Trên thế giới luôn có sự trao đổi thông tin liên tục. Nguồn có thể là con người, thiết bị kỹ thuật, nhiều thứ khác nhau, vật thể vô tri và tự nhiên sống. Cả một đối tượng và một số đối tượng đều có thể nhận thông tin.
Để trao đổi dữ liệu tốt hơn, thông tin được mã hóa và xử lý đồng thời ở phía bên phát (dữ liệu được chuẩn bị và chuyển thành dạng thuận tiện cho việc phát sóng, xử lý và lưu trữ), chuyển tiếp và giải mã được thực hiện ở phía bên nhận (được mã hóa chuyển đổi dữ liệu về dạng ban đầu). Đây là những nhiệm vụ có liên quan đến nhau: nguồn và nhận phải có các thuật toán xử lý thông tin tương tự nhau, nếu không quá trình mã hóa-giải mã sẽ không thể thực hiện được. Việc mã hóa và xử lý thông tin đồ họa và đa phương tiện thường được thực hiện trên cơ sở công nghệ máy tính.
Mã hóa thông tin trên máy tính
Có nhiều cách để xử lý dữ liệu (văn bản, số, đồ họa, video, âm thanh) bằng cách sử dụngmáy vi tính. Tất cả thông tin được xử lý bởi một máy tính được biểu diễn bằng mã nhị phân - sử dụng các số 1 và 0, được gọi là bit. Về mặt kỹ thuật, phương pháp này được thực hiện rất đơn giản: 1 - có tín hiệu điện, 0 - không có. Từ quan điểm của con người, những mã như vậy không thuận tiện cho việc nhận thức - các chuỗi số không và chuỗi dài, là các ký tự được mã hóa, rất khó giải mã ngay lập tức. Nhưng định dạng ghi như vậy ngay lập tức thể hiện rõ ràng mã hóa thông tin là gì. Ví dụ, số 8 ở dạng nhị phân tám chữ số trông giống như chuỗi bit sau: 000001000. Nhưng cái khó đối với một người lại đơn giản đối với máy tính. Việc xử lý nhiều phần tử đơn giản sẽ dễ dàng hơn so với một số lượng nhỏ các phần tử phức tạp.
Mã hóa văn bản
Khi chúng ta nhấn một nút trên bàn phím, máy tính sẽ nhận được một mã nhất định của nút đã nhấn, tra cứu mã đó trong bảng ký tự ASCII tiêu chuẩn (American Code for Information Interchange), “hiểu” nút nào được nhấn và chuyển mã này để xử lý thêm (ví dụ: để hiển thị ký tự trên màn hình). Để lưu mã ký tự ở dạng nhị phân, 8 bit được sử dụng, do đó, số lượng kết hợp tối đa là 256. 128 ký tự đầu tiên được sử dụng cho các ký tự điều khiển, số và chữ cái Latinh. Nửa sau dành cho các biểu tượng và bút danh quốc gia.
Mã hóa văn bản
Sẽ dễ hiểu hơn về mã hóa thông tin với một ví dụ. Hãy xem xét các mã của ký tự tiếng Anh "C"và chữ cái tiếng Nga "C". Lưu ý rằng các ký tự là chữ hoa và mã của chúng khác với các ký tự viết thường. Ký tự tiếng Anh sẽ giống như 01000010 và ký tự Nga sẽ giống 11010001. Một người trên màn hình điều khiển sẽ nhìn giống nhau, máy tính nhận thức hoàn toàn khác. Cũng cần phải chú ý đến thực tế là các mã của 128 ký tự đầu tiên không thay đổi, và bắt đầu từ 129 trở đi, các chữ cái khác nhau có thể tương ứng với một mã nhị phân, tùy thuộc vào bảng mã được sử dụng. Ví dụ: mã thập phân 194 có thể tương ứng với chữ cái “b” trong KOI8, “B” trong CP1251, “T” trong ISO và trong mã hóa CP866 và Mac, không một ký tự nào tương ứng với mã này. Do đó, khi chúng tôi thấy abracadabra ký tự thay vì các từ tiếng Nga khi mở văn bản, điều này có nghĩa là cách mã hóa thông tin đó không phù hợp với chúng tôi và chúng tôi cần chọn một bộ chuyển đổi ký tự khác.
