Hay un intercambio constante de flujos de información en el mundo. Las fuentes pueden ser personas, dispositivos técnicos, varias cosas, objetos de naturaleza inanimada y viva. Tanto un objeto como varios pueden recibir información.
Para mejorar el intercambio de datos, la información se codifica y procesa simultáneamente en el lado del transmisor (los datos se preparan y convierten en un formato conveniente para la transmisión, el procesamiento y el almacenamiento), el reenvío y la decodificación se llevan a cabo en el lado del receptor (se codifican conversión de datos a su forma original). Estas son tareas interrelacionadas: la fuente y el receptor deben tener algoritmos de procesamiento de información similares, de lo contrario el proceso de codificación-descodificación será imposible. La codificación y el procesamiento de información gráfica y multimedia generalmente se implementa sobre la base de tecnología informática.
Codificar información en una computadora
Hay muchas maneras de procesar datos (textos, números, gráficos, video, sonido) usandoordenador. Toda la información procesada por una computadora se representa en código binario, utilizando los números 1 y 0, llamados bits. Técnicamente, este método se implementa de manera muy simple: 1 - la señal eléctrica está presente, 0 - ausente. Desde un punto de vista humano, tales códigos son inconvenientes para la percepción: largas cadenas de ceros y unos, que son caracteres codificados, son muy difíciles de descifrar de inmediato. Pero tal formato de grabación muestra claramente de inmediato qué es la codificación de información. Por ejemplo, el número 8 en formato binario de ocho dígitos se parece a la siguiente secuencia de bits: 000001000. Pero lo que es difícil para una persona es simple para una computadora. Es más fácil para la electrónica procesar muchos elementos simples que una pequeña cantidad de elementos complejos.
Codificación de texto
Cuando presionamos un botón en el teclado, la computadora recibe un código determinado del botón presionado, lo busca en la tabla de caracteres estándar ASCII (American Code for Information Interchange), “entiende” qué botón está presionado y pasa este código para su posterior procesamiento (por ejemplo, para mostrar el carácter en el monitor). Para almacenar un código de carácter en formato binario, se utilizan 8 bits, por lo que el número máximo de combinaciones es de 256. Los primeros 128 caracteres se utilizan para caracteres de control, números y letras latinas. La segunda mitad es para símbolos nacionales y pseudográficos.
Codificación de texto
Será más fácil entender qué es la codificación de información con un ejemplo. Considere los códigos del carácter inglés "C"y la letra rusa "C". Tenga en cuenta que los caracteres están en mayúsculas y sus códigos difieren de los de minúsculas. El carácter inglés se verá como 01000010, y el ruso se verá como 11010001. Lo que una persona ve igual en la pantalla de un monitor, una computadora lo percibe de manera completamente diferente. También es necesario prestar atención al hecho de que los códigos de los primeros 128 caracteres permanecen sin cambios y, a partir del 129 y más, diferentes letras pueden corresponder a un código binario, según la tabla de códigos utilizada. Por ejemplo, el código decimal 194 puede corresponder a la letra "b" en KOI8, "B" en CP1251, "T" en ISO y en codificaciones CP866 y Mac, ni un solo carácter corresponde a este código. Por lo tanto, cuando vemos abracadabra de caracteres de letras en lugar de palabras rusas al abrir el texto, esto significa que dicha codificación de información no nos conviene y debemos elegir otro convertidor de caracteres.
Codificación de números
En el sistema binario, solo se toman dos variantes del valor: 0 y 1. Todas las operaciones básicas con números binarios son utilizadas por una ciencia llamada aritmética binaria. Estas acciones tienen sus propias características. Tomemos, por ejemplo, el número 45 escrito en el teclado. Cada dígito tiene su propio código de ocho dígitos en la tabla de códigos ASCII, por lo que el número ocupa dos bytes (16 bits): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Para usar este número en los cálculos, se convierte mediante algoritmos especiales al sistema binario en forma de un número binario de ocho dígitos: 45 - 00101101.
Codificación y procesamientoinformación gráfica
En los años 50, las computadoras que se usaban con mayor frecuencia con fines científicos y militares fueron las primeras en implementar una visualización gráfica de datos. Hoy en día, la visualización de la información recibida de una computadora es un fenómeno común y familiar para cualquier persona, y en esos días supuso una extraordinaria revolución en el trabajo con la tecnología. Quizás la influencia de la psique humana tuvo un efecto: la información presentada visualmente se absorbe y percibe mejor. Un gran avance en el desarrollo de la visualización de datos ocurrió en los años 80, cuando la codificación y el procesamiento de información gráfica recibieron un poderoso desarrollo.
Representación analógica y discreta de gráficos
La información gráfica puede ser de dos tipos: analógica (un lienzo de pintura con un color que cambia continuamente) y discreta (una imagen que consta de muchos puntos de diferentes colores). Para la comodidad de trabajar con imágenes en una computadora, se procesan: muestreo espacial, en el que a cada elemento se le asigna un valor de color específico en forma de un código individual. La codificación y el procesamiento de información gráfica es similar a trabajar con un mosaico que consta de una gran cantidad de pequeños fragmentos. Además, la calidad de la codificación depende del tamaño de los puntos (cuanto más pequeño sea el tamaño del elemento, habrá más puntos por unidad de área, mayor será la calidad) y el tamaño de la paleta de colores utilizada (más estados de color cada uno). punto puede tomar, respectivamente, llevando más información, mejorcalidad).
