Bilgiye neden kodlanmış denir? Bilgisayardaki bilgilerin kodlanması. Ses kodlama standartları

3. Grafik bilgilerinin kodlanması4

4. Ses bilgilerinin kodlanması8

5. Sonuç10

Referanslar11

giriiş

Modern bir bilgisayar sayısal, metin, grafik, ses ve video bilgilerini işleyebilir. Bilgisayardaki tüm bu tür bilgiler ikili kodla sunulur, yani ikinin üssü olan bir alfabe kullanılır (yalnızca iki karakter 0 ve 1). Bunun nedeni, bilgiyi bir dizi elektriksel impuls şeklinde temsil etmenin uygun olmasıdır: impuls (0) yoktur, bir impuls (1) vardır. Bu tür kodlamaya genellikle ikili kod adı verilir ve sıfırların ve birlerin mantıksal dizilerine makine dili adı verilir. Makine ikili kodunun her basamağı, bir bit'e eşit miktarda bilgi taşır. Bu sonuca, makine alfabesindeki sayıların eşit derecede olası olaylar olarak kabul edilmesiyle ulaşılabilir. İkili bir rakam yazarken, iki olası durumdan yalnızca birini seçebilirsiniz; bu, 1 bit'e eşit miktarda bilgi taşıdığı anlamına gelir. Bu nedenle iki basamak 2 bit bilgi taşır, dört basamak 4 bit vb. taşır. Bit cinsinden bilgi miktarını belirlemek için ikili makine kodundaki basamak sayısını belirlemek yeterlidir.

Metin bilgilerini kodlama

Şu anda çoğu kullanıcı, sembollerden oluşan metin bilgilerini işlemek için bir bilgisayar kullanıyor: harfler, sayılar, noktalama işaretleri vb.

Geleneksel olarak, bir karakteri kodlamak için 1 bayta eşit miktarda bilgi kullanılır, yani I = 1 bayt = 8 bit. Olası olayların sayısı K ile bilgi miktarı I'i birbirine bağlayan bir formül kullanarak, kaç farklı sembolün kodlanabileceğini hesaplayabilirsiniz (sembollerin olası olaylar olduğunu varsayarak): K = 2I = 28 = 256, yani metin bilgisini temsil etmek için 256 karakter kapasiteli bir alfabe kullanabilirsiniz.

Kodlamanın özü, her karaktere 00000000 ila 11111111 arasında bir ikili kod veya 0 ila 255 arasında karşılık gelen bir ondalık kod atanmasıdır.

Şu anda Rus harflerini kodlamak için beş farklı kod tablosu kullanılmaktadır (KOI - 8, CP1251, CP866, Mac, ISO) ve bir tablo kullanılarak kodlanan metinler başka bir kodlamada doğru şekilde görüntülenmeyecektir. Bu görsel olarak birleştirilmiş karakter kodlama tablosunun bir parçası olarak temsil edilebilir. Aynı ikili koda farklı semboller atanır.

Bununla birlikte, çoğu durumda, metin belgelerinin kodunun dönüştürülmesiyle kullanıcı ilgilenir ve özel programlar, uygulamalara yerleşik dönüştürücülerdir. 1997'den bu yana, Microsoft Windows ve Office'in en son sürümleri, her karakter için 2 bayt ayıran yeni Unicode kodlamayı desteklemektedir ve bu nedenle 256 karakteri değil 65536 farklı karakteri kodlayabilirsiniz.

Bir karakterin sayısal kodunu belirlemek için, bir kod tablosu kullanabilir veya Word 6.0 / 95 metin düzenleyicisinde çalışabilirsiniz. Bunu yapmak için menüden “Ekle” - “Sembol” seçeneğini seçin, ardından Sembol iletişim kutusu açılır. paneli ekranda belirir. Seçilen yazı tipi için bir karakter tablosu iletişim kutusunda görünür. Bu tablodaki karakterler, Boşluk simgesinden (sol üst köşe) başlayıp “I” harfiyle (sağ alt köşe) bitecek şekilde soldan sağa doğru satır satır düzenlenmiştir.

Windows kodlamasında (CP1251) bir karakterin sayısal kodunu belirlemek için, fareyi veya imleç tuşlarını kullanarak istediğiniz karakteri seçmeniz ve ardından Anahtar düğmesine tıklamanız gerekir. Bundan sonra ekranda, sol alt köşede seçilen karakterin ondalık sayısal kodunu içeren Ayarlar iletişim kutusu belirir.

Grafik bilgilerini kodlama

Grafik bilgileri iki biçimde sunulabilir: analog veya ayrık. Rengi sürekli değişen bir tablo analog temsile örnek iken, mürekkep püskürtmeli yazıcı kullanılarak basılan ve farklı renkteki ayrı noktalardan oluşan bir görüntü ayrık temsildir. Bir grafik görüntüyü bölerek (örnekleme), grafik bilgisi analog formdan ayrık forma dönüştürülür. Bu durumda kodlama gerçekleştirilir - her öğeye kod biçiminde belirli bir değer atanır. Bir görüntüyü kodlarken, uzaysal olarak ayrıklaştırılır. Çok sayıda küçük renkli parçadan (mozaik yöntemi) bir görüntü oluşturmaya benzetilebilir. Görüntünün tamamı ayrı noktalara bölünmüştür, her öğeye bir renk kodu atanmıştır.

Bu durumda kodlamanın kalitesi şu parametrelere bağlı olacaktır: nokta boyutu ve kullanılan renk sayısı. Nokta boyutu ne kadar küçük olursa, yani görüntü daha fazla sayıda noktadan oluşursa kodlama kalitesi de o kadar yüksek olur. Ne kadar çok renk kullanılırsa (yani bir görüntü noktası daha fazla olası durumu üstlenebilir), her nokta o kadar fazla bilgi taşır ve dolayısıyla kodlama kalitesi artar. Grafik nesnelerinin oluşturulması ve saklanması çeşitli türlerde mümkündür - vektör, fraktal veya raster görüntü biçiminde. Ayrı bir konu, vektör ve raster görüntü oluşturma yöntemlerini birleştiren 3D (üç boyutlu) grafiklerdir. Sanal uzayda nesnelerin üç boyutlu modellerini oluşturmaya yönelik yöntem ve teknikler üzerinde çalışmaktadır. Her tür, grafik bilgilerini kodlamak için kendi yöntemini kullanır.

Raster görüntü. Büyüteç kullanarak, örneğin bir gazeteden alınan siyah beyaz bir grafik görüntünün, belirli bir deseni (bir raster) oluşturan küçük noktalardan oluştuğunu görebilirsiniz. Fransa'da 19. yüzyılda resimde yeni bir yön ortaya çıktı - noktacılık. Tekniği, tuval üzerine fırçayla çok renkli noktalar şeklinde bir çizim uygulamaktı. Bu yöntem aynı zamanda grafik bilgilerinin kodlanması için yazdırmada da uzun süredir kullanılmaktadır. Çizimin doğruluğu noktaların sayısına ve boyutlarına bağlıdır. Çizimi noktalara böldükten sonra sol köşeden başlayarak çizgiler boyunca soldan sağa doğru ilerleyerek her noktanın rengini kodlayabilirsiniz. Aşağıda böyle bir noktaya piksel adını vereceğiz (bu kelimenin kökeni İngilizce “resim öğesi” kısaltmasıyla ilgilidir). Raster görüntünün hacmi, piksel sayısının (olası renk sayısına bağlı olan bir noktanın bilgi hacmiyle) çarpılmasıyla belirlenir. Görüntü kalitesi monitörün çözünürlüğüne göre belirlenir. Ne kadar yüksek olursa, o kadar yüksek olur yani, tarama çizgileri ve satır başına nokta sayısı ne kadar fazla olursa görüntü kalitesi de o kadar yüksek olur.Modern PC'lerde genellikle aşağıdaki ekran çözünürlükleri kullanılır: 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768 ve 1280 x 1024. her nokta ve onun doğrusal koordinatları tamsayılar kullanılarak ifade edilebilir, bu kodlama yönteminin grafik verilerini işlemek için ikili kod kullanmanıza olanak sağladığını söyleyebiliriz.

Siyah beyaz resimlerden bahsedersek, yarı ton kullanmazsanız piksel iki durumdan birini alacaktır: parlak (beyaz) ve parlak değil (siyah). Ve bir pikselin rengiyle ilgili bilgiye piksel kodu adı verildiğinden, onu kodlamak için bir bitlik bellek yeterlidir: 0 - siyah, 1 - beyaz. Çizimler, 256 gri tonlu noktaların birleşimi şeklinde düşünülürse (ve bunlar şu anda genel olarak kabul edilenlerdir), o zaman herhangi bir noktanın parlaklığını kodlamak için sekiz bitlik bir ikili sayı yeterlidir. Bilgisayar grafiklerinde renk son derece önemlidir. Görsel izlenimi güçlendirmenin ve görüntünün bilgi zenginliğini arttırmanın bir aracı olarak hareket eder. İnsan beyninin renk duygusu nasıl oluşur? Bu, yansıtan veya yayan nesnelerden retinaya giren ışık akısının analiz edilmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar.

Renkli modeller. Renkli grafik görüntülerin kodlanmasından bahsedersek, keyfi bir rengin ana bileşenlerine ayrıştırılması ilkesini dikkate almamız gerekir. Çeşitli kodlama sistemleri kullanılır: HSB, RGB ve CMYK. İlk renk modeli basit ve sezgiseldir, yani insanlar için uygundur, ikincisi bilgisayarlar için en uygundur ve son CMYK modeli matbaalar içindir. Bu renk modellerinin kullanımı, ışık akısının "saf" spektral renklerin (kırmızı, yeşil, mavi veya bunların türevleri) bir kombinasyonu olan radyasyonla oluşturulabilmesinden kaynaklanmaktadır. Eklemeli renk üretimi (yayan nesneler için tipiktir) ve çıkarımlı renk üretimi (yansıtıcı nesneler için tipiktir) vardır. Birinci tipteki bir nesnenin örneği, bir monitörün katot ışın tüpüdür ve ikinci tipteki bir örnek, bir baskı baskısıdır.

