Представлення даних в пам'яті персонального комп'ютера (числа, символи, графіка, звук)
Як ми добре знаємо, обчислювальна техніка спочатку виникла як засіб автоматизації обчислень, про що цілком недвозначно говорить назва ЕОМ. Наступним видом оброблюваної інформації стала текстова. Спочатку тексти просто пояснювали труднообозримой стовпчики цифр, але потім машини все більш і більш істотним чином стали перетворювати текстову інформацію. Обов'язковою частиною програмного забезпечення став текстовий редактор. Природно, що оформлення текстів досить швидко викликали у людей прагнення доповнити їх графіками та малюнками. Робилися спроби частково вирішити ці проблеми в рамках символьного підходу: вводилися спеціальні символи для малювання таблиць і діаграм (їх називали псевдографічним; згадайте панелі знаменитого Norton Commander, які створені саме цим способом). Але практичні потреби людей у графіку робили її поява серед видів комп'ютерної інформації неминучою. Числа, тексти і графіка утворили деякий відносно замкнутий набір, якого було достатньо для багатьох вирішуються на комп'ютері завдання. Нарешті, відносно недавно постійне зростання швидкодії обчислювальної техніки створив широкі технічні можливості для обробки звукової інформації, а також для швидко змінюваних зображень (відео) - комп'ютер став мультимедійним.
Основні принципи двійкового кодування чітко і зрозуміло сформульовано в посібнику для вчителя [1]. Нехай ми хочемо зробити кодування в двійковому алфавіті A деякої величини, які мають кінцеве безліч значень B. B - це, зрозуміло, теж своєрідний алфавіт, тому в найбільш абстрактному вигляді завдання полягає у формулюванні правил заміни символів алфавіту B символами алфавіту A. Правила ці можна сформулювати наступним чином:
двійковий алфавіт A містить тільки два символи - 0 і 1;
кожній букві алфавіту B ставиться у відповідність певний (взагалі кажучи, довільний) двійковий код;
двійкові коди різних букв алфавіту B обов'язково повинні бути різні, інакше порушиться однозначності кодування;
двійкові коди букв даного алфавіту B повинні мати однакове число двійкових букв (наприклад, число 1 в 32-розрядної машині додатково містить ліворуч 31 незначущий нуль і лише потім одиничку).
І ще одне питання хочеться обговорити, перш ніж переходити до конкретних видів інформації. Мова йде про дискретної і безперервної (часто говорять аналогової) інформації. Це досить складне філософське питання, тому ми постараємося не заглиблюватися в нього сильно без особливої необхідності.
Отже, згідно строгому визначенню математичного словника [2], "дискретність (від лат. Discretus - розділений, переривчастий) - переривчастість; протиставляється безперервності. Напр., Дискретне зміна к.-л. величини у часі - це зміна, що відбувається через певні проміжки часу (стрибками); система цілих (на противагу системі дійсних чисел) є дискретною ".
Зауважимо, що в наведеній цитаті вказано на зв'язок дискретності з системою цілих чисел, і це можна вважати підтвердженням положення про те, що дискретні значення можна пронумерувати.
Для більшої наочності доповнимо це визначення поруч прикладів. Дискретними є свідчення цифрових вимірювальних приладів, наприклад, вольтметра (порівняйте зі "старими", стрілочними приладами). Очевидним (у самому первісному значенні цього слова!) Чином дискретної є роздруківка матричного принтера, а лінія, що проводиться графопостроителем, навпаки, є безперервною. Дискретним є растровий спосіб представлення зображень, тоді як векторна графіка по своїй суті безперервна. Дискретна таблиця значень функції, але коли ми наносимо точки з неї на міліметровий папір і з'єднуємо плавною лінією, виходить безперервний графік. Механічний перемикач діапазонів в приймачах був сконструйований так, щоб він приймав тільки фіксовані положення, а ось регулятор гучності обертався плавно, тобто безперервно (можливо, не найбільш наочний приклад, тому що зараз, напевно, деякі школярі вже насилу уявляють собі інші регулювання, крім цифрових).
Тим не менш, все не так просто. Те, що фотографії в старих газетах дискретні, бачать і погоджуються всі. А в сучасному барвистому глянцевому журналі? А роздруківка картинки на лазерному принтері - вона дискретна або неперервна (все-таки, вона складається з частинок спеціального порошку, а вони маленькі, але кінцеві за розміром; та й сама характеристика dpi - кількість точок на одиницю площі наводить на сумніви в безперервності картинки, хоча очей вперто не бачить дискретності)? Якщо ще в цей момент згадати, що тверді тіла складаються з найдрібніших атомів, а око, що сприймає зображення, має чутливі маленькі палички і колбочки, то все взагалі стане туманним і неоднозначним ...
