יש חילופי מידע מתמידים בעולם. מקורות יכולים להיות אנשים, מכשירים טכניים, דברים שונים, חפצים בעלי טבע דומם וחיים. גם אובייקט אחד וגם כמה יכולים לקבל מידע.
להחלפת נתונים טובה יותר, המידע מקודד ומעובד בו זמנית בצד המשדר (הנתונים מוכנים ומומרים לטופס נוח לשידור, עיבוד ואחסון), העברה ופענוח מתבצעים בצד המקלט (מקודד המרת נתונים לצורתם המקורית). אלו משימות הקשורות זו בזו: למקור ולמקלט חייבים להיות אלגוריתמים דומים לעיבוד מידע, אחרת תהליך הקידוד-פענוח יהיה בלתי אפשרי. קידוד ועיבוד של מידע גרפי ומולטימדיה מיושמים בדרך כלל על בסיס טכנולוגיית מחשב.
מידע קידוד במחשב
ישנן דרכים רבות לעבד נתונים (טקסטים, מספרים, גרפיקה, וידאו, סאונד) באמצעותמַחשֵׁב. כל המידע המעובד על ידי מחשב מיוצג בקוד בינארי - באמצעות המספרים 1 ו-0, הנקראים ביטים. מבחינה טכנית, שיטה זו מיושמת בפשטות: 1 - האות החשמלי קיים, 0 - נעדר. מנקודת מבט אנושית, קודים כאלה אינם נוחים לתפיסה - מחרוזות ארוכות של אפסים ואחדים, שהם תווים מקודדים, קשה מאוד לפענח מיד. אבל פורמט הקלטה כזה מראה מיד בבירור מהו קידוד מידע. לדוגמה, המספר 8 בצורת שמונה ספרות בינארית נראה כמו רצף הסיביות הבא: 000001000. אבל מה שקשה לאדם הוא פשוט למחשב. לאלקטרוניקה קל יותר לעבד אלמנטים פשוטים רבים מאשר מספר קטן של מורכבים.
קידוד טקסט
כשאנחנו לוחצים על כפתור במקלדת, המחשב מקבל קוד מסוים של הכפתור שנלחץ, מחפש אותו בטבלת התווים הרגילה של ASCII (American Code for Information Interchange), "מבין" איזה כפתור נלחץ ו מעביר את הקוד הזה לעיבוד נוסף (לדוגמה, כדי להציג את התו על הצג). כדי לאחסן קוד תו בצורה בינארית, נעשה שימוש ב-8 סיביות, כך שהמספר המרבי של שילובים הוא 256. 128 התווים הראשונים משמשים לתווי בקרה, מספרים ואותיות לטיניות. המחצית השנייה מיועדת לסמלים לאומיים ולפסבדוגרפיה.
קידוד טקסט
יהיה קל יותר להבין מהו קידוד מידע באמצעות דוגמה. שקול את הקודים של התו האנגלי "C"והאות הרוסית "C". שימו לב שהתווים הם אותיות רישיות, והקודים שלהם שונים מאלה הקטנים. הדמות האנגלית תיראה כמו 01000010, והרוסית תיראה כמו 11010001. מה שנראה לאדם על מסך צג זהה, מחשב תופס אחרת לגמרי. כמו כן, יש לשים לב לעובדה שהקודים של 128 התווים הראשונים נשארים ללא שינוי, והחל מ-129 ואילך, אותיות שונות יכולות להתאים לקוד בינארי אחד, בהתאם לטבלת הקודים שבה נעשה שימוש. לדוגמה, קוד עשרוני 194 יכול להתאים לאות "b" ב-KOI8, "B" ב-CP1251, "T" ב-ISO, ובקידודים CP866 ו-Mac, אף תו אחד לא מתאים לקוד זה בכלל. לכן, כאשר אנו רואים אברקדברה של אותיות-תו במקום מילים רוסיות בעת פתיחת הטקסט, זה אומר שקידוד מידע כזה אינו מתאים לנו ועלינו לבחור ממיר תווים אחר.