1) HSB modeli üç bileşenle karakterize edilir: renk tonu (Ton), renk doygunluğu (Doygunluk) ve renk parlaklığı (Parlaklık).

2) RGB yönteminin prensibi şu şekildedir: Herhangi bir rengin üç rengin birleşimi olarak temsil edilebileceği bilinmektedir: kırmızı (Kırmızı, R), yeşil (Yeşil, G), mavi (Mavi, B). Bu bileşenlerin varlığı veya yokluğu nedeniyle diğer renkler ve tonları elde edilir.

3) CMYK yönteminin prensibi. Bu renk modeli, yayınların baskıya hazırlanmasında kullanılır. Ana renklerin her biri ek bir renkle ilişkilendirilir (ana rengi beyaza tamamlar). Bir çift ana rengin toplanmasıyla ek bir renk elde edilir.

Renkli grafikleri sunmanın çeşitli modları vardır: tam renkli (Gerçek Renk); Yüksek Renk; indeks.

Tam renkli modda, her bileşenin parlaklığını kodlamak için 256 değer (sekiz ikili bit) kullanılır, yani bir pikselin rengini kodlamak için 8 * 3 = 24 bit harcanmalıdır (RGB sisteminde) . Bu, 16,5 milyon rengin benzersiz şekilde tanımlanmasına olanak tanır. Bu insan gözünün duyarlılığına oldukça yakındır. CMYK sistemini kullanarak kodlama yaparken renkli grafikleri temsil etmek için 8*4=32 ikili bit'e sahip olmanız gerekir. Yüksek Renk modu, 16 bitlik ikili sayılar kullanılarak kodlama yapılır, yani her nokta kodlanırken ikili basamakların sayısı azaltılır. Ancak bu, kodlanmış renk aralığını önemli ölçüde azaltır. İndeks renk kodlaması ile yalnızca 256 renk tonu aktarılabilir. Her renk sekiz bitlik veri kullanılarak kodlanır. Ancak 256 değer, insan gözünün erişebileceği tüm renk aralığını aktarmadığından, grafik verilerine bir paletin (arama tablosu) eklendiği ve bu olmadan çoğaltmanın yetersiz olacağı anlaşılmaktadır: deniz ortaya çıkabilir kırmızı olabilir ve yapraklar maviye dönüşebilir. Bu durumda tarama noktası kodunun kendisi, rengin kendisi değil, yalnızca paletteki numarası (indeks) anlamına gelir. Bu nedenle modun adı - indeks.

Görüntülenen renklerin sayısı (K) ile bunları kodlamak için kullanılan bit sayısı (a) arasındaki yazışma şu formülle bulunabilir: K = 2 a.

Ekranda görüntülenen görüntünün ikili kodu video belleğinde saklanır. Video belleği elektronik, geçici bir depolama aygıtıdır. Video belleğinin boyutu ekranın çözünürlüğüne ve renk sayısına bağlıdır. Ancak minimum hacmi, görüntünün bir karesinin (bir sayfa) sığacağı şekilde belirlenir; çözünürlük ve piksel kod boyutunun çarpımı sonucunda.

Vmin = M * N * a.

Sekiz renkli paletin ikili kodu.

Renk Bileşenleri

Kırmızı 1 0 0

Yeşil 0 1 0

Mavi 0 0 1

Mavi 0 1 1

Mor 1 0 1

Sarı 1 1 0

Beyaz 1 1 1

Siyah 0 0 0

On altı renk paleti, kullanılan renk sayısını artırmanıza olanak tanır. Burada 4 bitlik bir piksel kodlaması kullanacağız: 3 bit ana renk + 1 bit yoğunluk. İkincisi, aynı anda üç temel rengin parlaklığını (üç elektron ışınının yoğunluğunu) kontrol eder. Ana renklerin yoğunluğunun ayrı ayrı kontrol edilmesiyle üretilen renk sayısı artar. Yani 24 bit renk derinliğine sahip bir palet elde etmek için her renk için 8 bit ayrılır, yani 256 yoğunluk seviyesi mümkündür (K = 28).

Bir vektör görüntüsü, temel bölümlerden ve yaylardan oluşan bir grafik nesnesidir. Görüntünün temel unsuru çizgidir. Herhangi bir nesne gibi, özellikleri vardır: şekil (düz, kavisli), kalınlık, renk, stil (noktalı, katı). Kapalı çizgiler doldurulma özelliğine sahiptir (başka nesnelerle veya seçilen renkle). Diğer tüm vektör grafik nesneleri çizgilerden oluşur. Çizgi matematiksel olarak tek bir nesne olarak tanımlandığından, nesnenin vektör grafikleri kullanılarak görüntülenmesi için gereken veri miktarı, raster grafiklere göre çok daha azdır. Bir vektör görüntüsüne ilişkin bilgiler sıradan alfanümerik olarak kodlanır ve özel programlar tarafından işlenir.

Vektör grafikleri oluşturmaya ve işlemeye yönelik yazılım araçları aşağıdaki GR'yi içerir: CorelDraw, Adobe Illustrator ve vektörleştiriciler (izleyiciler) - raster görüntüleri vektör görüntülerine dönüştürmek için özel paketler.

Fraktal grafikler, tıpkı vektör grafikler gibi matematiksel hesaplamalara dayanır. Ancak vektörden farklı olarak temel unsuru matematiksel formülün kendisidir. Bu, bilgisayarın belleğinde hiçbir nesnenin saklanmadığı ve görüntünün yalnızca denklemler kullanılarak oluşturulduğu gerçeğine yol açar. Bu yöntemi kullanarak, en basit düzenli yapıların yanı sıra manzaraları taklit eden karmaşık illüstrasyonlar da oluşturabilirsiniz.

Ses bilgilerinin kodlanması

Bilgisayarlar artık birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ses bilgilerinin ve müziğin işlenmesi de bir istisna değildi. 1983 yılına kadar kaydedilen tüm müzikler vinil plaklar ve kompakt kasetler halinde yayınlandı. Şu anda CD'ler yaygın olarak kullanılmaktadır. Stüdyo ses kartı takılı, MIDI klavyesi ve mikrofonu bağlı bir bilgisayarınız varsa, özel müzik yazılımıyla çalışabilirsiniz. Geleneksel olarak birkaç türe ayrılabilir: 1) belirli ses kartları ve harici cihazlarla çalışmak üzere tasarlanmış her türlü yardımcı program ve sürücü; 2) ses dosyalarıyla çalışmak üzere tasarlanmış ses editörleri, onlarla her türlü işlemi gerçekleştirmenize olanak tanır - bunları parçalara ayırmaktan efektlerle işlemeye kadar; 3) nispeten yakın zamanda ortaya çıkan ve yalnızca güçlü bilgisayarlarda doğru şekilde çalışan yazılım sentezleyicileri. Farklı sesler yaratmayı denemenize olanak tanır; ve diğerleri.

İlk grup tüm işletim sistemi yardımcı programlarını içerir. Örneğin, Win 95 ve 98'in ses çalma/kaydetme, CD çalma ve standart MIDI dosyaları için kendi mikser programları ve yardımcı programları vardır. Ses kartını taktıktan sonra işlevselliğini kontrol etmek için bu programları kullanabilirsiniz. Örneğin, Fonograf programı wave dosyalarıyla (Windows formatındaki ses kayıt dosyaları) çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu dosyalar .WAV uzantısına sahiptir. Bu program, kayıt cihazında kullanılanlara benzer teknikleri kullanarak ses kayıtlarını oynatma, kaydetme ve düzenleme olanağı sağlar. Fonografla çalışmak için mikrofonu bilgisayara bağlamanız önerilir. Ses kaydı yapmanız gerekiyorsa ses kaydının süresi buna bağlı olduğundan ses kalitesine karar vermeniz gerekir. Kayıt kalitesi ne kadar yüksek olursa olası ses süresi de o kadar kısa olur. Ortalama kayıt kalitesiyle, konuşmayı tatmin edici bir şekilde kaydedebilir ve 60 saniyeye kadar uzunlukta dosyalar oluşturabilirsiniz. Müzik CD'si kalitesinde kayıt süresi yaklaşık 6 saniye olacaktır.

Herhangi bir ortamda sesin kaydedilebilmesi için elektrik sinyaline dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu bir mikrofon kullanılarak yapılır. En basit mikrofonlar, ses dalgalarının etkisi altında titreşen bir zara sahiptir. Membrana manyetik bir alanda membranla eşzamanlı olarak hareket eden bir bobin bağlanır. Bobinde alternatif bir elektrik akımı meydana gelir. Gerilim değişiklikleri ses dalgalarını doğru şekilde yansıtır. Mikrofonun çıkışında görünen alternatif elektrik akımına analog sinyal denir. Bir elektrik sinyaline uygulandığında "analog", sinyalin zaman ve genlik açısından sürekli olduğu anlamına gelir. Havada ilerledikçe ses dalgasının şeklini doğru bir şekilde yansıtır.

Ses bilgileri ayrık veya analog biçimde temsil edilebilir. Aralarındaki fark, bilginin ayrık bir temsiliyle, fiziksel bir miktarın aniden ("merdiven") değişmesi ve sonlu bir değerler kümesi almasıdır. Bilgi analog biçimde sunulursa, fiziksel bir nicelik sürekli değişen sonsuz sayıda değer alabilir.

Sesi analogdan dijitale ve tersi yönde dönüştürme süreçlerine kısaca bakalım. Ses kartınızda neler olup bittiğine dair kabaca bir fikre sahip olmak, sesle çalışırken bazı hatalardan kaçınmanıza yardımcı olabilir. Ses dalgaları bir mikrofon kullanılarak analog alternatif elektrik sinyaline dönüştürülür. Ses yolundan geçer ve sinyali dijital forma dönüştüren bir cihaz olan analog-dijital dönüştürücüye (ADC) girer. Basitleştirilmiş bir biçimde, bir ADC'nin çalışma prensibi şu şekildedir: belirli aralıklarla sinyal genliğini ölçer ve genlikteki değişiklikler hakkında bilgi taşıyan bir dizi sayıyı dijital bir yol aracılığıyla iletir. Dijital ses çıkışı, gelen dijital verilere dayanarak uygun zamanlarda gerekli genlikte bir elektrik sinyali üreten bir dijital-analog dönüştürücü (DAC) kullanılarak sağlanır.

