Digitalizácia informácií Daniel Polčin

Údaj je každá správa (alebo jej časť) bez ohľadu na to, či má pre nás nejaký informačný obsah alebo nie - inými slovami - či nám daná správa povie niečo nové, alebo nie. Údajmi môžu byť písmená, čísla, slová, znaky, prípadne ich kombinácie. Všetky údaje nesú určitý informačný obsah - informáciu. Ak nám daný údaj nepovie nič nového, hovoríme, že jeho informačný obsah je nulový.

Informácia je údaj s informačným obsahom Informácia je údaj s informačným obsahom. Znižuje mieru nejasnosti, neznalosti, zvyšuje mieru poznania. Informácia zahrňuje v sebe správu spolu s jej významom pre príjemcu. Informácia môže byť: textová, obrazová, zvuková.

Šifrovanie: slúži na utajenie obsahu komunikácie (napr. osobných údajov, čísla účtu v banke, ...)- pri prenose cez internet: protokoly https:// ftps:// opak: dešifrovanie Kódovanie: slúži na prenos informácie (nie vždy ide o utajenie) pomocou technických zariadení (binárny kód na PC, Morseovka, ...). Ide o vopred dohodnutú a všeobecne známu množinu pravidiel, ktorá dovoľuje informácie vyjadriť tak, aby sa dali uchovávať alebo šíriť.

Pod digitalizáciou rozumieme kódovanie údajov a informácií do číselnej podoby.

Najčastejším problémom, pre ktorý sa neustále hľadajú nové riešenia, je nájdenie nových úspornejších spôsobov kódovania pre čísla, znaky, text, zvuk, grafiku a video.

Digitalizácia textu Podľa ASCII tabuľky (Americký štandardný kód pre výmenu informácií) ide o kódovací systém znakov abecedy, číslic, iných znakov a riadiacich kódov. Napr.: desiatková ČS dvojková ČS A 65 1000001 H 72 1001000 Pozn.: na prevod použite kalkulačku.

ASCII tabuľka predstavuje spôsob, ako jednoznačne priradiť určitému znaku práve jednu kombináciu núl a jednotiek, ktorá tento znak v počítači bude reprezentovať (ASCII-1, ASCII-2). Tento štandard hovorí, že na zakódovanie každého znaku sa použije 8 bitov. Čo umožňuje definovať kód pre 256 znakov. Pričom prvá polovica znakov bude pre všetky krajiny rovnaká a zvyšných 128 znakov sa pre každú krajinu stanovil podľa ich potrieb.

Tento spôsob vniesol do kódovania znakov neuveriteľný chaos. Preto sa vymyslel nový spôsob kódovania UNICODE. Toto kódovanie používa 16 bitov na zakódovanie jedného znaku, čo umožňuje zakódovať 65536 možných znakov. Tento počet znakov umožňuje zakódovať znaky všetkých abecied pomocou jednej medzinárodnej tabuľky. Tento spôsob kódovania používa i kancelársky balík MS Office. Toto kódovanie zabezpečuje, že ten istý znak má rovnaký kód v každej krajine i na každom type počítača.

Nevýhodou tohto kódovania je, že znaky, ktoré sme predtým vedeli zakódovať iba ôsmymi bitmi, v kódovaní Unicode sú kódované 16 bitmi, a teda zaberajú viac pamäte ako kód ASCII. Ďalším problémom bola nekompatibilita so staršími systémami, ktoré používali kódovanie ASCII. Tento problém čiastočne rieši kódovanie UTF s premenlivou bitovou dĺžkou. Toto kódovanie kóduje prvých 128 znakov zhodne s ASCII tabuľkou. Líšiť sa začína až ďalšími znakmi, ktoré sa kódujú viac ako 8 bitmi. Toto kódovanie je výhodné pre americky hovoriace krajiny a krajiny, v ktorých väčšinu znakov textu tvorí prvých 128 znakov tabuľky ASCII.

Digitalizácia obrázka (prevedenie obrázka do binárneho tvaru)

Pod pojmom grafický formát alebo grafická informácia v počítačovej terminológii rozumieme spôsob a metódu zaznamenania vizuálneho obrazu - grafiky, kresby, fotografie a pod. v digitálnom (binárnom) tvare, teda v tvare ktorý sa dá ďalej spracovávať a uchovávať pomocou výpočtovej techniky.

Vo všeobecnosti sa pre zápis grafickej informácie používajú dve metódy: Rastrová grafika Vektorová grafika

Rastrová grafika na obrázok sa hľadí ako na sieť štvorčekov – raster 1 štvorček = 1 bod obrázka vzniká tak „mapa bodov“ (bitová mapa) Potrebné údaje: zadáme rozmery obrázka v počte bodov zadáme farbu každého bodu

pomocou 1 bitu vieme zapísať 21 rôznych hodnôt (0, 1) – symbolizuje napr. čiernu a bielu farbu pomocou 2 bitov vieme zapísať 22 rôznych hodnôt (kombinácii 0 a 1)– napr. symbolizujú 4 rôzne farby pomocou 3 bitov vieme zapísať 23 rôznych hodnôt - napr. symbolizujú 8 rôznych farieb . pomocou 8 bitov vieme zapísať 28 rôznych hodnôt - napr. symbolizujú 256 rôznych farieb pomocou n bitov vieme zapísať 2n rôznych hodnôt – napr. symbolizujú n rôznych farieb

Z uvedeného vyplýva: ČB obrázok: každý bod sa zapamätá v 1 bite 4 farebný obrázok: každý bod sa zapamätá v 2 bitoch 256 farebný obrázok: každý bod sa zapamätá v 8 bitoch

bitová hĺbka matematické vyjadrenie počet farieb 8 28 256 10 210 1 024 12 212 4 096 14 214 16 384 15 215 32768 16 216 65 536 24 224 16 777 216 32 232 4 294 967 296 Farby - bitová hĺbka:               Bitová hĺbka je počet bitov vyjadrujúcich popis jedného bodu na obrazovke. Vyjadruje ho exponent nad dvojkou.

