Základní jednotky, záznam a kódování informací

Typy zařízení Analogová Digitální Používá pro záznam zvuku nebo obrazu křivku, která je realizována magnetickým polem nebo jiným fyzikálním jevem (analogový magnetofon převede hudbu na křivku a ta je zaznamenána na kazetu) Přenosem a kopírováním dochází k jeho zkreslení Digitální Využívá tzv. A/D převodník analogového signálu, který je jeho pomocí digitalizován a dále zaznamenáván jako skupina nul (není napětí) a jedniček (napětí). Nedochází ke ztrátě informace a kvality signálu Vzorkování analogového signálu musí být velmi jemné, aby byl analogový signál věrně zaznamenán

Základní jednotky informace bit (b) – (binary digit) jednotka informace jedna logická 0 nebo 1 byte (B) – (slabika) - 1 znak obvykle 8 bitů tvoří 1 znak nejmenší adresovatelné místo v paměti word – (slovo) – několik slabik (2, 4, 6, 8) obvykle určuje počet bitů pro zobrazení celočíselných datových typů

Násobné jednotky 1KB = 210B = 1 024 B 1MB = 220B = 1 048 576 B 1GB = 230B = 1 073 641 824 B používají se pro vyjádření kapacity paměťových medií

Příklady Aktuální přenosová rychlost je 56kb/s. Vysvětlete. V dokumentu je celkem 23 040 znaků včetně mezer. Vyjádřete velikost dokumentu v jednotkách informatiky. 23040znaků=23040B= (23040:1024)KB=22,5KB Kapacita diskety je 1,44 MB. Kolik se na disketu vejde znaků? Kolik je to stránek textu (30 řádků po 60 znacích na stránce)? 1,44MB=1,44.2^20znaků=1509949,44= 1509949znaků=1509949:(30.60)stránek= 838,86stránek

Vyzkoušejte: Otevřete poznámkový blok a prázdný soubor uložte. Zkontrolujte velikost souboru v jeho vlastnostech. Otevřete soubor znovu a napište několik znaků. Soubor uložte a zavřete. Zjistěte změnu ve velikosti souboru. Přidejte nebo uberte znaky a zkontrolujte (pozor na konce řádků).

Kódování znaků znaky musí být pro zpracování zobrazeny v binární soustavě písmena (26) + číslice (10) + další znaky v USA původně stačilo 27=128 znaků = American Standard Code for Information Interchange = ASCII tabulka později se rozšířilo na 8 -bitovou reprezentaci znaků Unicode používá 16 – bitovou reprezentaci. Podporuje fondy mnoha abeced. Latin 2, CP852, Windows 1250 – speciální kódovací tabulky pro češtinu

Struktura ASCII kódu 28 = 256 => ASCII obsahuje 256 znaků číslování 0..255 dekadicky 00000000..11111111 binárně 00..FF hexadecimálně Obsah: 0 - 30 řídící znaky (nezobrazují se) 31 –127 společné znaky 128 – 255 diakritika a grafické značky

Užitečné kódy – ALT + kód znaku ASCII tabulka Užitečné kódy – ALT + kód znaku @ 64 ‰ 0137 € 0128 ¶ 0182 { 123 } 125 < 60 > 62 $ 36 \ 92 ^ 94 ± 0177

Kódování obrázků, zvuku a videa Potřeba více bitů než pro kódování znaků Analogový signál se převede A/D převodníkem na digitální signál, dále pomocí kompresních algoritmů a algoritmů pro úsporné ukládání dat vznikne komprimovaný digitální signál (ztrátové kompresní metody využívají nedokonalosti lidských smyslů). Komprimované soubory s obrázky BMP (TIF,GIF,JPEG) Komprimované soubory se zvuky WAV (MP3,WMA,OGG) Komprimované soubory s videem AVI (MPEG2,DivX) Algoritmu pro zpětný převod se říká kodek Komprese je několikanásobně náročnější na výpočet než dekomprese

III. Kódování obrázků, zvuku a videa

Kódování obrazu po vzniku grafických rozhraní (asi 1985) každý bod obrazu potřebuje pro informaci více bitů než znak => nároky na paměť běžně 24 bitů na bod (= True Color = 16,7 mil. barev)

Kódování zvuku po vzniku CD nosičů (asi 1982) vzorkováním signálu běžná vzorkovací frekvence = 48kHz => nároky na výpočetní rychlost

Nutné podmínky pro digitalizaci multimedií technologický pokrok umožňující výrobu rychlých mikroprocesorů výzkumy v oblasti lidských smyslů umožňující vývoj komprimačních algoritmů – částečná ztráta informace  velikost informace miniaturizace a zvyšování kapacity záznamových medií (DVD nosiče 1996)

Komprimace multimediálních informací = matematický postup využívající nedokonalosti lidských smyslů k vypuštění informací, které oko nebo ucho nedokáže zachytit = matematické postupy k co nejúspornějšímu uložení dat kodek (codec) = algoritmus pro převod informace kodér (encoder) = program pro převod dat do komprimovaných formátů

Typy multimediálních souborů informace nekomprimovaný formát komprimovaný formát obrázek BMP TIF GIF JPEG zvuk WAV MP3 WMA OGG video AVI MPEG2 DivX.

Komprese a dekomprese vyžadují velký výpočetní výkon komprese je náročnější – při ukládání čekáme dekomprese při přehrávání musí probíhat v reálném čase – je rychlejší např. přehrávání písničky v MP3 zabírá jen asi 5% výkonu současných procesorů MP3 a DVD přehrávače obsahují jednoúčelové čipy = vlastní miniaturní počítač

Postup při kódování multimedií krok 1 zaznamenání informace

krok 2 získáme analogový záznam – hodnoty fyzikálních veličin (průběh napětí, časové změny frekvencí, …)

krok 3 v A/D převodníku se analogový signál převede na digitální

krok 4 kompresní program provede zhuštění informace

krok 5 uložení informace v komprimované podobě na záznamové medium

krok 6 při přehrávání informace se zakódovaná data dekódují a ihned zobrazují (v reálném čase)

Domácí úkol Najděte na webu jakým způsobem pracují kompresní algoritmy JPEG, MP3 jaké jsou rozdíly mezi MPEG-2 a DivX Formáty Koprimační algoritmy Digitální zvuk Jak pracuje MPEG Co je DivX Vše dohromady