Aynı sesi 1 kHz'de grafiklendirirseniz (bir piyanonun yedinci oktavına kadar olan nota kabaca bu frekansa karşılık gelir), ancak farklı frekanslarda örneklenirseniz (sinüs dalgasının alt kısmı tüm grafiklerde gösterilmemiştir), o zaman farklar görünür olacak. Yatay eksende zamanı gösteren bir bölüm 10 örneğe karşılık gelir. Ölçek aynı şekilde alınır (bkz. Ek Şekil 1.13). 11 kHz'de her 50 örnek için yaklaşık beş ses dalgası salınımının olduğunu görebilirsiniz; bu, bir sinüs dalgası periyodunun yalnızca 10 değerle temsil edildiği anlamına gelir. Bu oldukça hatalı bir gösterimdir. Aynı zamanda, 44 kHz'lik sayısallaştırma frekansını dikkate alırsak, sinüzoidin her periyodu için zaten neredeyse 50 örnek vardır. Bu, kaliteli bir sinyal almanızı sağlar.

Bit derinliği, analog sinyalin genliğinde meydana gelen değişikliklerin doğruluğunu gösterir. Sayısallaştırma sırasında zamanın her anında iletilen sinyal genlik değerinin doğruluğu, dijitalden analoğa dönüştürme sonrasında sinyalin kalitesini belirler. Dalga biçimi yeniden yapılandırmasının güvenilirliği bit derinliğine bağlıdır.

Genlik değerini kodlamak için ikili kodlama prensibi kullanılır. Ses sinyali bir dizi elektrik darbesi (ikili sıfırlar ve birler) olarak sunulmalıdır. Tipik olarak genlik değerlerinin 8, 16 bit veya 20 bitlik gösterimleri kullanılır. Sürekli bir ses sinyalini ikili olarak kodlarken, bunun yerini bir dizi ayrık sinyal seviyesi alır. Kodlamanın kalitesi örnekleme frekansına (birim zaman başına sinyal seviyesi ölçümlerinin sayısı) bağlıdır. Örnekleme frekansı arttıkça bilginin ikili gösteriminin doğruluğu artar. 8 kHz frekansta (saniyedeki örnek sayısı 8000), örneklenen ses sinyalinin kalitesi bir radyo yayınının kalitesine karşılık gelir ve 48 kHz frekansta (saniyedeki örnek sayısı 48000) - ses kalitesi bir ses CD'sinden.

8 bit kodlama kullanırsanız, dijital cihazın dinamik aralığının 1/256'sına (28 = 256) kadar analog sinyal genlik doğruluğu elde edebilirsiniz.

Ses sinyalinin genlik değerlerini temsil etmek için 16 bit kodlama kullanırsanız ölçüm doğruluğu 256 kat artacaktır.

Modern dönüştürücüler genellikle yüksek kaliteli ses dijitalleştirmesine olanak tanıyan 20 bitlik sinyal kodlamayı kullanır.

Çözüm

Kod, önceden tanımlanmış bazı kavramları kaydetmeye (veya iletmeye) yönelik bir dizi kuraldır (veya sinyaldir).

Bilgi kodlama, bilginin belirli bir temsilini oluşturma sürecidir. Daha dar anlamda, "kodlama" terimi genellikle bir bilgi temsili biçiminden depolama, iletim veya işleme için daha uygun olan diğerine geçiş olarak anlaşılır.

Tipik olarak her görüntü, kodlama sırasında ayrı bir karakterle temsil edilir. İşaret, birbirinden farklı sonlu öğeler kümesinin bir öğesidir. İşarete anlamı ile birlikte sembol denir. Kod uzunluğu, kodlama için kullanılan karakter sayısıdır.

Kod sabit veya sabit olmayan uzunlukta olabilir. Bilgisayar belleğindeki bilgileri temsil etmek için ikili kodlama yöntemi kullanılır.

Temel bir bilgisayar hafıza hücresi 8 bit uzunluğundadır. Her baytın kendi numarası vardır. Bir bilgisayarın tek bir birim olarak işleyebileceği en büyük bit dizisine makine sözcüğü denir. Bir makine sözcüğünün uzunluğu işlemci bit derinliğine bağlıdır ve 16, 32 bit vb. olabilir. Tam sayıları temsil etmenin başka bir yolu da ikinin tümleyen kodudur. Değer değerlerinin aralığı, depolanmaları için ayrılan bellek bitlerinin sayısına bağlıdır. Pozitif bir sayının tamamlayıcı kodu doğrudan koduyla aynıdır.

Kaynakça

1.Bilgisayar bilimi ve bilgi teknolojisi. Ed. Yu.D. Romanova, 3. baskı, M.: EKSMO, 2008

2. Kostrov B.V. Dijital iletimin ve bilgi kodlamanın temelleri. - TechBook, 2007, 192 sayfa.

3. Makarova N.V. “Bilişim”: Ders Kitabı. - M.: Finans ve İstatistik, 2005 - 768 s.

4. Stepanenko O. S. Kişisel bilgisayar. Kendi kendine kullanım kılavuzu Diyalektik. 2005, 28 s.

Bir bilgisayarda metin bilgilerinin kodlanması bazen bir cihazın doğru çalışması veya belirli bir parçanın görüntülenmesi için önemli bir koşuldur. Bir bilgisayarın çalışması sırasında metin ve görsel bilgiler, ses ile bu süreç nasıl gerçekleşir - tüm bunları bu yazıda analiz edeceğiz.

giriiş

Elektronik bilgisayar (gündelik hayatta bilgisayar dediğimiz) metni çok spesifik bir şekilde algılar. Onun için metin bilgilerinin kodlanması çok önemlidir, çünkü her metin parçasını birbirinden izole edilmiş bir grup sembol olarak algılar.

Semboller nelerdir?

Bir bilgisayar için yalnızca Rusça, İngilizce ve diğer harfler değil, aynı zamanda noktalama işaretleri ve diğer karakterler de sembol görevi görür. Bilgisayarda yazı yazarken kelimeleri ayırmak için kullandığımız boşluk bile cihaz tarafından bir sembol olarak algılanıyor. Bazı yönlerden yüksek matematiği anımsatıyor çünkü birçok profesöre göre sıfırın çift anlamı var: hem bir sayı hem de hiçbir şey ifade etmiyor. Filozoflar için bile beyaz alan sorunu acil bir konu olabilir. Elbette bir şaka, ama dedikleri gibi, her şakada bir miktar gerçek vardır.

Ne tür bilgiler var?

Yani bilgiyi algılamak için bilgisayarın işlem süreçlerine başlaması gerekir. Zaten ne tür bilgiler var? Bu makalenin konusu metinsel bilgilerin kodlanmasıdır. Bu işe özellikle önem vereceğiz ama diğer mikro konulara da değineceğiz.

Bilgiler metin, sayısal, ses, grafik olabilir. Örneğin klavyede yazdıklarımızı ekranda görüntülemek için bilgisayarın metinsel bilgileri kodlayan işlemleri çalıştırması gerekir. Sembolleri ve harfleri göreceğiz, bu anlaşılabilir bir durum. Makine ne görüyor? Kesinlikle tüm bilgileri - ve şimdi sadece metinden bahsetmiyoruz - belirli bir sıfırlar ve birler dizisi olarak algılıyor. Bunlar sözde ikili kodun temelini oluşturur. Buna göre cihazın aldığı bilgiyi anlayabileceği bir şeye dönüştüren işleme “metin bilgisinin ikili kodlanması” adı veriliyor.

İkili kodun kısa çalışma prensibi

Bilginin ikili kodlaması neden elektronik makinelerde en yaygın olanıdır? Sıfırlar ve birler kullanılarak kodlanan metin tabanı kesinlikle herhangi bir sembol ve işaret dizisi olabilir. Ancak bilginin ikili metin kodlamasının sahip olduğu tek avantaj bu değildir. Mesele şu ki, bu kodlama yönteminin dayandığı prensip çok basit ama aynı zamanda oldukça işlevsel. Elektriksel bir dürtü olduğunda, bir birim ile (tabii ki şartlı olarak) işaretlenir. İtki yok - sıfırla işaretlenmiş. Yani, bilginin metin kodlaması, bir dizi elektriksel darbe oluşturma ilkesine dayanır. İkili kod sembollerinden oluşan mantıksal bir diziye makine dili denir. Aynı zamanda metin bilgilerinin ikili kod kullanılarak kodlanması ve işlenmesi, işlemlerin oldukça kısa sürede gerçekleştirilmesine olanak tanır.

Bitler ve baytlar

Makine tarafından algılanan bir sayı belirli miktarda bilgi içerir. Bir bit'e eşittir. Bu, bir veya daha fazla şifrelenmiş bilgi dizisini oluşturan her bir sıfır için geçerlidir.

Buna göre, her durumda bilgi miktarı, ikili kod dizisindeki karakter sayısı bilinerek basitçe belirlenebilir. Sayıca birbirine eşit olacaklar. Koddaki 2 basamak 2 bit bilgi, 10 basamak - 10 bit vb. taşır. Gördüğünüz gibi, belirli bir ikili kod parçasında bulunan bilgi hacmini belirleme ilkesi oldukça basittir.

Bilgisayardaki metin bilgilerini kodlama

Şu anda, Rus alfabesinin harf dizilerinden oluştuğuna inandığımız bir makale okuyorsunuz. Ve bilgisayar, daha önce de belirtildiği gibi, tüm bilgileri (ve bu durumda da) harflerden değil, sıfırlardan ve birlerden oluşan bir dizi olarak algılar, bu da elektriksel bir dürtünün yokluğunu ve varlığını gösterir.