Farebné palety: HIGH COLOUR: 65 536 farieb = 216 ...každý bod v 16 bitoch = 2 B TRUE COLOUR: 16 000 000 farieb = 224 ...každý bod v 24 bitoch = 3 B

Výhodou tejto metódy je možnosť relatívne presného opisu aj veľmi nesúrodého a zložitého objektu, nevýhodou je výsledná veľkosť súboru. Čím je vyššia presnosť zachytenia vernosti originálu, tým je potrebné väčšie rozlíšenie a tým je aj väčší výsledný súbor. Pre reprodukciu rastrovej grafiky musí byť vstupné rozlíšenie obrázku ekvivalentné výstupnému rozlíšeniu reprodukčného zariadenia (napr. tlačiarne), inak dochádza ku strate kvality výstupu. Príkladom sú formáty GIF, JPEG, PNG, BMP.

Vektorová grafika Na obrázok sa pozerá ako na objekt, ktorý sa dá nakresliť pomocou matematických vzorcov a funkcií. Obrázok = postupnosť inštrukcií, návod, ako sa má nakresliť. Tieto objekty majú svoje vlastnosti napr. - polohu na obrázku, veľkosť, farbu, priehľadnosť povrchu a pod.. Tieto vlastnosti sú vstupnými parametrami (vektormi) matematických vzorcov a funkcií, pomocou ktorých sa objekty opíšu (vykreslia). Vstupné rozlíšenie je dané len zložitosťou a detailnosťou matematického opisu, výstupné rozlíšenie nie je tak závislé na vstupnom rozlíšení, ako je tomu u rastrovej grafiky.

Pre jednoduché objekty - kružnica, štvorec, trojuholník, krivka alebo pre zloženiny týchto objektov a pod. je možný jednoznačný a stopercentný zápis pomocou matematických rovníc. V takomto prípade je možné z vektorovej grafiky vytvoriť ľubovoľnú zväčšeninu bez straty kvality výstupu. Súbory vektorovej grafiky zaberajú málo miesta na disku. Obrázok vytvorený vo vektorovej grafike sa dá exportovať do rastrovej grafiky, pričom je možné zadať akékoľvek rozlíšenie, aké bude mať rastrový obrázok.

pomocou grafických editorov Tvorba obrázkov pomocou grafických editorov

Bitmapový editor: napr. Skicár (Maľovanie) Vektorový editor: CorelDraw, Word

Kompresia dát Stratové sú algoritmy zabezpečujúce kompresiu (zníženie objemu dát) multimédia (zvuk, obraz, video) za cenu jeho kvality. Na kompresiu bez zníženia kvality multimédia sa používajú bezstratové kompresné algoritmy. Stratová kompresia je metóda, ktorou po skomprimovaní dát a ich dekomprimovaní získame výsledok odlišný od originálu. Tento výsledok bude však tak blízko originálu, že sa dajú ešte na nejaký účel použiť

JPEG (vyslovovať džeipeg) je štandardná metóda stratovej kompresie používanej pre ukladanie počítačových obrázkov vo fotorealistickej kvalite. Formát súboru, ktorý tuto kompresiu používa, sa tiež bežne nazýva JPEG. Najrozšírenejšími príponami tohto formátu sú .jpg, .jpeg, .jfif, .jpe. Niektoré obrázkové formáty, napríklad PNG alebo GIF, používajú iba bezstratovú kompresiu.

Digitalizácia zvuku Analógová zvuková vlna: 256

zvuková karta: meria výšku vlny, napr. 0-256 v pravidelných intervaloch „berie vzorky“, čím prevádza vlny na čísla fz : vzorkovacia frekvencia, napr. fz = 8000 Hz ... 8000 vzoriek za 1 s bežne: <8000,48000> Hz

Kvalita digitálneho záznamu vzorkovacia frekvencia rozlišenie, kanály Telefóna kvalita 11 025Hz 8 bit – mono Rozhlasová kvalita 22 050Hz CD kvalita 44 100Hz 16 bit –stereo DVD kvalita 192 000Hz 24 bit -5.1 surround sound

súbory WAV ..veľmi veľké súbory Proces digitalizácie zvukovej vlny pomocou zvukovej karty sa nazýva samplovanie. Spojitý signál sa meria v pravidelných intervaloch. Program, ktorý pracuje so zvukom, si potom prečíta hodnoty namerané zvukovou kartou a zaznamená ich v súbore typu WAV.  súbory WAV ..veľmi veľké súbory súbory MIDI: zápis hudby z hudobných nástrojov. Obsahujú návod=postupnosť inštrukcií, ako sa má hudba zahrať na PC (analógia s vektorovými obrázkami)

súbory MP3: kompresujú, zhusťujú súbory WAV asi na 1/11 ... niektoré zložky hudby sa vynechávajú (bežné ľudské ucho to nepostrehne) Softvér pre spracovanie zvukov: Nahrávanie zvuku (vo Windows) WinDAC v1.43 CoolEdit MP3Compressor Audacity

Príklady