تبادل مداوم جریان اطلاعات در جهان وجود دارد. منابع می توانند افراد، وسایل فنی، اشیاء مختلف، اشیاء طبیعت بی جان و زنده باشند. هم یک شی و هم چند شی می توانند اطلاعات را دریافت کنند.
برای تبادل بهتر داده ها، اطلاعات به طور همزمان در سمت فرستنده کدگذاری و پردازش می شوند (داده ها آماده شده و به فرمی مناسب برای پخش، پردازش و ذخیره سازی تبدیل می شوند)، ارسال و رمزگشایی در سمت گیرنده انجام می شود (رمزگذاری شده) تبدیل داده ها به شکل اصلی). اینها وظایف مرتبط با یکدیگر هستند: منبع و گیرنده باید الگوریتم های پردازش اطلاعات مشابهی داشته باشند، در غیر این صورت فرآیند رمزگذاری-رمزگشایی غیرممکن خواهد بود. رمزگذاری و پردازش اطلاعات گرافیکی و چند رسانه ای معمولاً بر اساس فناوری رایانه ای اجرا می شود.
اطلاعات کدگذاری در رایانه
راه های زیادی برای پردازش داده ها (متون، اعداد، گرافیک، ویدئو، صدا) با استفاده ازکامپیوتر. تمام اطلاعات پردازش شده توسط یک کامپیوتر در کد باینری - با استفاده از اعداد 1 و 0 که بیت نامیده می شوند، نمایش داده می شود. از نظر فنی، این روش بسیار ساده اجرا می شود: 1 - سیگنال الکتریکی وجود دارد، 0 - وجود ندارد. از دیدگاه انسانی، چنین کدهایی برای درک ناخوشایند هستند - رشته های طولانی صفر و یک، که کاراکترهای رمزگذاری شده هستند، رمزگشایی فوری بسیار دشوار است. اما چنین فرمت ضبط بلافاصله به وضوح نشان می دهد که رمزگذاری اطلاعات چیست. به عنوان مثال، عدد 8 به صورت دودویی هشت رقمی مانند دنباله بیت زیر است: 000001000. اما آنچه برای یک شخص دشوار است برای یک کامپیوتر ساده است. پردازش بسیاری از عناصر ساده برای الکترونیک آسانتر از تعداد کمی از عناصر پیچیده است.
رمزگذاری متن
وقتی دکمه‌ای را روی صفحه کلید فشار می‌دهیم، رایانه کد مشخصی از دکمه فشار داده شده را دریافت می‌کند، آن را در جدول استاندارد نویسه‌های ASCII (کد آمریکایی برای تبادل اطلاعات) جستجو می‌کند، «می‌فهمد» کدام دکمه فشار داده شده است و این کد را برای پردازش بیشتر (مثلاً برای نمایش کاراکتر روی مانیتور) ارسال می کند. برای ذخیره یک کد کاراکتر به صورت باینری، 8 بیت استفاده می شود، بنابراین حداکثر تعداد ترکیب ها 256 است. 128 کاراکتر اول برای کاراکترهای کنترل، اعداد و حروف لاتین استفاده می شود. نیمه دوم برای نمادهای ملی و شبه نگاری است.
رمزگذاری متن
درک اینکه رمزگذاری اطلاعات چیست با یک مثال ساده تر خواهد بود. کدهای کاراکتر انگلیسی "C" را در نظر بگیریدو حرف روسی "C". توجه داشته باشید که کاراکترها بزرگ هستند و کد آنها با حروف کوچک متفاوت است. کاراکتر انگلیسی مانند 01000010 و روسی مانند 11010001 به نظر می رسد. آنچه برای یک شخص در صفحه نمایشگر یکسان به نظر می رسد، یک کامپیوتر کاملاً متفاوت درک می کند. همچنین توجه به این نکته ضروری است که کدهای 128 کاراکتر اول بدون تغییر باقی می مانند و از 129 به بعد حروف مختلف بسته به جدول کد مورد استفاده می توانند با یک کد باینری مطابقت داشته باشند. به عنوان مثال، کد اعشاری 194 می تواند با حرف "b" در KOI8، "B" در CP1251، "T" در ISO، و در رمزگذاری های CP866 و Mac، به هیچ وجه یک کاراکتر با این کد مطابقت ندارد. بنابراین، وقتی هنگام باز کردن متن به جای کلمات روسی، حروف-کاراکتر abracadabra را می بینیم، به این معنی است که چنین رمزگذاری اطلاعات مناسب ما نیست و باید مبدل کاراکتر دیگری را انتخاب کنیم.