Mesele şu ki, ekranda gördüğümüz bir karakteri bayt adı verilen geleneksel bir ölçü birimini kullanarak kodlayabilirsiniz. Yukarıda yazıldığı gibi, ikili kodun sözde bilgi yükü vardır. Sayısal olarak seçilen kod parçasındaki sıfır ve birlerin toplam sayısına eşit olduğunu hatırlayalım. Yani 8 bit 1 byte eder. Eşit büyüklükte 8 hücreden oluşan bir kağıt üzerine bir dikdörtgen çizildiğinde kolaylıkla görülebileceği gibi, sinyallerin kombinasyonları çok farklı olabilir.

Metin bilgilerinin 256 karakter kapasiteli bir alfabe kullanılarak kodlanabileceği ortaya çıktı. Amaç ne? Anlamı, her karakterin kendi ikili koduna sahip olacağı gerçeğinde yatmaktadır. Belirli karakterlere "bağlı" kombinasyonlar 00000000'den başlar ve 11111111 ile biter. İkili sistemden ondalık sayı sistemine geçerseniz, böyle bir sistemdeki bilgileri 0'dan 255'e kadar kodlayabilirsiniz.

Artık Rus alfabesindeki harflerin kodlamasını kullanan çeşitli tabloların bulunduğunu unutmayın. Bunlar örneğin ISO ve KOI-8, Mac ve CP'nin iki varyasyonudur: 1251 ve 866. Bu tablolardan birinde kodlanan metnin, bunun dışındaki bir kodlamada doğru şekilde görüntülenmeyeceğinden emin olmak kolaydır. Bunun nedeni, farklı tablolarda farklı sembollerin aynı ikili koda karşılık gelmesidir.

Bu ilk başta bir sorundu. Bununla birlikte, günümüzde programlarda zaten metni dönüştüren ve onu doğru forma getiren yerleşik özel algoritmalar bulunmaktadır. 1997, Unicode adı verilen bir kodlamanın oluşturulmasıyla kutlandı. İçinde her karakterin emrinde 2 bayt vardır. Bu, metni çok daha fazla sayıda karakterle kodlamanıza olanak tanır. 256 ve 65536: bir fark var mı?

Grafik kodlama

Metin ve grafik bilgilerinin kodlanması bazı benzerliklere sahiptir. Bildiğiniz gibi grafik bilgilerini görüntülemek için “monitör” adı verilen bir bilgisayar çevre birimi kullanılıyor. Artık grafikler (şimdi bilgisayar grafiklerinden bahsediyoruz) çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Neyse ki kişisel bilgisayarların donanım yetenekleri oldukça karmaşık grafik sorunlarını çözmeyi mümkün kılıyor.

Son yıllarda video bilgilerinin işlenmesi mümkün hale geldi. Ancak metin, prensip olarak anlaşılabilir olan grafiklerden çok daha "hafif". Bu nedenle grafik dosyalarının son boyutunun arttırılması gerekir. Grafiksel bilgilerin sunulduğu özün bilinmesiyle bu tür sorunların üstesinden gelinebilir.

Öncelikle bu tür bilgilerin hangi gruplara ayrıldığını bulalım. İlk olarak, rasterdir. İkincisi, vektör.

Raster görüntüler kareli kağıda oldukça benzer. Bu tür kağıttaki her hücre bir renk veya başka bir renkle boyanır. Bu prensip biraz mozaiği andırıyor. Yani, raster grafiklerde görüntünün ayrı temel parçalara bölündüğü ortaya çıkıyor. Bunlara piksel denir. Rusçaya çevrildiğinde pikseller “noktalar” anlamına gelir. Piksellerin çizgilere göre sıralanması mantıklıdır. Grafik ızgarası yalnızca belirli sayıda pikselden oluşur. Buna raster de denir. Bu iki tanımı dikkate aldığımızda raster görüntünün dikdörtgen bir ızgara üzerinde görüntülenen piksellerin bir araya gelmesinden başka bir şey olmadığını söyleyebiliriz.

Monitör taraması ve piksel boyutu görüntü kalitesini etkiler. Monitörün taraması ne kadar büyük olursa o kadar yüksek olur. Raster boyutları, her kullanıcının muhtemelen duymuş olduğu ekran çözünürlüğüdür. Bilgisayar ekranlarının sahip olduğu en önemli özelliklerden biri sadece çözünürlük değil çözünürlüktür. Birim uzunluk başına kaç piksel bulunduğunu gösterir. Tipik olarak monitör çözünürlüğü inç başına piksel cinsinden ölçülür. Birim uzunluk başına ne kadar çok piksel olursa, "gren" azaldığı için kalite de o kadar yüksek olur.

Ses akışı işleme

Metin ve ses bilgilerinin kodlanması da diğer kodlama türleri gibi bazı özelliklere sahiptir. Şimdi son işlemden bahsedeceğiz: Ses bilgilerinin kodlanması.

Bir ses akışının temsili (aynı zamanda bireysel bir ses) iki yöntem kullanılarak üretilebilir.

Ses bilgisi gösteriminin analog biçimi

Bu durumda miktar gerçekten çok sayıda farklı değer alabilir. Üstelik aynı değerler sabit kalmıyor; çok hızlı değişiyor ve bu süreç sürekli oluyor.

Ses bilgilerinin ayrık temsil biçimi

Ayrık yöntemden bahsedersek, bu durumda miktar yalnızca sınırlı sayıda değer alabilir. Bu durumda değişiklik spazmodik olarak gerçekleşir. Yalnızca sesi değil aynı zamanda grafik bilgilerini de ayrı ayrı kodlayabilirsiniz. Bu arada analog forma gelince.

Analog ses bilgileri örneğin vinil kayıtlarda saklanır. Ancak CD zaten ses bilgisini sunmanın ayrı bir yoludur.

Başlangıçta bilgisayarın tüm bilgileri makine dilinde algıladığından bahsetmiştik. Bunu yapmak için, bilgi bir dizi elektriksel darbe (sıfırlar ve birler) şeklinde kodlanır. Ses bilgilerinin kodlanması bu kuralın bir istisnası değildir. Sesi bir bilgisayarda işlemek için önce onu tam da bu sıraya dönüştürmeniz gerekir. Ancak bundan sonra bir akış veya tek bir ses üzerinde işlemler gerçekleştirilebilir.

Kodlama işlemi gerçekleştiğinde akış, zaman örneklemesine tabi tutulur. Ses dalgası süreklidir; kısa sürelerde gelişir. Genlik değeri her belirli aralık için ayrı ayrı ayarlanır.

Çözüm

Peki bu yazı boyunca ne öğrendik? Öncelikle bilgisayar monitöründe görüntülenen tüm bilgiler, orada görünmeden önce mutlaka kodlanır. İkinci olarak bu kodlama, bilginin makine diline çevrilmesini içerir. Üçüncüsü, makine dili bir dizi elektriksel uyarıdan (sıfırlar ve birler) başka bir şey değildir. Dördüncüsü, farklı karakterleri kodlamak için ayrı tablolar vardır. Beşinci olarak grafik ve ses bilgileri analog ve ayrık biçimde sunulabilir. Belki de tartıştığımız ana noktalar buradadır. Bu alanı inceleyen disiplinlerden biri de bilgisayar bilimidir. Metinsel bilgilerin kodlanması ve temelleri okulda anlatılmaktadır, çünkü bunda karmaşık bir şey yoktur.

Genel konseptler

Tanım 1

Kodlama- bu, bilginin bir temsil biçiminden diğerine, depolanması, iletilmesi veya işlenmesi için en uygun olana dönüştürülmesidir.

Tanım 2

Kod bir karakter kümesini diğerinde görüntüleme kuralı denir.

Tanım 3

İkili kod bilgileri iki sembol ($0$ ve $1$) kullanarak temsil etmenin bir yoludur.

Tanım 4

Kod uzunluğu– kodlanmış bilgiyi temsil etmek için kullanılan karakter sayısı.

Tanım 5

Biraz bir ikili rakam $0$ veya $1$'dır. Bir bit iki değeri kodlayabilir: $1$ veya $0$. Dört değer iki bit ile kodlanabilir: $00$, $01$, $10$, $11$. Üç bit $8$ farklı değerleri kodlar. Bir bit eklemek, kodlanabilecek değer sayısını iki katına çıkarır.

Resim 1.

Bilgi kodlama türleri

Aşağıdaki bilgi kodlama türleri vardır:

• renk kodlaması;
• sayısal bilgilerin kodlanması;
• ses bilgilerinin kodlanması;
• video kodlama.

Metin bilgilerini kodlama

Herhangi bir metin bir dizi karakterden oluşur. Semboller harfler, sayılar, noktalama işaretleri, matematik sembolleri, yuvarlak ve köşeli parantezler vb. olabilir.

Metin bilgileri, diğer bilgiler gibi, bilgisayar belleğinde ikili biçimde saklanır. Bunu yapmak için her birine negatif olmayan belirli bir sayı atanır. karakter kodu ve bu sayı bilgisayar belleğine ikili biçimde yazılır. Semboller ve kodları arasındaki özel ilişkiye denir. kod sistemi. Kişisel bilgisayarlar genellikle ASCII (Bilgi Değişimi için Amerikan Standart Kodu) kodlama sistemini kullanır.

Not 1

Yazılım geliştiricileri kendi 8$-bitlik metin kodlama standartlarını oluşturdular. Ek bit nedeniyle, bunların içindeki kodlama aralığı 256$ karaktere genişletildi. Karışıklığı önlemek için, bu tür kodlamalardaki ilk $128$ karakterleri kural olarak ASCII standardına karşılık gelir. Geriye kalan 128$, bölgesel dil özelliklerini uygular.

Not 2

Ülkemizde yaygın olan sekiz bitlik kodlamalar KOI8, UTF8, Windows-1251 ve diğerleridir.

Renk kodlaması

Bir fotoğrafı ikili kodda saklamak için, fotoğraf öncelikle sanal olarak çok sayıda küçük renkli noktaya bölünür. piksel(mozaik gibi bir şey). Noktalara bölündükten sonra her pikselin rengi ikili koda kodlanır ve bir depolama cihazında saklanır.