Creación y almacenamiento de gráficos
Hay varios formatos de imagen básicos: vector, fractal y raster. Por separado, se considera una combinación de raster y vector: gráficos 3D multimedia que están muy extendidos en nuestro tiempo, que son las técnicas y métodos para construir objetos tridimensionales en el espacio virtual. La codificación y procesamiento de gráficos e información multimedia es diferente para cada formato de imagen.
mapa de bits
La esencia de este formato gráfico es que la imagen se divide en pequeños puntos multicolores (píxeles). Punto de control superior izquierdo. La codificación de la información gráfica siempre comienza desde la esquina izquierda de la imagen línea por línea, cada píxel recibe un código de color. El volumen de una imagen ráster se puede calcular multiplicando el número de puntos por el volumen de información de cada uno de ellos (que depende del número de opciones de color). Cuanto mayor sea la resolución del monitor, mayor será el número de líneas de trama y puntos en cada línea, respectivamente, mayor será la calidad de la imagen. Puede usar código binario para procesar datos gráficos de tipo ráster, ya que el brillo de cada punto y las coordenadas de su ubicación se pueden representar como números enteros.
Imagen vectorial
La codificación de información gráfica y multimedia de tipo vectorial se reduce al hecho de que un objeto gráfico se representa en forma de segmentos y arcos elementales. propiedadeslas líneas, que son el objeto básico, son la forma (rectas o curvas), el color, el grosor, el estilo (línea discontinua o sólida). Esas líneas que están cerradas tienen una propiedad más: llenarse con otros objetos o colores. La posición del objeto está determinada por los puntos inicial y final de la línea y el radio de curvatura del arco. La cantidad de información gráfica en formato vectorial es mucho menor que en formato raster, pero requiere programas especiales para visualizar gráficos de este tipo. También hay programas - vectorizadores que convierten imágenes rasterizadas en vectoriales.
Gráficos fractales
Este tipo de gráficos, como los gráficos vectoriales, se basan en cálculos matemáticos, pero su componente básico es la fórmula misma. No es necesario almacenar imágenes u objetos en la memoria de la computadora, la imagen en sí se dibuja solo de acuerdo con la fórmula. Este tipo de gráficos es conveniente para visualizar no solo estructuras regulares simples, sino también ilustraciones complejas que imitan, por ejemplo, paisajes en juegos o emuladores.
Ondas de sonido
Lo que es la codificación de la información también se puede demostrar con el ejemplo de trabajar con sonido. Sabemos que nuestro mundo está lleno de sonidos. Desde la antigüedad, las personas han descubierto cómo nacen los sonidos: ondas de aire comprimido y enrarecido que afectan los tímpanos. Una persona puede percibir ondas con una frecuencia de 16 Hz a 20 kHz (1 Hertz - una oscilación por segundo). Todas las ondas cuyas frecuencias de oscilación caen dentro de esterango se llaman audio.
Propiedades de sonido
Las características del sonido son el tono, el timbre (el color del sonido, según la forma de las vibraciones), el tono (frecuencia, que está determinada por la frecuencia de las vibraciones por segundo) y el volumen, según la intensidad de vibraciones Cualquier sonido real consiste en una mezcla de vibraciones armónicas con un conjunto fijo de frecuencias. La vibración con la frecuencia más baja se llama tono fundamental, el resto son sobretonos. El timbre, un número diferente de armónicos inherentes a este sonido en particular, le da un color especial al sonido. Es por el timbre que podemos reconocer las voces de los seres queridos, distinguir el sonido de los instrumentos musicales.
Programas para trabajar con sonido
Los programas se pueden dividir condicionalmente en varios tipos según su funcionalidad: programas de utilidad y controladores para tarjetas de sonido que funcionan con ellos a bajo nivel, editores de audio que realizan varias operaciones con archivos de sonido y les aplican varios efectos, sintetizadores de software y convertidores de analógico a digital (ADC) y convertidores de digital a analógico (DAC).
Codificación de audio
La codificación de información multimedia consiste en convertir la naturaleza analógica del sonido en una discreta para un procesamiento más conveniente. El ADC recibe una señal analógica en la entrada, mide su amplitud en ciertos intervalos de tiempo y emite una secuencia digital en la salida con datos sobre los cambios de amplitud. No se produce ninguna transformación física.
La señal de salida es discreta, por lo que cuanto más a menudofrecuencia de medición de amplitud (muestra), cuanto más exactamente se corresponde la señal de salida con la señal de entrada, mejor es la codificación y el procesamiento de la información multimedia. Una muestra también se conoce comúnmente como una secuencia ordenada de datos digitales recibidos a través de un ADC. El proceso en sí se llama muestreo, en ruso - discretización.
La conversión inversa ocurre con la ayuda de un DAC: en función de los datos digitales que ingresan a la entrada, se genera una señal eléctrica de la amplitud requerida en ciertos puntos en el tiempo.
Parámetros de muestreo
Los principales parámetros de muestreo no son solo la frecuencia de medición, sino también la profundidad de bits: la precisión de medir el cambio de amplitud para cada muestra. Cuanto más exactamente se transmita el valor de la amplitud de la señal durante la digitalización en cada unidad de tiempo, mayor será la calidad de la señal después del ADC, mayor será la confiabilidad de la recuperación de la onda durante la conversión inversa.
