Кодирование звуковой информации
Основные понятия
Код – универсальный способ отображения информации, задаваемый соответствием между элементами сообщений и сигналами, с помощью которых они формируются.
Кодирование – выражение данных одного типа через данные другого типа.
Основные положения теории кодирования разработал американский математик К.Э. Шеннон.
Основные системы кодирования:
1) языки разговорной речи;
2) азбуки (языковые, телеграфная, морская флажковая, Морзе, Брайля);
3) система записи математических выражений;
4) система записи химических формул;
5) языки программирования.
Двоичный код
Двоичный код – это система кодирования данных в вычислительной технике, основанная на представлении данных последовательностью только двух знаков: 0 и 1 – двоичных цифр (бит).
Один бит - позволяет закодировать два значения. Например:
| Нет
| Ложь
| Черный
| Горький
|
| Да
| Истина
| Белый
| Сладкий
|
Два бита - позволяют закодировать четыре значения. Например:
0 0
| 0 1
| 1 0
| 1 1
| Зима
| Весна
| Лето
| Осень
|
Три бита - позволяют закодировать восемь значений. Например:
0 0 0
| 0 0 1
| 0 1 0
| 0 1 1
| 1 0 0
| 1 0 1
| 1 1 0
| 1 1 1
| Высш. матеемат.
| Инфор-матика
| Отечеств.
история
| Право-
ведение
| Эконо-мика
| Русский
язык
| Ин. яз.
| Концепции
современ.
естествозн.
|
Восемь бит - позволяют закодировать 256 значений. Например, числа от 0 до 255 десятичной системы счисления.
Формула для определения количества независимых кодируемых значений имеет вид:
N=2m
Здесь: N - количество независимых кодируемых значений,
m – разрядность двоичного кодирования в данной системе.
3. Кодирование целых чисел
(повторить)
- Десятичный код – десятичная система счисления.
- Двоичный код – двоичная система счисления.
- Восьмеричный код – восьмеричная система счисления.
- Шестнадцатеричный код – шестнадцатеричная система счисления.
- Перевод чисел из одной системы счисления в другую.
Кодирование текстовых данных
- ASCII-код (American Standard Code for Information Interchange) – система кодирования текстовых данных, разработанная институтом стандартизации США (American National Standard Institute – ANSI).
В этой системе закреплены две таблицы кодирования:
базовая – 0 … 127 символов;
расширенная – 0 … 255 символов (193 – код буквы Б, 255 – код буквы я).
- UNICODE – универсальная система кодирования текстовых данных, основана на 16-разрядном кодировании символов, позволяет закодировать 65536 различных символов (216 = 65536).
Кодирование графических данных
- Растровое кодирование – используется для представления черно-белых графических изображений в виде мельчайших точек. Для кодирования точек используется 8-разрядный двоичный код – это позволяет применить 256 оттенков серого цвета для представления черно-белых иллюстраций.
Растр – узор, состоящий из мельчайших точек. Растр изобрели в начале 1890-х годов независимо друг от друга в России – С. Лаптев, в Германии – Г. Мейзенбах, в США – М. Леви, в Финляндии - Ф. Эглофштейн.
Работа растрового дисплея основана на электронной аналогии метода живописи «пуантилизм», который предложил французский художник-постимпрессионист Жорж Сера во второй половине XIX века.
- Полноцветное кодирование (True Color) - применяется для кодирования цветных графических изображений. В основу метода положен принцип декомпозиции – разложение произвольного цвета на несколько составляющих цветов.
а). 24-разрядное кодирование (система RGB) – в основу положен принцип декомпозиции произвольного цвета на 3 основных цвета: красный (Red - R), зеленый (Green - G), синий (Blue – B).Так как в этой системе 3 цвета и для кодирования каждого используется 8 разрядов, то для кодирования цвета одной точки необходимо 24 разряда (8∙3=24) Эта система кодирования определяет 16,5 млн. различных цветов.
б). 32-разрядное кодирование (система CMYK)– в основу положен принцип декомпозиции произвольного цвета на дополнительные цвета, дополняющие основной цвет до белого: голубой (Cyan – C), пурпурный (Magento - M), желтый (Yellow – Y), черный (Black – K).
Так как в этой системе 4 цвета и для кодирования каждого используется 8 разрядов, то для кодирования цвета одной точки необходимо 32 разряда (8∙4=32) Эта система кодирования используется в полиграфии.
- Кодирование цветной графики
а) режим Higt Color – кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами. В этом режиме сокращается объем данных и одновременно уменьшается диапазон цветов.
б) индексный режим - кодирование цветной графики с помощью 256 оттенков, при котором используется 8-разрядное кодирование информации о цвете. В этом режиме код каждой точки соответствует номеру (индексу) цвета в справочной таблице – палитре.
Кодирование звуковой информации
· Метод FM (Frequency Modulation) – в основу положено разложение любого сложного звука на простейшие гармонические сигналы разных частот. Каждый такой сигнал представляет собой правильную синусоиду и может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом. Звуковые сигналы в природе имеют непрерывный характер, то есть являются аналоговыми. Преобразование аналоговых сигналов в дискретные выполняют аналого-цифровые преобразователи - АЦП. Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют аналогово-цифровые преобразователи – ЦАП.