رمزگذاری شماره
در سیستم باینری، تنها دو نوع از مقدار گرفته می شود - 0 و 1. تمام عملیات های اساسی با اعداد باینری توسط علمی به نام حساب باینری استفاده می شود. این اقدامات ویژگی های خاص خود را دارند. به عنوان مثال، عدد 45 تایپ شده روی صفحه کلید را در نظر بگیرید. هر رقم دارای کد هشت رقمی خود در جدول کد ASCII است، بنابراین عدد دو بایت (16 بیت) را اشغال می کند: 5 - 01010011، 4 - 01000011. برای استفاده از این عدد در محاسبات، توسط الگوریتم های خاصی به صورت یک عدد دودویی هشت رقمی به سیستم باینری تبدیل می شود: 45 - 00101101.
کدگذاری و پردازشاطلاعات گرافیکی
در دهه 50، رایانه هایی که اغلب برای اهداف علمی و نظامی استفاده می شدند، اولین رایانه هایی بودند که نمایش گرافیکی داده ها را اجرا کردند. امروزه تجسم اطلاعات دریافتی از رایانه برای هر شخصی پدیده ای رایج و آشناست و در آن روزگار انقلابی خارق العاده در کار با فناوری ایجاد کرد. شاید تأثیر روان انسان تأثیر داشته باشد: اطلاعات ارائه شده بصری بهتر جذب و درک می شود. یک پیشرفت بزرگ در توسعه تجسم داده ها در دهه 80 رخ داد، زمانی که کدگذاری و پردازش اطلاعات گرافیکی پیشرفت قدرتمندی داشت.
نمایش آنالوگ و گسسته گرافیک
اطلاعات گرافیکی می توانند دو نوع باشند: آنالوگ (بوم نقاشی با رنگ دائماً در حال تغییر) و گسسته (تصویر متشکل از نقاط زیادی از رنگ های مختلف). برای راحتی کار با تصاویر در رایانه، آنها پردازش می شوند - نمونه برداری فضایی، که در آن به هر عنصر یک مقدار رنگ خاص در قالب یک کد جداگانه اختصاص داده می شود. رمزگذاری و پردازش اطلاعات گرافیکی مشابه کار با موزاییکی است که از تعداد زیادی قطعه کوچک تشکیل شده است. علاوه بر این، کیفیت کدگذاری به اندازه نقاط (هرچه اندازه عنصر کوچکتر باشد - نقاط بیشتری در واحد سطح وجود خواهد داشت - کیفیت بالاتر) و اندازه پالت رنگ‌های استفاده شده (هر چه رنگ‌ها بیشتر باشد) بستگی دارد. نقطه می تواند، به ترتیب، حمل اطلاعات بیشتر، بهتر استکیفیت).
ایجاد و ذخیره گرافیک
چندین فرمت تصویر اصلی وجود دارد - وکتور، فراکتال و شطرنجی. به طور جداگانه، ترکیبی از شطرنجی و برداری در نظر گرفته می شود - یک گرافیک سه بعدی چند رسانه ای که در زمان ما رایج است، که تکنیک ها و روش های ساخت اشیاء سه بعدی در فضای مجازی است. رمزگذاری و پردازش اطلاعات گرافیکی و چند رسانه ای برای هر فرمت تصویر متفاوت است.
Bitmap
ماهیت این فرمت گرافیکی این است که تصویر به نقاط کوچک چند رنگی (پیکسل) تقسیم می شود. نقطه کنترل بالا سمت چپ کدگذاری اطلاعات گرافیکی همیشه خط به خط از گوشه سمت چپ تصویر شروع می شود، هر پیکسل یک کد رنگی دریافت می کند. حجم یک تصویر شطرنجی را می توان با ضرب تعداد نقاط در حجم اطلاعات هر یک از آنها (که به تعداد گزینه های رنگ بستگی دارد) محاسبه کرد. هر چه رزولوشن مانیتور بیشتر باشد، تعداد خطوط شطرنجی و نقاط به ترتیب در هر خط بیشتر می شود، کیفیت تصویر بالاتر می رود. می‌توانید از کد باینری برای پردازش داده‌های گرافیکی از نوع شطرنجی استفاده کنید، زیرا روشنایی هر نقطه و مختصات مکان آن را می‌توان به صورت اعداد صحیح نشان داد.
تصویر برداری
کدگذاری اطلاعات گرافیکی و چندرسانه‌ای از نوع برداری به این واقعیت کاهش می‌یابد که یک شی گرافیکی در قالب بخش‌ها و کمان‌های ابتدایی نشان داده می‌شود. خواصخطوط، که شی اصلی هستند، شکل (مستقیم یا منحنی)، رنگ، ضخامت، سبک (خط چین یا توپر) هستند. خطوطی که بسته هستند یک ویژگی دیگر دارند - پر شدن با اشیاء یا رنگ های دیگر. موقعیت جسم با نقطه شروع و پایان خط و شعاع انحنای قوس تعیین می شود. حجم اطلاعات گرافیکی در فرمت برداری بسیار کمتر از فرمت شطرنجی است، اما برای مشاهده گرافیک از این نوع نیاز به برنامه های خاصی است. همچنین برنامه هایی وجود دارند - بردارهایی که تصاویر شطرنجی را به تصاویر برداری تبدیل می کنند.
