2.19. Кодирование информации. Представление видео, аудио и текстовой информации. Теорема Котельникова. Ацп и цап. Дискретизация. Квантование. Кодовые страницы.
Кодирование информации – это представление информации в зафиксированной стандартной форме.
Видеоинформация может быть как статической, так и динамической. Статическая видеоинформация включает текст, рисунки, графики, чертежи, таблицы и др.
Динамическая
видеоинформация - это видео-, мульт- и
слайд- фильмы. В их основе лежит
последовательное экспонирование на
экране в реальном масштабе времени
отдельных кадров в соответствии со
сценарием.Для демонстрации анимационных
и слайд- фильмов используются различные
принципы. Анимационные фильмы
демонстрируются так, чтобы зрительный
аппарат человека не мог зафиксировать
отдельных кадров. В современных
высококачественных мониторах и в
телевизорах с цифровым управлением
электронно-лучевой трубкой кадры
сменяются до 70 раз в секунду.При
демонстрации слайд-фильмов каждый кадр
экспонируется на экране столько времени,
сколько необходимо для восприятия его
человеком (обычно от 30 с до 1 мин).
Слайд-фильмы можно отнести к статической
видеоинформации.
По способу формирования видеоизображения бывают растровые, матричные и векторные. Растровые видеоизображения используются в телевидении. Матричные изображения получили в ЭВМ наиболее широкое распространение. Изображение на экране рисуется электронным лучом точками. Информация представляется в виде характеристик значений каждой точки - пиксела (picture element), рассматриваемого как наименьшая структурная единица изображения. Количество высвечиваемых одновременно пикселов на экране дисплея определяется его разрешающей способностью. В качестве характеристик графической информации выступают: координаты точки (пиксела) на экране, цвет пиксела, цвет фона (градация яркости). Вся эта информация хранится в видеопамяти дисплея. При выводе графической информации на печать изображение также воспроизводится по точкам.
Изображение может быть и в векторной форме. Тогда оно составляется из отрезков линий (в простейшем случае - прямых), для которых задаются: начальные координаты, угол наклона и длина отрезка. Векторный способ имеет ряд преимуществ перед матричным: изображение легко масштабируется с сохранением формы, является «прозрачным» может быть наложено на любой фон и т.д.
В основе кодирования звука с использованием ПК лежит процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и последующая дискретизация аналогового электрического сигнала. Этот процесс осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразователя (микрофона).
АЦП – аналого-цифровой преобразователь (микрофон) - устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код.
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь (динамик) - устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал.
Дискретизация по времени - процесс получения значений сигнала, который преобразуется, с определенным временным шагом - шагом дискретизации. Количество замеров величины сигнала, осуществляемых в одну секунду, называют частотой дискретизации. Чем меньше шаг дискретизации, тем выше частота дискретизации и тем более точное представление о сигнале нами будет получено.
Квантование по амплитуде – процесс замены реальных значений амплитуды сигнала значениями, приближенными с некоторой точностью. Каждый из 2N (N- количества бит , отведенных для записи значения амплитуды) возможных уровней называется уровнем квантования, а расстояние между двумя ближайшими уровнями квантования называется шагом квантования. Если амплитудная шкала разбита на уровни линейно, квантование называют линейным (однородным).
Теорема Котельникова:
Если аналоговый сигнал имеет ограниченный спектр, то он может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим дискретным отсчетам, взятым с частотой строго большей удвоенной максимальной частоты спектра.
Кодирование текстовой информации:
Набор символов — таблица, задающая кодировку конечного множества символов алфавита. Такая таблица сопоставляет каждому символу последовательность длиной в один или несколько символов другого алфавита.
Кодовая страница – это таблица, связывающая используемые программой коды символов с клавишами клавиатуры и знаками на экране, является средством поддержки наборов символов и раскладок клавиатуры для различных стран и регионов.
Архитектура персонального компьютера.
1.Архитектуры ЭВМ. Параллельные, суперскалярные и т.д. Комплекс технических и программных средств, основанный на использовании электроники и предназначенный для автоматической или автоматизированной обработки данных в процессе решения вычислительных и информационных задач. Впервые принципы построения и функционирования ЭВМ были сформулированы американским ученым математиком Джоном фон Нейманом в 1945 г. По принципу построения и действия различают:
Аналоговая ЭВМ ( АВМ ) [analog computer ] - Вычислительная машина непрерывного действия, обрабатывающая аналоговые данные. Предназначена для воспроизведения определенных соотношений между непрерывно изменяющимися физическими величинами. Основные области применения связаны с моделированием различных процессов и систем.
Цифровая ЭВМ ( ЦЭВМ ) [computer ] - То же, что ЭВМ. Уточнение типа (ЦЭВМ) производится в случаях, когда это особо необходимо, например, в сложных вычислительных системах, включающих ЭВМ разных видов.
Комбинированная ( аналого-цифровая ) ЭВМ [combined computer] - ЭВМ, сочетающая аналоговую и цифровую форму обработки данных.
Многопроцессорная ЭВМ ( система ) ЭВМ, архитектура, которой предусматривает использование большого числа процессоров, чем обеспечивается существенное повышение ее вычислительной мощности и, в частности, возможность обработки значительных объемов информации. Принципы построения таких ЭВМ реализованы в симметричных многопроцессорных системах [SMP - Symmetric MultiProcessor systems ] (например, PowerScale группы компаний Bull), системах с массовым параллелизмом [MPP - Massively Parallel Processing architectures ] и др.