5.2Технологія кодування інформаційних об’єктів
Кодування координат
Закодувати можна не тільки числа, але і іншу інформацію. Наприклад, інформацію про те, де знаходиться деякий об’єкт. Величини, що визначають положення об’єкту в просторі, називаються координатами. У будь-якій системі координат є початок відліку, одиниця вимірювання, масштаб, напрям відліку, або осі координат. Приклади систем координат - Декартові координати, полярна система координат, шахи, географічні координати.
Кодування музики
Як всякий звук, музика є не чим іншим, як звуковими коливаннями, Зареєструвавши які достатньо точно, можна цей звук безпомилково відтворити. Потрібно тільки безперервний сигнал, яким є звук, перетворити в послідовність нулів і одиниць. За допомогою мікрофону звук можна перетворити на електричні коливання, зміряти амплітуду коливань через рівні проміжки часу (декілька десятків тисяч раз в секунду). Кожне вимірювання записується в двійковому коді. Цей процес називається дискретизацією. Пристрій для виконання дискретизації - АЦП (аналогово-цифровий перетворювач). Відтворення такого звуку ведеться за допомогою ЦАП (цифро-аналогового перетворювача). Одержаний ступінчастий сигнал згладжується і перетворюється в звук за допомогою підсилювача і динаміка. На якість відтворення впливають частота дискретизації і розрізнювання (розмір осередку, відведеного під запис значення амплітуди). Зрозуміло, що музичний твір містить в собі безліч різних звуків, тому для того, щоб зберігати такий об’єм інформації, потрібно багато місця, такий запис важко обробляти, оскільки в музиці ще дуже багато відтінків. З цих причин зручніше використовувати для кодування музики нотний запис − свого роду алгоритм музиканту. У 1983 році провідні виробники електронних музичних інструментів і композиторів домовилися про систему команд універсального синтезатора. Це угода - стандарт MIDI (Musical Instrument Digital Interface). При такому кодуванні запис компактний, легко міняється інструмент виконавця, тональність звучання, один і той же запис відтворюється як на синтезаторі, так і на комп’ютері.
Кодування тексту
Текст закодувати досить просто. Для цього достатньо абияк перенумерувати всі букви, цифри, розділові знаки і інші використовувані при письмі символи. Для зберігання одного символу найчастіше використовується восьми розрядна комірка - один байт, іноді два байти (ієрогліфи, наприклад). У байт можна записати 256 різних чисел, значить, це дозволить закодувати 256 різних символів. Відповідність символів і їх кодів задається в спеціальній таблиці. Коди записуються в шістьнадцатерічній системі, оскільки для запису числа з восьми розрядів потрібно всього дві шістьнадцатерічних цифри.
Кодування зображень
Цифрові персональні комп’ютери добре працюють з числами, але не уміють обробляти безперервні величини. Але людське око можна обдурити: зображення, складене з великого числа окремих дрібних деталей, сприймається як безперервне. Якщо розбити картинку вертикальними і горизонтальними лініями на маленькі мозаїчні квадратики, одержимо так званий растр - двовимірний масив квадратиків. Самі квадратики - елементи растру або пікселі (picture’s element) - елементи картинки. Колір кожного пікселя кодується числом, тоді, задавши по порядку номера кольорів (зліва направо або зверху вниз), можна описати будь-яку картинку. Частина інформації неминуче загубіться, але чим більше растр (дрібніші пікселі), тим точніше відтворюється картинка.
Для опису чорно-білих зображень використовуються відтінки сірого кольору, тобто при кодуванні враховується тільки яскравість. Вона описується одним числом, тому для кодування одного пікселя потрібно від 1 до 8 біт: чорний колір - 0, білий колір - N = 2k - l, де k - число розрядів, які відводяться для кодування кольору. Наприклад, при довжині комірки в 8 біт це 256 - 1 = 255. Людське око в змозі розрізнити від 100 до 200 відтінків сірого кольору, тому восьми розрядів цілком вистачає.
Кольорові зображення сприймаються нами як сума трьох основних кольорів - червоного, зеленого і синього. Наприклад, бузковий = червоний + синій; жовтий = червоний + зелений; оранжевий = червоний + зелений, але в іншій пропорції. Тому достатньо закодувати колір трьома числами - яскравістю його червоної, зеленої і синьої складових. Цей спосіб кодування називається RGB (Red-Green-Blue). Його використовують в пристроях, здатних випромінювати світло (монітори). При малюванні на папері діють інші правила, оскільки фарби самі по собі не випускають світло, а тільки поглинають деякі кольори спектру. Якщо змішати червону і зелену фарби, то вийде коричневий, а не жовтий колір. Тому при друці кольорових зображень використовують метод CMY (Cyan-Magenta-Yellow) - блакитний, бузковий, жовтий кольори. При такому кодуванні червоний = бузковий + жовтий; зелений = голубий + жовтий.