informácie môže prijímať jeden objekt aj niekoľko.
Pre lepšiu výmenu dát sú informácie súčasne kódované a spracovávané na strane vysielača (údaje sú pripravované a konvertované do formy vhodnej na vysielanie, spracovanie a ukladanie), preposielanie a dekódovanie prebieha na strane prijímača (kódované prevod údajov do pôvodnej podoby). Toto sú vzájomne prepojené úlohy: zdroj a prijímač musia mať podobné algoritmy spracovania informácií, inak bude proces kódovania a dekódovania nemožný. Kódovanie a spracovanie grafických a multimediálnych informácií sa zvyčajne realizuje na báze výpočtovej techniky.
Kódovanie informácií v počítači
Existuje mnoho spôsobov spracovania údajov (texty, čísla, grafika, video, zvuk) pomocoupočítač. Všetky informácie spracovávané počítačom sú reprezentované v binárnom kóde - pomocou čísel 1 a 0, nazývaných bity. Technicky je táto metóda implementovaná veľmi jednoducho: 1 - elektrický signál je prítomný, 0 - chýba. Z ľudského hľadiska sú takéto kódy nepohodlné pre vnímanie – dlhé reťazce núl a jednotiek, ktoré sú zakódovanými znakmi, je veľmi ťažké okamžite rozlúštiť. Ale takýto formát záznamu okamžite jasne ukazuje, čo je kódovanie informácií. Napríklad číslo 8 v binárnom osemcifernom tvare vyzerá ako nasledujúca postupnosť bitov: 000001000. Čo je však pre človeka ťažké, pre počítač je jednoduché. Pre elektroniku je jednoduchšie spracovať veľa jednoduchých prvkov ako malý počet zložitých.
Kódovanie textu
Keď stlačíme tlačidlo na klávesnici, počítač dostane určitý kód stlačeného tlačidla, vyhľadá ho v štandardnej tabuľke znakov ASCII (American Code for Information Interchange), „pochopí“, ktoré tlačidlo bolo stlačené a odošle tento kód na ďalšie spracovanie (napríklad na zobrazenie znaku na monitore). Na uloženie znakového kódu v binárnej forme sa používa 8 bitov, takže maximálny počet kombinácií je 256. Prvých 128 znakov sa používa pre riadiace znaky, čísla a latinské písmená. Druhá polovica je určená pre národné symboly a pseudografiku.
Kódovanie textu
Na príklade bude jednoduchšie pochopiť, čo je kódovanie informácií. Zvážte kódy anglického znaku "C"a ruské písmeno "C". Upozorňujeme, že znaky sú veľké a ich kódy sa líšia od malých. Anglický znak bude vyzerať ako 01000010 a ruský ako 11010001. To, čo sa človeku zdá na obrazovke monitora, počítač vníma úplne inak. Je potrebné dbať aj na to, že kódy prvých 128 znakov zostávajú nezmenené a od 129 a ďalej môžu jednému binárnemu kódu zodpovedať rôzne písmená v závislosti od použitej kódovej tabuľky. Napríklad desiatkový kód 194 môže zodpovedať písmenu „b“v KOI8, „B“v CP1251, „T“v ISO a v kódovaní CP866 a Mac tomuto kódu nezodpovedá vôbec ani jeden znak. Keď teda pri otváraní textu vidíme namiesto ruských slov abrakadabra z písmen, znamená to, že takéto kódovanie informácií nám nevyhovuje a musíme zvoliť iný prevodník znakov.
Kódovanie čísel
V dvojkovej sústave sa berú iba dva varianty hodnoty - 0 a 1. Všetky základné operácie s binárnymi číslami využíva veda nazývaná binárna aritmetika. Tieto akcie majú svoje vlastné charakteristiky. Vezmite si napríklad číslo 45 napísané na klávesnici. Každá číslica má svoj vlastný osemmiestny kód v tabuľke kódov ASCII, takže číslo zaberá dva bajty (16 bitov): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Aby bolo možné toto číslo použiť vo výpočtoch, je pomocou špeciálnych algoritmov prevedené do binárneho systému vo forme osemmiestneho binárneho čísla: 45 - 00101101.