گرافیک فراکتال
این نوع گرافیک، مانند گرافیک برداری، بر اساس محاسبات ریاضی است، اما جزء اصلی آن، خود فرمول است. نیازی به ذخیره هیچ تصویر یا اشیایی در حافظه کامپیوتر نیست، خود تصویر فقط طبق فرمول رسم می شود. این نوع گرافیک نه تنها برای تجسم ساختارهای ساده ساده، بلکه تصاویر پیچیده ای که مثلاً مناظر در بازی ها یا شبیه سازها را تقلید می کنند، مناسب است.
امواج صوتی
رمزگذاری اطلاعات را می توان با مثال کار با صدا نیز نشان داد. ما می دانیم که جهان ما پر از صداها است. از زمان های قدیم، مردم متوجه شده اند که صداها چگونه متولد می شوند - امواج هوای فشرده و کمیاب که بر پرده گوش تأثیر می گذارد. یک فرد می تواند امواجی با فرکانس 16 هرتز تا 20 کیلوهرتز (1 هرتز - یک نوسان در ثانیه) را درک کند. تمام امواجی که فرکانس نوسان آنها در این استمحدوده صدا نامیده می شود.
ویژگی های صدا
ویژگی های صوت عبارتند از تن، تن صدا (رنگ صدا، بسته به شکل ارتعاشات)، زیر و بمی (فرکانس، که با فرکانس ارتعاش در ثانیه تعیین می شود) و بلندی، بسته به شدت. از ارتعاشات هر صدای واقعی از مخلوطی از ارتعاشات هارمونیک با مجموعه ای ثابت از فرکانس ها تشکیل شده است. ارتعاش با کمترین فرکانس را تون بنیادی می نامند، بقیه تون ها هستند. تن صدا - تعداد متفاوتی از تون های ذاتی در این صدای خاص - رنگ خاصی به صدا می دهد. با استفاده از تن صدا است که می توانیم صدای عزیزان را تشخیص دهیم، صدای آلات موسیقی را تشخیص دهیم.
برنامه های کار با صدا
برنامه ها را می توان به طور مشروط با توجه به عملکرد آنها به چندین نوع تقسیم کرد: برنامه های کاربردی و درایورهای کارت های صوتی که با آنها در سطح پایین کار می کنند، ویرایشگرهای صوتی که عملیات مختلفی را با فایل های صوتی انجام می دهند و جلوه های مختلفی را روی آنها اعمال می کنند. سینت سایزرهای نرم افزار و مبدل های آنالوگ به دیجیتال (ADC) و مبدل های دیجیتال به آنالوگ (DAC).
کدگذاری صدا
کدگذاری اطلاعات چندرسانه ای شامل تبدیل ماهیت آنالوگ صدا به گسسته برای پردازش راحت تر است. ADC یک سیگنال آنالوگ را در ورودی دریافت می‌کند، دامنه آن را در بازه‌های زمانی مشخص اندازه‌گیری می‌کند، و یک دنباله دیجیتال را با داده‌های تغییرات دامنه در خروجی خروجی می‌دهد. هیچ تغییر فیزیکی رخ نمی دهد.
سیگنال خروجی گسسته است، بنابراین بیشتر اوقاتفرکانس اندازه گیری دامنه (نمونه)، هرچه سیگنال خروجی با سیگنال ورودی مطابقت بیشتری داشته باشد، رمزگذاری و پردازش اطلاعات چند رسانه ای بهتر است. یک نمونه معمولاً به عنوان یک توالی مرتب از داده های دیجیتال دریافت شده از طریق ADC نیز نامیده می شود. خود این فرآیند در زبان روسی - گسسته سازی - نمونه برداری نامیده می شود.
تبدیل معکوس با کمک DAC اتفاق می افتد: بر اساس داده های دیجیتالی که وارد ورودی می شوند، سیگنال الکتریکی با دامنه مورد نیاز در نقاط خاصی از زمان تولید می شود.
پارامترهای نمونه گیری
پارامترهای اصلی نمونه برداری نه تنها فرکانس اندازه گیری، بلکه عمق بیت نیز هستند - دقت اندازه گیری تغییر دامنه برای هر نمونه. هر چه مقدار دامنه سیگنال در طول دیجیتالی شدن در هر واحد زمان با دقت بیشتری مخابره شود، کیفیت سیگنال پس از ADC بالاتر است، قابلیت اطمینان بازیابی موج در هنگام تبدیل معکوس بالاتر است.
