10. Кодирование графических данных

Графическое черно-белое изображение можно рассматривать как комбинацию мельчайших точек, образующих определённый узор, называемый растром. С помощью линейных координат и индивидуальных свойств каждой точки, выраженных с помощью целых чисел, можно применить систему двоичного кодирования и для графических данных. К  индивидуальным свойствам точки относятся  яркость и цвет.

Чёрно – белые иллюстрации представляются в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета. Таким образом, для кодирования яркости любой точки достаточно 8 разрядов двоичного числа.

 Кодирование цветных графических изображений осуществляется  на принципе декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используются три  цвета: красный (Red, R), зелёный (Green, G) и синий (Blue, B). Такое кодирование называется системой RGB. При этом если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (8 двоичных разрядов), то на кодирование цвета одной точки требуется 24 разряда. Такая система кодирования обеспечивает 16,5 миллионов цветов. Эта система является  полноцветной и называется True Color. Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объём данных, но при этом заметно сократится диапазон кодируемых цветов. Кодирование цветной графики двоичными числами, содержащими 16 разрядов, называется High Color.

При кодировании информации о цвете с помощью восьми бит данных можно передать только 256 цветовых оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным. Смысл названия в том, что, поскольку 256 значений совершенно недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, код каждой точки растра выражает не цвет сам по себе, а только его номер (индекс) в некоей справочной таблице, называемой палитрой.

11. Кодирование звуковых данных.

Метод FM основан на 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, то есть кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, то есть являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные 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 кодирования обеспечивает весьма компактный код, и потому он нашел применение еще в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.

Метод таблично-волнового синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. Если говорить упрощенно, то можно сказать, что где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (хотя не только для них). 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 звука. Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

12. Основные структуры данных

Работа с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены, то есть образуют заданную структуру. Существует три основных типа структур данных: 1) линейная, 2)иерархическая, 3)табличная.

Линейные структуры. Это хорошо знакомые нам списки. Список — это простейшая структура данных, отличающаяся тем, что каждый элемент данных однозначно определяется своим номером в массиве. Обычный журнал посещаемости занятий, например, имеет структуру списка, поскольку все студенты группы зарегистрированы в нем под своими уникальными номерами. Мы называем номера уникальными потому, что в одной группе не могут быть зарегистрированы два студента с одним и тем же номером. Если список состоит из элементов равной длины, его называют вектором данных. Работать с ними особенно удобно.

Табличные структуры. Отличаются от списочных тем, что элементы данных определяются адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких. Для таблицы умножения, например, адрес ячейки определяется номерами строки и столбца. Нужная ячейка находится на их пересечении, а элемент выбирается из ячейки. Это двумерная таблица, в которой встречаются 2 типа разделителей – вертикальные и горизонтальные. Существуют и многомерные таблицы. Вот пример таблицы, с помощью которой может быть организован учет учащихся.

Номер факультета: 3

Номер курса (на факультете): 2

Номер специальности (на курсе): 2

Номер группы в потоке одной специальности: 1

Номер учащегося в группе: 19

Размерность такой таблицы равна пяти, и для однозначного отыскания данных об учащемся в подобной структуре надо знать все пять параметров (координат).

Иерархические структуры. Адрес каждого элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу. Эту структуру можно представить в виде схемы. Вот, например, как выглядит путь доступа к команде, запускающей программу Калькулятор:

Пуск > Программы > Стандартные > Калькулятор. Основным недостатком иерархических структур данных является увеличенный размер пути доступа. Очень часто бывает так, что длина маршрута оказывается больше, чем длина самих данных, к которым он ведет.

Списочные и табличные структуры являются простыми, но их трудно обновлять, тогда как иерархическая структура сложна, но в них нет проблем с обновлением данных.

13 Единицы представления, измерения, хранения и передачи данных. Файловая структура.

Одной из систем представления данных, принятых в информатике и вычислительной технике является система двоичного кодирования. Наименьшей единицей такого представления является бит (двоичный разряд).

Совокупность двоичных разрядов, выражающих числовые или иные данные, образует некий битовый рисунок. С битовым представлением удобнее работать, если этот рисунок имеет регулярную форму. В качестве таких форм используются группы из 8 битов, каждая из которых называются байтом. Однако во многих случаях целесообразно использовать 16 – разрядное, 24 – разрядное, 32 – разрядное, 64 – разрядное кодирование. Группа из 16 взаимосвязанных бит (двух взаимосвязанных байтов) в информатике называется словом. Соответственно, группы из четырех взаимосвязанных байтов (32 разряда) называются удвоенным словом, а группы из восьми байтов (64 разряда) — учетверенным словом. Пока, на сегодняшний день, такой системы обозначения достаточно.

Байт является наименьшей единицей измерения количества данных (информации).

Более крупные единицы измерения данных образуются добавлением префиксов кило-, мега-, гига-, тера-.

1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт.

1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт.

1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.

1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт.

В более крупных единицах пока нет практической надобности.

В качестве единицы хранения данных (информации) принят объект переменной величины, называемый файлом.

Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем. Обычно в отдельном файле хранят данные, относящиеся к одному типу. В этом случае тип данных определяет тип файла.

Поскольку в определении файла нет ограничений на его размер, то можно представить себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое число байтов. В определении файла особое внимание уделяется имени. Имя файла фактически несёт в себе адресные данные, без которых, данные, хранящиеся в файле, не станут информацией из-за отсутствия методов доступа к ним. Кроме адресных функций, имя файла может хранить сведения о типе данных, заключённых в нём.

Требование уникальности имени файла в вычислительной технике обеспечивается автоматически – создать файл с именем, тождественным уже существующему, не может ни пользователь, ни автоматика. Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путём доступа к нему.

Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая называется файловой структурой, В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы. Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ “\“ (обратная косая черта).

Синтаксис записи полного имени файла:

Имя носителя \ Имя каталога 1 \ Имя каталога N \ Собственное имя файла .

Пример: C\Игры\Стрелялки\Кролики.