Файл: Методы кодирования данных ( СУЩНОСТЬ КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ ).pdf

Отдельный элемент графического изображения имеет широко распространённое название — пиксель (от англ. picture element — элемент изображения). Чем гу­ще сетка пикселей на мониторе, тем лучше качество изображения. Размер графической сетки обычно пред­ставляется в форме произведения числа точек в гори­зонтальной строке на число строк: MxN. Мы можем настраивать режим работы монитора, например: 800x600 или 1024x768 пикселей.

По существу, кодирование цветов отдельных пиксе­лей аналогично кодированию символов текста. Таблица нумерации цветов есть своеобразный алфавит, пользу­ясь которым, компьютер записывает графическую ин­формацию. В итоге, как и в случае с текстом, получается последовательность целых чисел, которая стандартным образом сохраняется в памяти.

С практической точки зрения очень важно понимать, что количество используемых на рисунке цветов сущест­венным образом сказывается на размере графического файла. Для записи чёрно-белого изображения, имеющего 100 точек по вертикали и 100 точек по горизонтали, по­требуется 100x100 = 10000 битов (1250 байтов). Изобра­жение такого же размера, но использующее 256 града­ций серого цвета, потребует 100 х 100 х 8 = 80 000 битов (10000 байтов). Изображение, использующее 24-битный код, потребует:

100x100x24 = 240 000 битов (30 000 байтов).

2.4. Кодирование звуковой информации

Информация, в том числе графическая и звуковая, может быть пред­ставлена в аналоговой или дискретной форме. При аналоговом представлении физическая величина при­нимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина принимает ко­нечное множество значений, причем ее величина изме­няется скачкообразно. Примером аналогового представления графической информации может служить, скажем, живописное по­лотно, цвет которого изменяется непрерывно, а дис­кретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета. Примером аналогового хранения звуковой инфор­мации является виниловая пластинка (звуковая до­рожка изменяет свою форму непрерывно), а дискрет­ного — аудиокомпакт-диск (звуковая дорожка которого содержит участки с различной отражающей способностью). Звуковая информация из аналоговой формы в дискретную преобразуется путем дискрети­зации, т.е. разбиения непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретиза­ции производится кодирование, т. е. присвоение каждо­му элементу конкретного значения в форме кода.

Дискретизация — это преобразование непрерыв­ных изображений и звука в набор дискретных значе­ний, каждому из которых присваивается значение его кода.

Как известно из курса физики, звук — это колебания среды, непрерывный сигнал с меняющейся амплитудой (рис. 1.3).

Рис.2.4. Звуковая волна

При кодировании звука этот сигнал надо предста­вить в виде последовательности нулей и единиц. Как, например, это происходит в микрофоне? Через равные промежутки времени, очень часто (десятки тысяч раз в секунду) измеряется амплитуда колебаний. Каждое из­мерение производится с ограниченной точностью и запи­сывается в двоичном виде. Частота, с которой записыва­ется амплитуда, называется частотой дискретизации [19. c. 29].

Полученный ступенчатый сигнал сначала сглаживается посредством аналогового фильтра, а затем преобразует­ся в звук с помощью усилителя и динамика.

На качество воспроизведения закодированного звука в основном влияют два параметра: частота дискретиза­ции— количество измерений амплитуды за секунду в герцах и глубина кодирования звука — размер в битах, отводимый под запись значения амплитуды.

Например, при записи на компакт-диски (CD) используются 16-разрядные значения, а частота дискретизации равна 44 032 Гц. Эти параметры обеспечивают превосходное качество звучания речи и музыки. Для стереозвука отдельно записывают данные для левого и для правого канала.

Приёмы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но среди них можно выделить два основных направления [6. c. 115].

1. Метод FM (Frequency Modulation) основан та том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, т.е. являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальный устройства – аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом характерным для электронной музыки. В то же время данный метод копирования обеспечивает весьма компактный код, поэтому он нашёл применение ещё в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.

2. Метод таблично волнового (Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. В заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментах. В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звучания. Поскольку в качестве образцов исполняются реальные звуки, то его качество получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

Вывод по 2 главе

Средством кодирования служит таблица соответствия, которая устанавливает взаимно однозначное соответ­ствие между знаками или группами знаков двух раз­личных знаковых систем.

Кодирование текстовой информации заключается в том, что каждому сим­волу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111. Сейчас существует несколько различных кодовых таблиц для символов (КОИ-8, СР-1251, СР-866, Мае, ISO, Win-1251, СР866 (DOS)), причём тексты, созданные в одной кодировке, мо­гут совершенно неправильно отображаться в другой. Решается такая проблема с помощью специальных про­грамм перевода текста из одной кодировки в другую. Но сегодня мы наблюдаем постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования UNICODE.

Основой графического изображения является системы точек, которую принято называть растром. Отдельный элемент графического изображения имеет широко распространённое название — пиксель (от англ. picture element — элемент изображения). Чем гу­ще сетка пикселей на мониторе, тем лучше качество изображения. Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных. Закодировав каждый цвет каким-нибудь числом, можно представить изображение в виде последователь­ности чисел. Кодирование цветов отдельных пиксе­лей аналогично кодированию символов текста. Таблица нумерации цветов есть своеобразный алфавит, пользу­ясь которым, компьютер записывает графическую ин­формацию. В итоге, как и в случае с текстом, получается последовательность целых чисел, которая стандартным образом сохраняется в памяти.

Звуковая информация для представления в двоичном виде из аналоговой формы в дискретную преобразуется путем дискрети­зации, т.е. разбиения непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретиза­ции производится кодирование, т. е. присвоение каждо­му элементу конкретного значения в форме кода. При кодировании звука этот сигнал предста­вляется в виде последовательности нулей и единиц. Приёмы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но среди них можно выделить два основных направления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы нами были решены следующие задачи:

1. Рассмотрены основные определения кодирования. Алфавит кодирования;
2. Изучены способ кодирование информации с помощью систем счисления;
3. Охарактеризованы способы кодирования текстовой информации;
4. Выявлены способы кодирования целых и действительных чисел;
5. Рассмотрены методы кодирование графических данных;
6. Прослежены особенности кодирования звуковой информации.

Проведен анализ литературы в данной области знаний. Выявлены основные определения и понятия данной темы. Рассмотрен и проработан материал по практике перевода в различные системы счисления. Проведена классификация методов кодирования и уплотнения текста. Выявлена классификация алфавитов кодирования применяемых для хранения, обработки и передачи информации между человеком и техникой.

Мы выяснили, что средством кодирования служит таблица соответствия, которая устанавливает взаимно однозначное соответ­ствие между знаками или группами знаков двух раз­личных знаковых систем.

Подробно рассмотрели, как происходит кодирование информации в памяти компьютера. А конкретно кодирование текстовой информации с помощью различных систем кодирования. Методы представления графической информации и звука в виде понятном компьютеру.

Результат исследования темы «Кодирование информации в системах обработки данных», приведенный в курсовой работе является для нас очень важным и необходимым, как в учебной среде, так и в собственной жизни. Работа требует от себя усидчивости и мобилизации ресурсов. Знания, полученные при выполнении работы нам очень пригодятся.