קידוד מספר
במערכת הבינארית נלקחות רק שתי גרסאות של הערך - 0 ו-1. כל הפעולות הבסיסיות עם מספרים בינאריים משמשות מדע שנקרא חשבון בינארי. לפעולות אלה יש מאפיינים משלהן. קחו, למשל, את המספר 45 שהוקלד על המקלדת. לכל ספרה יש קוד משלה בן שמונה ספרות בטבלת קודי ASCII, כך שהמספר תופס שני בתים (16 סיביות): 5 - 01010011, 4 - 01000011. על מנת להשתמש במספר זה בחישובים, הוא מומר באמצעות אלגוריתמים מיוחדים למערכת הבינארית בצורה של מספר בינארי בן שמונה ספרות: 45 - 00101101.
קידוד ועיבודמידע גרפי
בשנות ה-50, מחשבים ששימשו לרוב למטרות מדעיות וצבאיות היו הראשונים ליישם תצוגה גרפית של נתונים. כיום, הדמיה של מידע המתקבל ממחשב היא תופעה נפוצה ומוכרת לכל אדם, ובאותם ימים היא עשתה מהפכה יוצאת דופן בעבודה עם טכנולוגיה. אולי להשפעת הנפש האנושית הייתה השפעה: מידע המוצג חזותי נספג ונתפס טוב יותר. פריצת דרך גדולה בפיתוח הדמיית נתונים התרחשה בשנות ה-80, כאשר הקידוד והעיבוד של מידע גרפי קיבלו פיתוח רב עוצמה.
ייצוג אנלוגי ודיסקרטי של גרפיקה
מידע גרפי יכול להיות משני סוגים: אנלוגי (בד ציור עם צבע משתנה ללא הרף) ודיסקרטי (תמונה המורכבת מנקודות רבות בצבעים שונים). לנוחות העבודה עם תמונות במחשב, הן מעובדות - דגימה מרחבית, שבה לכל אלמנט מוקצה ערך צבע מסוים בצורה של קוד בודד. קידוד ועיבוד מידע גרפי דומה לעבודה עם פסיפס המורכב ממספר רב של שברים קטנים. יתרה מכך, איכות הקידוד תלויה בגודל הנקודות (ככל שגודל האלמנט קטן יותר - יהיו יותר נקודות ליחידת שטח - כך האיכות גבוהה יותר) ובגודל פלטת הצבעים המשמשת (ככל שהצבע יגדל יותר בכל אחד מהם). נקודה יכולה לקחת, בהתאמה, לשאת יותר מידע, כמה שיותר טובאיכות).
יצירה ואחסון גרפיקה
יש כמה פורמטים בסיסיים של תמונה - וקטור, פרקטל ורסטר. בנפרד, נחשב שילוב של רסטר ווקטור - גרפיקה תלת מימדית מולטימדיה הנפוצה בזמננו, שהיא הטכניקות והשיטות לבניית אובייקטים תלת מימדיים במרחב וירטואלי. הקידוד והעיבוד של מידע גרפי ומולטימדיה שונים עבור כל פורמט תמונה.
Bitmap
מהות הפורמט הגרפי הזה היא שהתמונה מחולקת לנקודות קטנות (פיקסלים) רב-צבעוניות. נקודת שליטה שמאלית עליונה. קידוד המידע הגרפי מתחיל תמיד מהפינה השמאלית של התמונה שורה אחר שורה, כל פיקסל מקבל קוד צבע. ניתן לחשב את הנפח של תמונת רסטר על ידי הכפלת מספר הנקודות בנפח המידע של כל אחת מהן (התלוי במספר אפשרויות הצבע). ככל שהרזולוציה של הצג גבוהה יותר, כך מספר קווי הרסטר והנקודות בכל קו גדול יותר, בהתאמה, כך איכות התמונה גבוהה יותר. אתה יכול להשתמש בקוד בינארי כדי לעבד נתונים גרפיים מסוג רסטר, מכיוון שניתן לייצג את הבהירות של כל נקודה ואת הקואורדינטות של מיקומה כמספרים שלמים.
תמונה וקטורית
קידוד של מידע גרפי ומולטימדיה מסוג וקטור מצטמצם לעובדה שאובייקט גרפי מיוצג בצורה של מקטעים וקשתות יסודיים. נכסיםקווים, שהם האובייקט הבסיסי, הם הצורה (ישר או עיקול), צבע, עובי, סגנון (קו מקווקו או אחיד). לאותם קווים סגורים יש עוד תכונה אחת - מילוי בחפצים אחרים או בצבע. מיקום האובייקט נקבע על ידי נקודות ההתחלה והסיום של הקו ורדיוס העקמומיות של הקשת. כמות המידע הגרפי בפורמט וקטור קטן בהרבה מפורמט רסטר, אבל זה דורש תוכנות מיוחדות כדי לצפות בגרפיקה מסוג זה. יש גם תוכנות - וקטורייזרים שממירים תמונות רסטר לתמונות וקטוריות.