örnek 1

Bir görüntünün örneğin 512 x 512 piksel boyutunda olduğu söyleniyorsa, bu onun 262.144 ABD doları pikselden (dikey piksel sayısı ile yatay piksel sayısı çarpımı) oluşan bir matris olduğu anlamına gelir.

Örnek 2

Görüntüleri piksellere "parçalayan" cihaz herhangi bir modern kamera (web kamerası, telefon kamerası dahil) veya tarayıcıdır. Ve kameranın özellikleri örneğin "$10$ Mega Piksel" diyorsa, bu kameranın ikili kodda kayıt için görüntüyü böldüğü piksel sayısı 10 milyondur. Görüntü ne kadar çok piksele bölünürse, fotoğraf kodu çözülmüş biçimde (monitörde veya yazdırıldıktan sonra) o kadar gerçekçi görünür.

Ancak fotoğrafları ikili koda kodlamanın kalitesi yalnızca piksel sayısına değil aynı zamanda renk çeşitliliğine de bağlıdır. İkili kodda rengi kaydetme algoritmaları bir kaç tane var. En yaygın olanı RGB. Bu kısaltma üç ana rengin adlarının ilk harfleridir: kırmızı - İngilizceKırmızı, yeşil - İngilizce Yeşil, mavi - İngilizce Mavi. Bu üç rengi farklı oranlarda karıştırarak başka herhangi bir renk veya ton elde edebilirsiniz.

RGB algoritmasının temeli budur. Her piksel, oluşumunda yer alan kırmızı, yeşil ve mavi miktarını gösterecek şekilde ikili kodla yazılır.

Bir pikseli kodlamak için ne kadar çok bit tahsis edilirse, bu üç kanalı karıştırmak için o kadar çok seçenek kullanılabilir ve görüntünün renk doygunluğu da o kadar artar.

Tanım 6

Bir görüntüyü oluşturan piksellerin renk çeşitliliğine denir. renk derinliği.

Grafik bilgilerini kodlama

Küçük noktalardan görüntü oluşturmak için yukarıda açıklanan teknik en yaygın olanıdır ve adı verilir. raster . Ancak taramalı grafiklere ek olarak, bilgisayarlar aynı zamanda sözde Vektör grafikleri .

Vektör görüntüleri yalnızca bir bilgisayar kullanılarak oluşturulur ve piksellerden değil, grafik temellerinden (çizgiler, çokgenler, daireler vb.) Oluşturulur.

Vektör grafikleri grafik çizimidir. Bilgisayarda "çizim" için çok uygundur ve tasarımcılar tarafından, büyük reklam posterlerinin oluşturulması da dahil olmak üzere basılı materyallerin grafik tasarımında ve diğer benzer durumlarda yaygın olarak kullanılır. İkili koddaki bir vektör görüntüsü, boyutlarını, dolgu rengini, tuval üzerindeki konumunu ve diğer bazı özellikleri belirten bir ilkel koleksiyonu olarak yazılır.

Örnek 3

Bir dairenin vektör görüntüsünü bir depolama cihazına kaydetmek için, bilgisayarın yalnızca nesnenin türünü (daire), tuval üzerindeki merkezinin koordinatlarını, yarıçapın uzunluğunu, kalınlığını ve rengini ikili kodla kodlaması gerekir. çizgiyi ve dolgu rengini seçin.

Raster sisteminde her pikselin renginin kodlanması gerekir. Görüntü boyutu büyükse, onu depolamak için çok daha fazla depolama alanı gerekir.

Ancak vektör kodlama yöntemi gerçekçi fotoğrafların ikili kodla yazılmasına izin vermez. Bu nedenle tüm kameralar yalnızca raster grafik prensibiyle çalışır. Ortalama bir kullanıcı günlük yaşamda nadiren vektör grafiklerle uğraşmak zorunda kalır.

Sayısal bilgilerin kodlanması

Sayıları kodlarken, sayının sisteme girilme amacı dikkate alınır: aritmetik hesaplamalar için veya sadece çıktı için. İkili sistemde kodlanan tüm veriler, birler ve sıfırlar kullanılarak şifrelenir. Bu sembollere aynı zamanda denir. bitler. Bu kodlama yöntemi en popüler olanıdır çünkü teknolojik olarak organize edilmesi en kolay olanıdır: bir sinyalin varlığı 1$, yokluğu ise 0$'dır. İkili şifrelemenin tek bir dezavantajı vardır: sembol kombinasyonlarının uzunluğu. Ancak teknik açıdan bakıldığında, bir grup basit, benzer bileşeni çalıştırmak, az sayıda daha karmaşık olanlardan daha kolaydır.

Not 3

Tamsayılar, sayıların bir sayı sisteminden diğerine dönüştürülmesiyle kodlanır. Gerçek sayıları kodlamak için $80$-bit kodlama kullanılır. Bu durumda sayı standart forma dönüştürülür.

Ses bilgilerinin kodlanması

Tanım 7

Bir kişinin duyduğu herhangi bir ses, iki ana göstergeyle karakterize edilen bir hava titreşimidir: frekans ve genlik. Salınım genliği- bu, her salınımda hava durumunun başlangıçtan sapma derecesidir. Bizim tarafımızdan sesin hacmi olarak algılanır. Salınım frekansı, hava durumlarının birim zaman başına başlangıçtaki sapmalarının sayısıdır. Sesin perdesi olarak algılanır.

Örnek 4

Bu nedenle, sessiz bir sivrisinek gıcırtı, yüksek frekanslı, ancak küçük bir genliğe sahip bir sestir. Fırtına sesi ise tam tersine büyük bir genliğe ancak düşük bir frekansa sahiptir.

Bir bilgisayarın sesle çalışma şekli genel hatlarıyla şu şekilde anlatılabilir. Mikrofon, hava titreşimlerini benzer özelliklere sahip elektriksel titreşimlere dönüştürür. Bir bilgisayarın ses kartı, elektrik titreşimlerini bir depolama aygıtında depolanan ikili koda dönüştürür. Böyle bir kaydı oynatırken, ters işlem (kod çözme) meydana gelir - ikili kod, ses sistemine veya kulaklıklara giren elektrik titreşimlerine dönüştürülür. Hoparlörler veya kulaklıklar mikrofonun tam tersi etkiye sahiptir. Elektrik titreşimlerini hava titreşimlerine dönüştürürler.

Bir ses dalgasını küçük bölümlere ayırma ilkesi ikili ses kodlamanın temelidir. Bilgisayarın ses kartı, sesi çok küçük zaman dilimlerine böler ve her birinin yoğunluğunu ikili kod halinde kodlar. Sesin parçalara ayrılmasına örnekleme adı verilir. Örnekleme frekansı ne kadar yüksek olursa, ses dalgasının geometrisi o kadar doğru kaydedilir ve kayıt kalitesi o kadar iyi olur.

Tanım 8

Kaydın kalitesi aynı zamanda örneklemeden kaynaklanan sesin her bir bölümünü kodlamak için bilgisayar tarafından kullanılan bit sayısına da büyük ölçüde bağlıdır. Örneklemeden kaynaklanan sesin her bir bölümünü kodlamak için kullanılan bit sayısına denir. ses derinliği.

Video kodlama

Video kaydı iki bileşenden oluşur: ses Ve grafik .

Bir video dosyasının ses parçasının ikili koda kodlanması, normal ses verilerinin kodlanmasıyla aynı algoritmalar kullanılarak gerçekleştirilir. Video kodlamanın ilkeleri, bazı özelliklere sahip olmasına rağmen taramalı grafik kodlamaya benzer (yukarıda tartışılmıştır). Bildiğiniz gibi video kaydı, hızla değişen statik görüntüler (kareler) dizisidir. Bir saniyelik video 25$ veya daha fazla resimden oluşabilir. Aynı zamanda, sonraki her kare bir öncekinden yalnızca biraz farklıdır.

Bu özellik göz önüne alındığında, video kodlama algoritmaları kural olarak yalnızca ilk (temel) karenin kaydedilmesini sağlar. Sonraki her kare, bir öncekinden farkları kaydedilerek oluşturulur.

Vektör ve fraktal görüntüler.

Vektör resmi temel segmentlerden ve yaylardan oluşan bir grafik nesnesidir. Görüntünün temel unsuru çizgidir. Herhangi bir nesne gibi, özellikleri vardır: şekil (düz, kavisli), kalınlık, renk, stil (noktalı, katı). Kapalı çizgiler doldurulma özelliğine sahiptir (başka nesnelerle veya seçilen renkle). Diğer tüm vektör grafik nesneleri çizgilerden oluşur. Çizgi matematiksel olarak tek bir nesne olarak tanımlandığından, nesnenin vektör grafikleri kullanılarak görüntülenmesi için gereken veri miktarı, raster grafiklere göre çok daha azdır. Bir vektör görüntüsüne ilişkin bilgiler sıradan alfanümerik olarak kodlanır ve özel programlar tarafından işlenir.

Vektör grafikleri oluşturmaya ve işlemeye yönelik yazılım araçları aşağıdaki GR'yi içerir: CorelDraw, Adobe Illustrator ve vektörleştiriciler (izleyiciler) - raster görüntüleri vektör görüntülerine dönüştürmek için özel paketler.

Fraktal grafikler vektör gibi matematiksel hesaplamalara dayanmaktadır. Ancak vektörden farklı olarak temel unsuru matematiksel formülün kendisidir. Bu, bilgisayarın belleğinde hiçbir nesnenin saklanmadığı ve görüntünün yalnızca denklemler kullanılarak oluşturulduğu gerçeğine yol açar. Bu yöntemi kullanarak, en basit düzenli yapıların yanı sıra manzaraları taklit eden karmaşık illüstrasyonlar da oluşturabilirsiniz.

Görevler.

Bir bilgisayarın video belleğinin 512 KB kapasiteye sahip olduğu bilinmektedir. Ekran çözünürlüğü 640 x 200'dür. Bir palet ile video belleğine aynı anda kaç ekran sayfası yerleştirilebilir?
a) 8 renkten;
b) 16 renk;
c) 256 renk?