· Метод WT (Wave-Table) – таблично-волновой. В основу метода положено хранение образцов звуков для расширенных музыкальных инструментов в заранее подготовленных таблицах – сэмплах. Числовой код содержит: тип инструмента, номер модели инструмента, высоту тона, продолжительность звука, интенсивность звука, динамику изменения звука, параметры среды, в которой происходит звучание.
ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРЫ ДАННЫХ
- Линейная структура данных– это списки данных.
Список - массив данных, в котором каждый элемент имеет свой уникальный номер (например, страницы в книге).
Таблица 1
Виды списков
| Особенность структуры
| Списки с разной длиной элементов
| Эти списки содержат разделители между элементами (обычно – пробелы). Элемент с номером n следует за разделителем с номером (n-1).
| Списки с одинаковой длиной элементов
| Эти списки не содержат разделителей между элементами. Элемент с номером n следует за символом d∙(n-1), где d – длина одного элемента.
|
Пример списка с разной длиной элементов:
Пример списка с одинаковой длиной элементов:
2. Табличная структура данных –это структура данных, в которой элементы определяются адресом ячейки, состоящим из нескольких параметров.
Рис.
Матрицы – упорядоченные структуры, в которых все элементы имеют одинаковый тип и одинаковую длину. Адрес искомого элемента определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая этот элемент. Для поиска элемента с адресом ячейки (m, n) в матрице размерности (MхN), состоящей из M строк и N столбцов, необходимо отсчитать количество символов, определяемое формулой:
d ∙(N∙(m-1)+(n-1)),
где d – длина одного элемента.
Пример матрицы размерности (3х4), содержащей натуральные двузначные числа (d=2):
Для того, чтобы в приведенной матрице найти элемент с адресом ячейки (2,3) необходимо отсчитать количество символов, равное 2∙(4∙(2-1)+(3-1)), т.е. 12 символов.
Двумерные таблицы – структуры с горизонтальными (внешними) и вертикальными (внутренними) разделителями. Горизонтальные (внешние) разделители служат для разделения строк. Вертикальные (внутренние) разделители служат для разделения элементов в строке. Для поиска элемента с адресом ячейки (m, n) нужно отсчитать (m-1) внешний разделитель и (n-1) внутренний разделитель. В оперативной памяти ЭВМ таблица хранится в виде длинной символьной строки, то есть записывается построчно и имеет при записи линейный вид.
Пример:
Курс 1
| Количество студентов
в группе
| Количество студентов, сдавших
сессию
| Количество студентов,
не сдавших
сессию
| Количество студентов, сдавших
сессию только
на «отлично»
| Количество студентов,
сдавших
сессию на «хорошо» и
«отлично»
| Количество студентов,
получивших на экзаменах «удовлетво-рительно»
| АБ-11
|
|
|
|
|
|
| АБ-12
|
|
|
|
|
|
| ИЭ-11
|
|
|
|
|
|
| ИЭ-12
|
|
|
|
|
|
| ФК-11
|
|
|
|
|
|
| ФК-12
|
|
|
|
|
|
| ФК-13
|
|
|
|
|
|
|
Примем для данной таблицы в качестве разделителей символы:
# - внешний разделитель;
* - внутренний разделитель.
Тогда запись таблицы в виде символьной строки будет иметь вид:
АБ-11*24*22*2*3*15*2# АБ-12*23*20*3*3*13*4# ИЭ-11*25*25*0*6*14*5# ИЭ-12*25*25*0*4*15*6#ФК-11*25*20*5*5*10*5# ФК-12*24*21*3*2*12*7# ФК-13*24*20*4*3*13*4#
Для того, чтобы в приведенной таблице найти элемент с адресом ячейки (6,4) необходимо отсчитать 5 внешних разделителей и 3 внутренних разделителя.
Многомерные таблицы – структуры данных, которые имеют несколько измерений.
Пример многомерной таблицы размерности 5:
Номер факультета
Номер курса на факультете
Номер специальности на курсе
Номер группы в потоке одной специальности
Номер учащегося в группе
3. Иерархические структуры данных – это структуры данных, в которых адрес каждого элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу. Недостаток: длина маршрута может быть больше длины самих данных.
Видыиерархических структур данных:
а) нерегулярные иерархические структуры данных;
б) регулярные иерархические структуры данных.
Нерегулярные иерархические структуры данных - это структуры данных, которые нельзя представить списком или таблицей (почтовые адреса, библиотечные каталоги, научные систематизации и т.п.).
Регулярные иерархические структуры данных - это структуры данных, построенные методом дихотомии.
Дихотомия (греч. dicha – на две части, tome – сечение) – последовательное деление целого на две части, затем каждой части – на две части и т.д.
Дихотомия данных – представление данных в виде рационального лабиринта с поворотом налево (1) или направо (0).
Пример нерегулярной иерархической структуры данных
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|