Kódovanie a spracovaniegrafické informácie
V 50. rokoch boli počítače, ktoré sa najčastejšie používali na vedecké a vojenské účely, prvé, ktoré implementovali grafické zobrazenie údajov. Dnes je vizualizácia informácií prijímaných z počítača bežným a známym javom pre každého človeka av tých časoch znamenala mimoriadnu revolúciu v práci s technológiou. Možno zapôsobil vplyv ľudskej psychiky: vizuálne podané informácie sa lepšie vstrebávajú a vnímajú. Veľký prelom vo vývoji vizualizácie dát nastal v 80-tych rokoch, keď sa kódovanie a spracovanie grafických informácií výrazne rozvinulo.
Analógové a diskrétne znázornenie grafiky
Grafické informácie môžu byť dvoch typov: analógové (maliarske plátno s neustále sa meniacou farbou) a diskrétne (obrázok pozostávajúci z mnohých bodov rôznych farieb). Pre pohodlie práce s obrázkami na počítači sú spracované - priestorové vzorkovanie, v ktorom je každému prvku priradená konkrétna farebná hodnota vo forme individuálneho kódu. Kódovanie a spracovanie grafických informácií je podobné ako pri práci s mozaikou pozostávajúcou z veľkého množstva malých fragmentov. Okrem toho kvalita kódovania závisí od veľkosti bodov (čím menšia je veľkosť prvku - bude viac bodov na jednotku plochy - tým vyššia je kvalita) a veľkosti použitej palety farieb (čím viac farieb bodka môže zabrať, respektíve niesť viac informácií, tým lepšiekvalita).
Vytváranie a ukladanie grafiky
Existuje niekoľko základných obrazových formátov – vektorový, fraktálny a rastrový. Samostatne sa zvažuje kombinácia rastra a vektora - multimediálna 3D grafika, ktorá je v našej dobe rozšírená, čo sú techniky a metódy na vytváranie trojrozmerných objektov vo virtuálnom priestore. Kódovanie a spracovanie grafiky a multimediálnych informácií je pre každý formát obrázka odlišné.
Bitmap
Podstatou tohto grafického formátu je, že obrázok je rozdelený na malé viacfarebné bodky (pixely). Ľavý horný kontrolný bod. Kódovanie grafickej informácie vždy začína od ľavého rohu obrázka riadok po riadku, každý pixel dostáva farebný kód. Objem rastrového obrázku možno vypočítať vynásobením počtu bodov informačným objemom každého z nich (závisí od počtu farebných možností). Čím vyššie je rozlíšenie monitora, tým väčší je počet rastrových riadkov a bodov v každom riadku, tým vyššia je kvalita obrazu. Na spracovanie grafických údajov rastrového typu môžete použiť binárny kód, pretože jas každého bodu a súradnice jeho polohy môžu byť vyjadrené ako celé čísla.
Vektorový obrázok
Kódovanie grafických a multimediálnych informácií vektorového typu je redukované na skutočnosť, že grafický objekt je reprezentovaný vo forme elementárnych segmentov a oblúkov. vlastnostičiary, ktoré sú základným objektom, sú tvar (rovná alebo krivka), farba, hrúbka, štýl (prerušovaná alebo plná čiara). Tie čiary, ktoré sú uzavreté, majú ešte jednu vlastnosť – vyplnenie inými predmetmi alebo farbou. Poloha objektu je určená počiatočným a koncovým bodom čiary a polomerom zakrivenia oblúka. Množstvo grafických informácií vo vektorovom formáte je oveľa menšie ako v rastrovom formáte, ale na zobrazenie grafiky tohto typu sú potrebné špeciálne programy. Existujú aj programy - vektorizéry, ktoré konvertujú rastrové obrázky na vektorové.