130 renk tonu hakkındaki bilgiyi kodlamak için kaç bit gereklidir? 8'i (yani 1 bayt) hesaplamak zor değildir, çünkü 7 bit ile 0'dan 127'ye kadar renk tonu sayısını, 8 bit ise 0'dan 255'e kadar renk tonunu saklayabilirsiniz. Bu kodlama yönteminin olduğunu görmek kolaydır. optimal değil: 130, 255'ten belirgin şekilde daha azdır. Bir düşünün, eğer biliniyorsa, bir çizim hakkındaki bilgilerin bir dosyaya yazarken nasıl yoğunlaştırılacağı
a) çizim aynı anda mümkün olan 138 renk tonundan yalnızca 16'sını içeriyor;
b) çizim aynı anda 130 renk tonunun tamamını içerir, ancak farklı tonlarla boyanmış noktaların sayısı büyük ölçüde farklılık gösterir.

A) 16 renk tonu hakkında bilgi depolamak için 4 bitin (yarım bayt) yeterli olduğu açıktır. Ancak bu 16 renk tonu 130 adet arasından seçildiği için 4 bit'e sığmayan sayılara sahip olabilirler. Bu nedenle palet yöntemini kullanacağız. Çizimimizde kullanılan 16 renk tonuna 1'den 15'e kadar "yerel" numaralarını atayalım ve çizimin tamamını bayt başına 2 puan oranında kodlayalım. Daha sonra bu bilgiye (onu içeren dosyanın sonuna) gölge numaralarıyla birlikte 16 bayt çiftinden oluşan bir yazışma tablosu ekleyeceğiz: 1 bayt bu resimdeki “yerel” numaramız, ikincisi ise gerçek sayıdır. bu gölge. (ikincisi yerine, renk tonunun kendisi hakkında kodlanmış bilgi kullanıldığında, örneğin, katot ışın tüpünün “elektronik silahlarının” Kırmızı, Yeşil, Mavi parıltısının parlaklığı hakkındaki bilgiler, o zaman böyle bir tablo olacaktır. Renk paleti). Çizim yeterince büyükse, ortaya çıkan dosya boyutundaki artış önemli olacaktır;
b) bir çizimle ilgili bilgileri arşivlemek için en basit algoritmayı uygulamaya çalışalım. Minimum nokta sayısının boyandığı üç tona 128 - 130, geri kalan tonlara ise 1 -127 kodlarını atayalım. Bir dosyaya (bu durumda bir bayt dizisi değil, sürekli bir bit akışı olan) 1'den 127'ye kadar sayılara sahip gölgeler için yedi bitlik kodlar yazacağız. Bit akışında kalan üç renk için bir yazacağız. işaret numarası - yedi bitlik 0 - ve hemen ardından iki bitlik bir "yerel" sayı geliyor ve dosyanın sonuna "yerel" ve gerçek sayılar arasındaki yazışma tablosunu ekleyeceğiz. 128 - 130 kodlu gölgeler nadir olduğundan, az sayıda yedi bitlik sıfır olacaktır.

Bu problemde soru sormanın, görüntünün renk kompozisyonuna atıfta bulunmadan diğer çözümleri dışlamadığını unutmayın - arşivleme:
a) aynı tonlarla boyanmış bir dizi noktanın tanımlanmasına ve bu dizilerin her birinin bir çift sayı (renk), (miktar) ile değiştirilmesine dayanmaktadır (bu prensip PCX grafik formatının temelini oluşturur);
b) piksel çizgilerini karşılaştırarak (ilk sayfadaki noktaların gölge sayılarını bir bütün olarak kaydederek ve sonraki satırlar için yalnızca gölgeleri önceki sayfada aynı konumda bulunan noktaların gölgelerinden farklı olan noktaların gölge sayılarını kaydederek) satır - bu GIF formatının temelidir);
c) fraktal görüntü paketleme algoritmasının (YPEG formatı) kullanılması. (IO 6,1999)

Dünya çok çeşitli seslerle doludur: saatlerin tik takları ve motorların uğultusu, rüzgarın uğultusu ve yaprakların hışırtısı, kuşların cıvıltısı ve insan sesleri. İnsanlar seslerin nasıl doğduğunu ve neyi temsil ettiğini çok uzun zaman önce tahmin etmeye başladılar. Antik Yunan filozofu ve bilim adamı - ansiklopedist Aristoteles bile gözlemlere dayanarak sesin doğasını açıkladı ve sondaj yapan bir cismin havanın alternatif sıkıştırılmasını ve seyrekleşmesini yarattığına inanıyordu. Böylece salınan bir ip ya havayı boşaltır ya da sıkıştırır ve havanın esnekliği nedeniyle bu alternatif etkiler uzaya daha da iletilir - katmandan katmana elastik dalgalar ortaya çıkar. Kulağımıza ulaştıklarında kulak zarına etki ederek ses hissine neden olurlar.

Kişi kulak yoluyla 16 Hz ila 20 kHz (saniyede 1 Hz - 1 titreşim) aralığında bir frekansa sahip elastik dalgaları algılar. Buna göre herhangi bir ortamdaki frekansları belirlenen sınırlar içinde olan elastik dalgalara ses dalgaları veya kısaca ses adı verilir. Ses çalışmasında aşağıdaki gibi kavramlar ton Ve tını ses. İster müzik enstrümanlarının çalınması ister insan sesi olsun, herhangi bir gerçek ses, birçok harmonik titreşimin belirli bir frekans dizisiyle tuhaf bir karışımıdır.

Frekansı en düşük olan titreşime denir ana ton, diğer - imalar.

Tını- belirli bir sesin doğasında bulunan ve ona özel bir renk veren farklı sayıda armoni. Bir tını ile diğeri arasındaki fark, yalnızca sayıyla değil, aynı zamanda temel tonun sesine eşlik eden armonilerin yoğunluğuyla da belirlenir. Bir piyanonun, bir kemanın, bir gitarın ve bir flütün seslerini kolayca ayırt edebilmemiz ve tanıdık bir kişinin sesini tanıyabilmemiz tını sayesindedir.

Müzikal ses üç nitelikle karakterize edilebilir: tını, yani titreşimlerin şekline bağlı olan sesin rengi, saniyedeki titreşim sayısına (frekans) göre belirlenen perde ve sesin yoğunluğuna bağlı olarak ses seviyesi. titreşimler.

Bilgisayarlar artık birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ses bilgilerinin ve müziğin işlenmesi de bir istisna değildi. 1983 yılına kadar kaydedilen tüm müzikler vinil plaklar ve kompakt kasetler halinde yayınlandı. Şu anda CD'ler yaygın olarak kullanılmaktadır. Stüdyo ses kartı takılı, MIDI klavyesi ve mikrofonu bağlı bir bilgisayarınız varsa, özel müzik yazılımıyla çalışabilirsiniz.

Geleneksel olarak birkaç türe ayrılabilir:

1) belirli ses kartları ve harici aygıtlarla çalışmak üzere tasarlanmış her türlü yardımcı program ve sürücü;
2) ses dosyalarıyla çalışmak üzere tasarlanmış ses editörleri, onlarla her türlü işlemi gerçekleştirmenize olanak tanır - bunları parçalara ayırmaktan efektlerle işlemeye kadar;
3) nispeten yakın zamanda ortaya çıkan ve yalnızca güçlü bilgisayarlarda doğru şekilde çalışan yazılım sentezleyicileri. Farklı sesler yaratmayı denemenize olanak tanır;
ve diğerleri.

İlk grup tüm işletim sistemi yardımcı programlarını içerir. Örneğin, Win 95 ve 98'in ses çalma/kaydetme, CD çalma ve standart MIDI dosyaları için kendi mikser programları ve yardımcı programları vardır. Ses kartını taktıktan sonra işlevselliğini kontrol etmek için bu programları kullanabilirsiniz. Örneğin, Fonograf programı wave dosyalarıyla (Windows formatındaki ses kayıt dosyaları) çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu dosyalar .WAV uzantısına sahiptir. Bu program, kayıt cihazında kullanılanlara benzer teknikleri kullanarak ses kayıtlarını oynatma, kaydetme ve düzenleme olanağı sağlar. Fonografla çalışmak için mikrofonu bilgisayara bağlamanız önerilir. Ses kaydı yapmanız gerekiyorsa ses kaydının süresi buna bağlı olduğundan ses kalitesine karar vermeniz gerekir. Kayıt kalitesi ne kadar yüksek olursa olası ses süresi de o kadar kısa olur. Ortalama kayıt kalitesiyle, konuşmayı tatmin edici bir şekilde kaydedebilir ve 60 saniyeye kadar uzunlukta dosyalar oluşturabilirsiniz. Müzik CD'si kalitesinde kayıt süresi yaklaşık 6 saniye olacaktır.

Ses kodlaması nasıl çalışır? Çocukluğumuzdan beri farklı ortamlardaki müzik kayıtlarına maruz kalıyoruz: plaklar, kasetler, CD'ler vb. Şu anda ses kaydetmenin iki ana yolu vardır: analog ve dijital. Ancak sesin herhangi bir ortamda kaydedilebilmesi için elektrik sinyaline dönüştürülmesi gerekir.

Bu bir mikrofon kullanılarak yapılır. En basit mikrofonlar, ses dalgalarının etkisi altında titreşen bir zara sahiptir. Membrana manyetik bir alanda membranla eşzamanlı olarak hareket eden bir bobin bağlanır. Bobinde alternatif bir elektrik akımı meydana gelir. Gerilim değişiklikleri ses dalgalarını doğru şekilde yansıtır.

Mikrofonun çıkışında görünen alternatif elektrik akımına denir analog sinyal. Bir elektrik sinyaline uygulandığında "analog", sinyalin zaman ve genlik açısından sürekli olduğu anlamına gelir. Havada ilerledikçe ses dalgasının şeklini doğru bir şekilde yansıtır.

Ses bilgileri ayrık veya analog biçimde temsil edilebilir. Aralarındaki fark, bilginin ayrık bir temsiliyle, fiziksel bir miktarın aniden ("merdiven") değişmesi ve sonlu bir değerler kümesi almasıdır. Bilgi analog biçimde sunulursa, fiziksel bir nicelik sürekli değişen sonsuz sayıda değer alabilir.