Mã hóa số
Trong hệ nhị phân, chỉ có hai biến thể của giá trị được lấy - 0 và 1. Tất cả các phép toán cơ bản với số nhị phân đều được sử dụng bởi một ngành khoa học gọi là số học nhị phân. Những hành động này có đặc điểm riêng của chúng. Lấy ví dụ, số 45 được gõ trên bàn phím. Mỗi chữ số có mã tám chữ số riêng trong bảng mã ASCII, vì vậy số đó chiếm hai byte (16 bit): 5 - 01010011, 4 - 01000011. Để sử dụng số này trong tính toán, nó được chuyển đổi bằng các thuật toán đặc biệt thành hệ nhị phân dưới dạng số nhị phân có tám chữ số: 45 - 00101101.
Mã hóa và xử lýthông tin đồ họa
Vào những năm 50, máy tính thường được sử dụng cho các mục đích khoa học và quân sự là máy tính đầu tiên thực hiện hiển thị dữ liệu bằng đồ họa. Ngày nay, việc hình dung thông tin nhận được từ máy tính là một hiện tượng phổ biến và quen thuộc đối với bất kỳ người nào, và trong những ngày đó, nó đã tạo nên một cuộc cách mạng phi thường trong việc làm việc với công nghệ. Có lẽ ảnh hưởng của tâm lý con người đã có tác động: thông tin được trình bày trực quan sẽ được hấp thụ và nhận thức tốt hơn. Một bước đột phá lớn trong sự phát triển của trực quan hóa dữ liệu xảy ra vào những năm 80, khi việc mã hóa và xử lý thông tin đồ họa nhận được một sự phát triển mạnh mẽ.
Biểu diễn tương tự và rời rạc của đồ họa
Thông tin đồ họa có thể có hai loại: tương tự (một bức tranh vẽ với màu sắc thay đổi liên tục) và rời rạc (một bức tranh gồm nhiều chấm có màu sắc khác nhau). Để thuận tiện cho việc làm việc với hình ảnh trên máy tính, chúng được xử lý - lấy mẫu không gian, trong đó mỗi phần tử được gán một giá trị màu cụ thể dưới dạng một mã riêng lẻ. Mã hóa và xử lý thông tin đồ họa tương tự như làm việc với một bức tranh ghép bao gồm một số lượng lớn các mảnh nhỏ. Hơn nữa, chất lượng mã hóa phụ thuộc vào kích thước của các chấm (kích thước của phần tử càng nhỏ - sẽ có nhiều chấm trên một đơn vị diện tích - chất lượng càng cao) và kích thước của bảng màu được sử dụng (mỗi trạng thái màu càng nhiều tương ứng, dấu chấm có thể mang theo nhiều thông tin hơn, thì càng tốtchất lượng).
Tạo và lưu trữ đồ họa
Có một số định dạng hình ảnh cơ bản - vector, fractal và raster. Một cách riêng biệt, sự kết hợp giữa raster và vector được coi là đồ họa 3D đa phương tiện phổ biến trong thời đại chúng ta, là các kỹ thuật và phương pháp để xây dựng các đối tượng ba chiều trong không gian ảo. Việc mã hóa và xử lý đồ họa và thông tin đa phương tiện là khác nhau đối với từng định dạng hình ảnh.
Bitmap
Bản chất của định dạng đồ họa này là hình ảnh được chia thành các chấm nhỏ (pixel) nhiều màu. Điểm kiểm soát phía trên bên trái. Việc mã hóa thông tin đồ họa luôn bắt đầu từ góc trái của hình ảnh theo từng dòng, mỗi pixel nhận một mã màu. Khối lượng của một hình ảnh raster có thể được tính bằng cách nhân số điểm với khối lượng thông tin của mỗi điểm trong số chúng (điều này phụ thuộc vào số lượng tùy chọn màu). Màn hình có độ phân giải càng cao, số lượng vạch và chấm tương ứng trên mỗi dòng càng lớn, chất lượng hình ảnh càng cao. Bạn có thể sử dụng mã nhị phân để xử lý dữ liệu đồ họa kiểu raster, vì độ sáng của mỗi điểm và tọa độ vị trí của điểm đó có thể được biểu diễn dưới dạng số nguyên.
Hình ảnh Vectơ
Việc mã hóa thông tin đồ họa và đa phương tiện của một loại vectơ được rút gọn thành một đối tượng đồ họa được biểu diễn dưới dạng các đoạn và cung sơ cấp. tính chấtđường, là đối tượng cơ bản, là hình dạng (đường thẳng hoặc đường cong), màu sắc, độ dày, kiểu dáng (nét đứt hoặc nét liền). Những đường được đóng lại có một thuộc tính nữa - lấp đầy các đối tượng hoặc màu sắc khác. Vị trí của vật được xác định bởi điểm đầu và điểm cuối của đoạn thẳng và bán kính cong của cung tròn. Lượng thông tin đồ họa ở định dạng vectơ ít hơn nhiều so với định dạng raster, nhưng nó yêu cầu các chương trình đặc biệt để xem đồ họa dạng này. Ngoài ra còn có các chương trình - vectơ biến đổi hình ảnh raster thành các hình ảnh vectơ.