גרפיקה פרקטלית
סוג זה של גרפיקה, כמו גרפיקה וקטורית, מבוסס על חישובים מתמטיים, אבל המרכיב הבסיסי שלה הוא הנוסחה עצמה. אין צורך לאחסן תמונות או חפצים בזיכרון המחשב, התמונה עצמה מצוירת רק לפי הנוסחה. סוג זה של גרפיקה נוח להמחשת לא רק מבנים רגילים פשוטים, אלא גם איורים מורכבים המחקים, למשל, נופים במשחקים או אמולטורים.
גלי קול
מהו הקידוד של מידע ניתן להדגים גם בדוגמה של עבודה עם צליל. אנחנו יודעים שהעולם שלנו מלא בצלילים. מאז ימי קדם, אנשים הבינו כיצד נולדים צלילים - גלים של אוויר דחוס ונדיר המשפיעים על עור התוף. אדם יכול לקלוט גלים בתדר של 16 הרץ עד 20 קילו-הרץ (1 הרץ - תנודה אחת לשנייה). כל הגלים שתדרי התנודה שלהם נופלים בתוך זהטווח נקרא אודיו.
Sound Properties
המאפיינים של הצליל הם טון, גוון (צבע הצליל, תלוי בצורת הרעידות), גובה הצליל (תדירות, שנקבעת לפי תדירות הרעידות בשנייה) ועוצמת הקול, בהתאם לעוצמה של רעידות. כל צליל אמיתי מורכב מתערובת של רעידות הרמוניות עם סט קבוע של תדרים. הרטט עם התדר הנמוך ביותר נקרא הטון היסודי, השאר הם צלילים על. הגוון - מספר שונה של צלילי על הטבועים בצליל המסוים הזה - נותן צבע מיוחד לצליל. לפי הגוון אנחנו יכולים לזהות את קולם של יקיריהם, להבחין בצליל של כלי נגינה.
תוכניות לעבודה עם סאונד
תוכנות ניתנות לחלוקה מותנית למספר סוגים לפי הפונקציונליות שלהן: תוכנות שירות ודרייברים לכרטיסי קול שעובדים איתן ברמה נמוכה, עורכי אודיו שמבצעים פעולות שונות עם קבצי קול ומחילים עליהם אפקטים שונים, סינתיסייזרים תוכנה וממירים אנלוגיים לדיגיטליים (ADC) וממירים דיגיטליים לאנלוגיים (DAC).
קידוד אודיו
קידוד של מידע מולטימדיה מורכב מהמרת האופי האנלוגי של צליל לאופי נפרד לעיבוד נוח יותר. ה-ADC מקבל אות אנלוגי בכניסה, מודד את המשרעת שלו במרווחי זמן מסוימים, ומוציא רצף דיגיטלי ביציאה עם נתונים על שינויים באמפליטודה. לא מתרחשת טרנספורמציה פיזית.
אות הפלט הוא בדיד, ולכן לעתים קרובות יותרתדר מדידת משרעת (מדגם), ככל שאות הפלט מתאים יותר לאות הכניסה, כך הקידוד והעיבוד של מידע מולטימדיה טובים יותר. מדגם מכונה בדרך כלל רצף מסודר של נתונים דיגיטליים המתקבלים דרך ADC. התהליך עצמו נקרא דגימה, ברוסית - דיסקרטיזציה.
ההמרה ההפוכה מתרחשת בעזרת DAC: בהתבסס על הנתונים הדיגיטליים הנכנסים לכניסה, נוצר אות חשמלי במשרעת הנדרשת בנקודות זמן מסוימות.
פרמטרים לדגימה
פרמטרי הדגימה העיקריים הם לא רק תדירות המדידה, אלא גם עומק הסיביות - הדיוק של מדידת השינוי באמפליטודה עבור כל דגימה. ככל שערך משרעת האות מועבר בצורה מדויקת יותר במהלך הדיגיטציה בכל יחידת זמן, ככל שאיכות האות לאחר ה-ADC גבוהה יותר, כך אמינות התאוששות הגלים במהלך המרה הפוכה גבוהה יותר.