Bir vinil kayıt, ses bandının şeklini sürekli olarak değiştirmesi nedeniyle, ses bilgilerinin analog olarak depolanmasına bir örnektir. Ancak manyetik bant üzerindeki analog kayıtların büyük bir dezavantajı vardır: ortamın eskimesi. Bir yıl boyunca normal düzeyde yüksek frekanslara sahip bir fonogram bunları kaybedebilir. Vinil plaklar çalınırken birkaç kez kaliteyi kaybeder. Bu nedenle dijital kayıt tercih edilir.

80'lerin başında kompakt diskler ortaya çıktı. Bir CD'nin ses parçası değişen yansıtıcılığa sahip alanlar içerdiğinden, bunlar ses bilgilerinin ayrık depolanmasına bir örnektir. Teorik olarak bu dijital diskler, çizilmedikleri takdirde sonsuza kadar dayanabilirler. avantajları dayanıklılık ve mekanik yaşlanmaya karşı dirençtir. Bir diğer avantajı ise dijital dublaj yaparken ses kalitesinde kayıp yaşanmamasıdır.

Multimedya ses kartlarında analog mikrofon ön amplifikatörü ve mikseri bulabilirsiniz.

Ses bilgilerinin dijitalden analoğa ve analogdan dijitale dönüştürülmesi.

Sesi analogdan dijitale ve tersi yönde dönüştürme süreçlerine kısaca bakalım. Ses kartınızda neler olup bittiğine dair kabaca bir fikre sahip olmak, sesle çalışırken bazı hatalardan kaçınmanıza yardımcı olabilir.

Ses dalgaları bir mikrofon kullanılarak analog alternatif elektrik sinyaline dönüştürülür. Ses yolundan geçer (bkz. ek şekil 1.11, diyagram 1) ve sinyali dijital forma dönüştüren bir cihaz olan analog-dijital dönüştürücüye (ADC) girer.

Basitleştirilmiş bir biçimde, ADC'nin çalışma prensibi şu şekildedir: belirli aralıklarla sinyal genliğini ölçer ve genlikteki değişiklikler hakkında bilgi taşıyan bir dizi sayıyı dijital yol boyunca iletir (bkz. Ek Şekil 1.11, Şema 2). ).

Analogdan dijitale dönüşüm sırasında herhangi bir fiziksel dönüşüm gerçekleşmez. Sanki ses yolundaki voltaj dalgalanmalarının dijital modeli olan elektrik sinyalinden bir parmak izi veya örnek alınmış gibi. Bu bir diyagram şeklinde gösterilirse, bu model, her biri belirli bir sayısal değere karşılık gelen bir dizi sütun olarak sunulur. Dijital bir sinyal, doğası gereği ayrıktır - yani aralıklıdır - dolayısıyla dijital model, analog sinyalin şekliyle tam olarak eşleşmez.

Örnek analog sinyalin genliğinin iki ölçümü arasındaki zaman aralığıdır.

Örnek, kelimenin tam anlamıyla İngilizce'den “örnek” olarak çevrilmiştir. Multimedya ve profesyonel ses terminolojisinde bu kelimenin birkaç anlamı vardır. Bir sürenin yanı sıra, analogdan dijitale dönüşüm yoluyla elde edilen herhangi bir dijital veri dizisine de örnek denir. Dönüşüm sürecinin kendisine denir örnekleme. Rus teknik dilinde buna diyorlar örnekleme.

Dijital ses çıkışı, gelen dijital verilere dayanarak uygun zamanlarda gerekli genlikte bir elektrik sinyali üreten bir dijital-analog dönüştürücü (DAC) kullanılarak sağlanır (bkz. ek şekil 1.11, diyagram 3).

Seçenekler örnekleme

Önemli parametreler örnekleme frekans ve bit derinliğidir.
Sıklık- saniyedeki analog sinyal genlik ölçümlerinin sayısı.

Örnekleme frekansı ses aralığının üst sınırının iki katından fazla değilse yüksek frekanslarda kayıp meydana gelecektir. Bu, bir ses CD'si için standart frekansın neden 44,1 kHz olduğunu açıklar. Ses dalgalarının salınım aralığı 20 Hz ila 20 kHz arasında olduğundan, saniyedeki sinyal ölçüm sayısının aynı zaman periyodundaki salınım sayısından daha büyük olması gerekir. Örnekleme frekansı ses dalgasının frekansından önemli ölçüde düşükse, sinyalin genliğinin ölçümler arasındaki süre boyunca birkaç kez değişme zamanı vardır ve bu, dijital parmak izinin kaotik bir veri kümesi taşımasına yol açar. Dijitalden analoğa dönüşüm sırasında böyle bir örnek ana sinyali iletmez, yalnızca gürültü üretir.

Yeni Ses DVD formatında sinyal bir saniyede 96.000 kez ölçülür; 96 kHz'lik bir örnekleme frekansı kullanılır. Multimedya uygulamalarında sabit disk alanından tasarruf etmek için genellikle daha düşük frekanslar kullanılır: 11, 22, 32 kHz. Bu, işitilebilir frekans aralığında bir azalmaya yol açar; bu da duyulan şeyin güçlü bir şekilde bozulması anlamına gelir.

Aynı sesi 1 kHz'de grafiklendirirseniz (bir piyanonun yedinci oktavına kadar olan nota kabaca bu frekansa karşılık gelir), ancak farklı frekanslarda örneklenirseniz (sinüs dalgasının alt kısmı tüm grafiklerde gösterilmemiştir), o zaman farklar görünür olacak. Yatay eksende zamanı gösteren bir bölüm 10 örneğe karşılık gelir. Ölçek aynı şekilde alınır (bkz. Ek Şekil 1.13). 11 kHz'de her 50 örnek için yaklaşık beş ses dalgası salınımının olduğunu görebilirsiniz; bu, bir sinüs dalgası periyodunun yalnızca 10 değerle temsil edildiği anlamına gelir. Bu oldukça hatalı bir gösterimdir. Aynı zamanda, 44 kHz'lik sayısallaştırma frekansını dikkate alırsak, sinüzoidin her periyodu için zaten neredeyse 50 örnek vardır. Bu, kaliteli bir sinyal almanızı sağlar.

Bit derinliği analog sinyalin genliğinde hangi doğruluk değişikliklerinin meydana geldiğini gösterir. Sayısallaştırma sırasında zamanın her anında iletilen sinyal genlik değerinin doğruluğu, dijitalden analoğa dönüştürme sonrasında sinyalin kalitesini belirler. Dalga biçimi yeniden yapılandırmasının güvenilirliği bit derinliğine bağlıdır.

Genlik değerini kodlamak için ikili kodlama prensibi kullanılır. Ses sinyali bir dizi elektrik darbesi (ikili sıfırlar ve birler) olarak sunulmalıdır. Tipik olarak genlik değerlerinin 8, 16 bit veya 20 bitlik gösterimleri kullanılır. Sürekli bir ses sinyalini ikili olarak kodlarken, bunun yerini bir dizi ayrık sinyal seviyesi alır. Kodlamanın kalitesi örnekleme frekansına (birim zaman başına sinyal seviyesi ölçümlerinin sayısı) bağlıdır. Örnekleme frekansı arttıkça bilginin ikili gösteriminin doğruluğu artar. 8 kHz frekansta (saniyedeki örnek sayısı 8000), örneklenen ses sinyalinin kalitesi bir radyo yayınının kalitesine karşılık gelir ve 48 kHz frekansta (saniyedeki örnek sayısı 48000) - ses kalitesi bir ses CD'sinden.

8 bit kodlama kullanırsanız, dijital cihazın dinamik aralığının 1/256'sına (2 8 = 256) kadar analog sinyal genlik doğruluğu elde edebilirsiniz.

Ses sinyalinin genlik değerlerini temsil etmek için 16 bit kodlama kullanırsanız ölçüm doğruluğu 256 kat artacaktır.

Modern dönüştürücüler genellikle yüksek kaliteli ses dijitalleştirmesine olanak tanıyan 20 bitlik sinyal kodlamayı kullanır.

K = 2a formülünü hatırlayalım. Burada K, sesin bitlerle kodlanmasıyla elde edilebilecek tüm olası seslerin sayısıdır (farklı sinyal seviyelerinin veya durumlarının sayısı).

Sayı sistemleriyle - sayıları kodlamanın yolları - tanıştık. Sayılar öğe sayısı hakkında bilgi verir. Bu bilgilerin bir çeşit sayı sistemiyle kodlanması ve sunulması gerekir. Bilinen yöntemlerden hangisinin seçileceği, çözülen soruna bağlıdır.
Yakın zamana kadar bilgisayarlar çoğunlukla sayısal ve metinsel bilgileri işliyorlardı. Ancak kişi dış dünyayla ilgili bilgilerin çoğunu görüntü ve ses şeklinde alır. Bu durumda görüntünün daha önemli olduğu ortaya çıkıyor. Şu atasözünü hatırlayın: "Yüz kez duymaktansa bir kez görmek daha iyidir." Bu nedenle günümüzde bilgisayarlar görüntü ve ses konusunda giderek daha aktif çalışmaya başlıyor. Bu tür bilgileri kodlamanın yollarını kesinlikle ele alacağız.

Sayısal ve metin bilgilerinin ikili kodlanması.