Fraktálna grafika
Tento typ grafiky, podobne ako vektorová grafika, je založený na matematických výpočtoch, ale jeho základnou súčasťou je samotný vzorec. Do pamäte počítača nie je potrebné ukladať žiadne obrázky ani predmety, samotný obrázok sa kreslí len podľa vzorca. Tento typ grafiky je vhodný na vizualizáciu nielen jednoduchých pravidelných štruktúr, ale aj zložitých ilustrácií, ktoré napodobňujú napríklad krajinu v hrách alebo emulátoroch.
Zvukové vlny
Aké je kódovanie informácie sa dá demonštrovať aj na príklade práce so zvukom. Vieme, že náš svet je plný zvukov. Od staroveku ľudia prišli na to, ako sa rodia zvuky - vlny stlačeného a riedeného vzduchu, ktoré ovplyvňujú ušné bubienky. Človek dokáže vnímať vlny s frekvenciou 16 Hz až 20 kHz (1 Hertz – jedna oscilácia za sekundu). Všetky vlny, ktorých oscilačné frekvencie spadajú do tohtorozsah sa nazýva zvuk.
Vlastnosti zvuku
Charakteristikami zvuku sú tón, zafarbenie (farba zvuku v závislosti od tvaru vibrácií), výška (frekvencia, ktorá je určená frekvenciou vibrácií za sekundu) a hlasitosť v závislosti od intenzity vibrácií. Každý skutočný zvuk pozostáva zo zmesi harmonických vibrácií s pevnou sadou frekvencií. Vibrácia s najnižšou frekvenciou sa nazýva základný tón, zvyšok sú podtóny. Zafarbenie – rôzny počet podtónov, ktoré sú vlastné tomuto konkrétnemu zvuku – dáva zvuku špeciálnu farbu. Podľa farby dokážeme rozpoznať hlasy blízkych, rozlíšiť zvuk hudobných nástrojov.
Programy na prácu so zvukom
Programy možno podmienečne rozdeliť do niekoľkých typov podľa ich funkčnosti: pomocné programy a ovládače pre zvukové karty, ktoré s nimi pracujú na nízkej úrovni, zvukové editory, ktoré vykonávajú rôzne operácie so zvukovými súbormi a aplikujú na ne rôzne efekty, softvérové syntetizátory a analógovo-digitálne prevodníky (ADC) a digitálno-analógové prevodníky (DAC).
Kódovanie zvuku
Kódovanie multimediálnych informácií spočíva v prevode analógového charakteru zvuku na diskrétny pre pohodlnejšie spracovanie. ADC prijíma analógový signál na vstupe, meria jeho amplitúdu v určitých časových intervaloch a vydáva digitálnu sekvenciu na výstupe s údajmi o zmenách amplitúdy. Neprebieha žiadna fyzická premena.
Výstupný signál je diskrétny, takže častejšiefrekvencia merania amplitúdy (vzorka), čím presnejšie výstupný signál zodpovedá vstupnému signálu, tým lepšie je kódovanie a spracovanie multimediálnych informácií. Vzorka sa tiež bežne označuje ako usporiadaná sekvencia digitálnych dát prijatých cez ADC. Samotný proces sa nazýva vzorkovanie, v ruštine - diskretizácia.
Spätná konverzia prebieha pomocou DAC: na základe digitálnych dát vstupujúcich na vstup sa v určitých časových bodoch generuje elektrický signál požadovanej amplitúdy.
Parametre vzorkovania
Hlavnými parametrami vzorkovania nie sú len frekvencia merania, ale aj bitová hĺbka – presnosť merania zmeny amplitúdy pre každú vzorku. Čím presnejšie je hodnota amplitúdy signálu prenášaná počas digitalizácie v každej jednotke času, tým vyššia je kvalita signálu po ADC, tým vyššia je spoľahlivosť obnovy vlny počas inverznej konverzie.