Đồ họa Fractal
Loại đồ họa này, giống như đồ họa vector, dựa trên các phép tính toán học, nhưng thành phần cơ bản của nó là chính công thức. Không cần lưu bất kỳ hình ảnh hay đối tượng nào trong bộ nhớ của máy tính, bản thân bức tranh chỉ được vẽ theo công thức. Loại đồ họa này thuận tiện cho việc hình dung không chỉ các cấu trúc thông thường đơn giản mà còn cả các hình minh họa phức tạp bắt chước, ví dụ như phong cảnh trong trò chơi hoặc trình giả lập.
Sóng âm
Việc mã hóa thông tin là gì cũng có thể được chứng minh bằng ví dụ về hoạt động với âm thanh. Chúng tôi biết rằng thế giới của chúng tôi tràn ngập âm thanh. Từ thời cổ đại, con người đã tìm ra cách âm thanh được sinh ra - các sóng không khí nén và hiếm ảnh hưởng đến màng nhĩ. Một người có thể cảm nhận được sóng có tần số từ 16 Hz đến 20 kHz (1 Hertz - một dao động trong một giây). Tất cả các sóng có tần số dao động nằm trong khoảng nàyphạm vi được gọi là âm thanh.
Thuộc tính âm thanh
Các đặc điểm của âm thanh là âm sắc, âm sắc (màu sắc của âm thanh, phụ thuộc vào hình dạng của dao động), cao độ (tần số, được xác định bởi tần số dao động trong một giây) và độ lớn, tùy thuộc vào cường độ của rung động. Bất kỳ âm thanh thực nào cũng bao gồm hỗn hợp các dao động điều hòa với một tần số cố định. Sự rung động có tần số thấp nhất được gọi là âm cơ bản, còn lại là âm bội. Âm sắc - một số âm bội khác nhau vốn có trong âm thanh cụ thể này - mang lại màu sắc đặc biệt cho âm thanh. Chính bằng âm sắc mà chúng ta có thể nhận ra giọng nói của những người thân yêu, phân biệt được âm thanh của các loại nhạc cụ.
Các chương trình làm việc với âm thanh
Các chương trình có thể được chia có điều kiện thành nhiều loại tùy theo chức năng của chúng: chương trình tiện ích và trình điều khiển cho card âm thanh hoạt động với chúng ở mức độ thấp, trình chỉnh sửa âm thanh thực hiện các thao tác khác nhau với tệp âm thanh và áp dụng các hiệu ứng khác nhau cho chúng, bộ tổng hợp phần mềm và bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC) và bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC).
Mã hóa âm thanh
Mã hóa thông tin đa phương tiện bao gồm việc chuyển đổi bản chất tương tự của âm thanh thành bản chất rời rạc để xử lý thuận tiện hơn. ADC nhận tín hiệu tương tự ở đầu vào, đo biên độ của nó trong những khoảng thời gian nhất định và xuất ra một chuỗi số ở đầu ra với dữ liệu về sự thay đổi biên độ. Không có sự biến đổi vật chất nào diễn ra.
Tín hiệu đầu ra là rời rạc, vì vậy thường xuyên hơntần số đo biên độ (mẫu), tín hiệu đầu ra tương ứng với tín hiệu đầu vào càng chính xác thì khả năng mã hóa và xử lý thông tin đa phương tiện càng tốt. Mẫu cũng thường được gọi là một chuỗi dữ liệu kỹ thuật số có thứ tự nhận được thông qua một ADC. Bản thân quá trình này được gọi là lấy mẫu, trong tiếng Nga - tùy ý hóa.
Việc chuyển đổi ngược lại xảy ra với sự trợ giúp của DAC: dựa trên dữ liệu kỹ thuật số nhập vào đầu vào, một tín hiệu điện có biên độ yêu cầu được tạo ra tại một số thời điểm nhất định.
Thông số lấy mẫu
Các thông số lấy mẫu chính không chỉ là tần số đo, mà còn là độ sâu bit - độ chính xác của việc đo sự thay đổi biên độ cho mỗi mẫu. Giá trị của biên độ tín hiệu được truyền đi trong quá trình số hóa trong mỗi đơn vị thời gian càng chính xác thì chất lượng tín hiệu sau ADC càng cao, độ tin cậy thu hồi sóng trong quá trình chuyển đổi nghịch đảo càng cao.