Herhangi bir bilgi, 0 ve 1 olmak üzere iki basamaklı diziler kullanılarak bir bilgisayarda kodlanır. Bilgisayar, bilgileri elektrik sinyallerinin bir kombinasyonu biçiminde saklar ve işler: 0,4V-0,6V voltajı mantıksal sıfıra karşılık gelir ve 2,4V-2,7 voltajı V mantıksal olana karşılık gelir. 0 ve 1 dizilerine denir ikili kodlar ve 0 ve 1 sayıları bitler (ikili rakamlar). Bilginin bilgisayarda kodlanmasına denir. ikili kodlama . Dolayısıyla ikili kodlama, mümkün olan en az sayıda temel sembolle, en basit yöntemle kodlamadır. Bu nedenle teorik açıdan dikkat çekicidir.
Teknik olarak uygulanması kolay olduğundan mühendisler bilginin ikili kodlamasına ilgi duyarlar. İkili kodları işlemeye yönelik elektronik devreler iki durumdan yalnızca birinde olmalıdır: sinyal var / sinyal yok veya yüksek gerilim/alçak gerilim .
Bilgisayarlar çalışmalarında iki, dört, sekiz ve hatta on bayt biçiminde sunulan gerçek ve tam sayılarla çalışır. Sayarken bir sayının işaretini temsil etmek için ek bir işaret hanesi , genellikle sayısal rakamlardan önce bulunur. Pozitif sayılar için işaret bitinin değeri 0'dır ve negatif sayılar için - 1'dir. Negatif bir tamsayı sayısının (-N) dahili gösterimini yazmak için şunları yapmalısınız:
1) 0'ı 1 ve 1'i 0 ile değiştirerek N sayısının ek kodunu alın;
2) Ortaya çıkan sayıya 1 ekleyin.

Bu sayıyı temsil etmek için bir byte yeterli olmadığından 2 byte veya 16 bit olarak temsil edilir, tamamlayıcı kodu 1111101111000101 yani -1082=1111101111000110 olur.
Eğer bir PC yalnızca tek baytları işleyebilseydi, çok az faydası olurdu. Gerçekte bir PC, iki, dört, sekiz ve hatta on baytlık rakamlarla yazılan sayılarla çalışır.
60'ların sonlarından bu yana, bilgisayarlar metin bilgilerini işlemek için giderek daha fazla kullanılıyor. Metin bilgilerini temsil etmek için genellikle 256 farklı karakter kullanılır; örneğin Latin alfabesinin büyük ve küçük harfleri, sayılar, noktalama işaretleri vb. Çoğu modern bilgisayarda, her karakter sekiz sıfır ve birlerden oluşan bir diziye karşılık gelir. bayt .
Bayt, sıfır ve birlerden oluşan sekiz bitlik bir kombinasyondur.
Bu elektronik bilgisayarlarda bilgi kodlanırken 8'i sıfır ve birlerden oluşan 256 farklı dizi kullanılır ve bu da 256 karakterin kodlanmasına olanak sağlar. Örneğin Rusça büyük harf “M” 11101101, “I” harfi 11101001, “P” harfi 11110010 koduna sahiptir. Böylece “DÜNYA” kelimesi 24 bitlik bir diziyle kodlanmıştır. veya 3 bayt: 111011011110100111110010.
Bir mesajdaki bit sayısına mesaj bilgi hacmi denir. Bu ilginç!

Başlangıçta bilgisayarlarda yalnızca Latin alfabesi kullanılıyordu. 26 harften oluşmaktadır. Yani her birini belirlemek için beş darbe (bit) yeterli olacaktır. Ancak metinde noktalama işaretleri, ondalık sayılar vb. bulunur. Bu nedenle, İngilizce konuşan ilk bilgisayarlarda, bir bayt - bir makine hecesi - altı bit içeriyordu. Sonra yedi - yalnızca büyük harfleri küçük harflerden ayırmak için değil, aynı zamanda yazıcılar, sinyal ışıkları ve diğer ekipmanlar için kontrol kodlarının sayısını artırmak için. 1964 yılında, baytın nihayet sekiz bit'e eşit olduğu güçlü IBM-360 ortaya çıktı. Sahte karakterler için son sekizinci bit gerekliydi.
Bir sembole belirli bir ikili kodun atanması, kod tablosuna kaydedilen bir gelenek meselesidir. Ne yazık ki, Rus harflerinin beş farklı kodlaması vardır, bu nedenle bir kodlamada oluşturulan metinler diğerinde doğru şekilde yansıtılmayacaktır.
Kronolojik olarak, Rusça harfleri bilgisayarlarda kodlamanın ilk standartlarından biri KOI8 (“Bilgi Değişim Kodu, 8 bit”) idi. En yaygın kodlama, SR1251 kısaltmasıyla gösterilen standart Microsoft Windows Kiril kodlamasıdır (“SR”, “Kod Sayfası” veya “kod sayfası” anlamına gelir). Apple, Macintosh bilgisayarları için kendi Rusça harf kodlamasını (Mac) geliştirdi. Uluslararası Standartlar Organizasyonu (ISO), ISO 8859-5 kodlamasını Rus dili için standart olarak onayladı. Son olarak, her karakter için bir bayt değil iki bayt ayıran yeni bir uluslararası standart olan Unicode ortaya çıktı ve bu nedenle onun yardımıyla 256 karakteri değil 65536'ya kadar kodlayabilirsiniz.
Bu kodlamaların tümü, 128 karakteri kodlayan ASCII (Amerikan Bilgi Değişimi Standart Kodu) kod tablosunun devamıdır.
ASCII karakter tablosu:

Metnin ikili kodlaması şu şekilde gerçekleşir: Bir tuşa bastığınızda, bilgisayara belirli bir elektriksel uyarı dizisi iletilir ve her karakter, kendi elektriksel uyarı dizisine (makine dilinde sıfırlar ve birler) karşılık gelir. Klavye ve ekran sürücüsü programı, kod tablosunu kullanarak karakteri belirler ve ekrandaki görüntüsünü oluşturur. Böylece metinler ve sayılar bilgisayarın belleğinde ikili kod olarak depolanır ve programlı olarak ekrandaki görüntülere dönüştürülür.

80'li yıllardan bu yana, grafik bilgilerinin bilgisayarda işlenmesi teknolojisi hızla gelişiyor. Bilgisayar grafikleri bilimsel araştırmalarda, bilgisayar simülasyonunda, bilgisayar animasyonunda, iş grafiklerinde, oyunlarda vb. bilgisayar simülasyonunda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Görüntüleme ekranındaki grafik bilgileri noktalardan (piksellerden) oluşan bir görüntü biçiminde sunulur. Bir gazete fotoğrafına dikkatli baktığınızda onun da minik noktalardan oluştuğunu göreceksiniz. Bunlar yalnızca siyah beyaz noktalarsa her biri 1 bit ile kodlanabilir. Ancak fotoğrafta gölgeler varsa, iki bit, 4 nokta tonunu kodlamanıza olanak tanır: 00 - beyaz, 01 - açık gri, 10 - koyu gri, 11 - siyah. Üç bit, 8 tonu vb. kodlamanıza olanak tanır.
Bir rengin tonunu kodlamak için gereken bit sayısına renk derinliği denir.

Modern bilgisayarlarda çözünürlük (ekrandaki nokta sayısı) ve renk sayısı video bağdaştırıcısına bağlıdır ve yazılım tarafından değiştirilebilir.
Renkli görüntülerin farklı modları olabilir: 16 renk, 256 renk, 65536 renk ( yüksek renk), 16777216 renk ( doğru renk). Mod için puan başına yüksek renk 16 bit veya 2 bayt gereklidir.
En yaygın ekran çözünürlüğü 800 x 600 pikseldir, yani. 480000 puan. Yüksek renk modu için gereken video belleği miktarını hesaplayalım: 2 byte *480000=960000 byte.
Bilgi miktarını ölçmek için daha büyük birimler de kullanılır:

Bu nedenle 960000 bayt yaklaşık olarak 937,5 KB'ye eşittir. Bir kişi günde sekiz saat ara vermeden konuşursa, 70 yıllık yaşamı boyunca yaklaşık 10 gigabayt bilgi (bu 5 milyon sayfa - 500 metre yüksekliğinde bir kağıt yığını) konuşacaktır.
Bilgi aktarım hızı, saniyede iletilen bit sayısıdır. Saniyede 1 bit olan iletim hızına 1 baud denir.

İkili bir görüntü kodu olan bir bitmap, bilgisayarın video belleğinde depolanır, buradan işlemci tarafından okunur (saniyede en az 50 kez) ve ekranda görüntülenir.

Ses bilgilerinin ikili kodlanması.

90'lı yılların başından beri kişisel bilgisayarlar ses bilgileriyle çalışabilmektedir. Ses kartı olan her bilgisayar dosya olarak kaydedebilir ( dosya, diskte saklanan belirli miktarda bilgidir ve bir adı vardır ) ve ses bilgilerini oynatın. Özel yazılımın (ses dosyası düzenleyicileri) kullanılması, ses dosyalarının oluşturulması, düzenlenmesi ve dinlenmesi için geniş olanaklar sunar. Konuşma tanıma programları oluşturuluyor ve bilgisayarı sesinizle kontrol etmek mümkün hale geliyor.
Analog sinyali ayrı bir fonograma ve bunun tersini, “sayısallaştırılmış” sesi hoparlör girişine giden analog (sürekli) bir sinyale dönüştüren ses kartıdır (kart).

Bir analog ses sinyalini ikili olarak kodlarken, sürekli sinyal örneklenir; yerini bir dizi bireysel örnek okuma aldı. İkili kodlamanın kalitesi iki parametreye bağlıdır: ayrık sinyal seviyelerinin sayısı ve saniyedeki örnek sayısı. Ses adaptörlerindeki örnek sayısı veya örnekleme frekansı farklı olabilir: 11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz vb. Seviye sayısı 65536 ise, bir ses sinyali için 16 bit (216) tasarlanmıştır. 16 bit ses bağdaştırıcısı, sesi 8 bit ses bağdaştırıcısından daha doğru bir şekilde kodlar ve yeniden üretir.
Bir ses seviyesini kodlamak için gereken bit sayısına ses derinliği denir.
Mono ses dosyasının ses düzeyi (bayt cinsinden) aşağıdaki formülle belirlenir:

Stereofonik sesle, ses dosyasının ses düzeyi iki katına çıkar, kuadrafonik sesle ise dört katına çıkar.
Programlar karmaşıklaştıkça ve işlevleri arttıkça, multimedya uygulamalarının ortaya çıkmasıyla birlikte programların ve verilerin işlevsel hacmi de artmaktadır. 80'li yılların ortalarında programların ve verilerin olağan hacmi onlarca ve yalnızca bazen yüzlerce kilobayt ise, 90'ların ortalarında onlarca megabayta ulaşmaya başladı. RAM miktarı buna göre artar.