Мабуть, щоб не заплутатися зовсім, треба прийняти правило, що в тих випадках, коли розглядаючи величина має настільки велику кількість значень, що ми не в змозі їх розрізнити, то практично її можна вважати неперервним. Наприклад, поки dpi сканера значно гірше, ніж у лазерного принтера, що надрукувало цю картинку, він не побачить її "зернистості" і нам доводиться вважати картинку безперервною. Аналогічно видали сучасний житловий масив здається нам суцільною стіною, але, підійшовши до нього ближче, ми починаємо розрізняти окремі будинки і навіть простір між ними.
Яке відношення наведені вище міркування мають до зберігання інформації в комп'ютері? Саме безпосереднє! Комп'ютер за визначенням здатний зберігати тільки дискретну інформацію. Його пам'ять, як би велика вона не була, складається з окремих бітів, а значить дискретна. А з цього негайно випливає, що існує проблема перетворення природної інформації на придатну для комп'ютера дискретну форму. У літературі її називають проблемою дискретизації або квантування інформації.
Названа проблема завжди розглядається при викладенні принципів зберігання звукової інформації, але зазвичай замовчується у всіх інших випадках. Тільки в одному підручнику [1] вдалося знайти згадку про дискретизації як про загальну проблему кодування. Причому просте і доступне пояснення супроводжувалося досить вдалим малюнком, аналог якого наводиться нижче. Безперервна величина асоціюється з графіком функції, а дискретна - з таблицею її значень. При розгляді цих двох об'єктів різної природи робиться висновок про те, що зі зменшенням інтервалу дискретизації (або, що те ж саме, із збільшенням кількості точок у таблиці) відмінності між ними істотно зменшуються. Останнє означає, що при таких умовах Дискретизований величина добре описує вихідну (безперервну).
Тепер, коли найбільш загальні принципи перетворення інформації при введенні в комп'ютер нам зрозумілі, розглянемо як реалізуються ці принципи для конкретних видів інформації.
Цілі числа. Як ми вже знаємо, цей тип інформації є дискретним і перетвориться для зберігання в комп'ютері досить просто: досить перевести число в двійкову систему числення. Деякі особливості матиме кодування цілих негативних чисел, але ми їх розглянемо у питанні, пов'язаному з поданням числової інформації.
Дійсні числа. На відміну від цілих, речові числа є безперервними. Наслідком з цього є можливість подальшого поділу будь-якого як завгодно малого числа, що призводить, взагалі кажучи, до нескінченного числа розрядів у зображенні числа. Для того, щоб в ЕОМ як-то уявити числа у вигляді кінцевого набору двійкових цифр, доводиться обмежуватися певною точністю і молодші розряди просто ігнорувати. Звідси можуть виникати деякі принципові проблеми, наприклад, при порівнянні двох речових значень на рівність. Добре відомий, наприклад, наступний "рахунковий" ефект. Візьмемо відрізок від 0 до 1 і розділимо його на N рівних частин, наприклад, на 1000; тоді величина кожної частини h = 1 / N. Виконаємо по відрізку рівно N кроків, обчислюючи кожен раз значення аргументу за формулою X = X + h. За ідеєю, останнє значення X = Nh має дорівнювати одиниці, однак на практиці точного рівності, як правило, не буде, а значення X буде трохи менше. Врахуйте на майбутнє цей парадокс і всіляко намагайтеся уникати порівняння дійсних чисел на рівність.
Символи. Це ще одна дискретна величина, оскільки комп'ютер оперує з певним обмеженим набором символів. Такий набір цілком можна назвати алфавітом машини, а в алфавіті всі символи мають свої фіксовані позиції. Звідси основна ідея зберігання символів в пам'яті ЕОМ полягає в заміні кожного з них номером в алфавіті, тобто числом.
Крім такого очевидного гідності, як компактність зберігання, заміна символу його номером має і певні недоліки. Зокрема, текст може бути правильно відтворений на іншому комп'ютері тільки в тому випадку, якщо алфавіти обох комп'ютерів збігаються. І якщо для латинських літер, на які існує єдиний стандарт, це зовсім не жорстка вимога, то з російськими текстами справа йде набагато гірше. Досить сказати, що навіть у межах одного комп'ютера кодування російських букв в операційних системах MS-DOS і Windows різна. Кілька втішає той факт, що завдання перекодування тексту є дуже простий, і, якщо правильно вказати вихідну і необхідне кодування, чудово вирішується автоматично.
При виведенні символу комп'ютер за номером визначає, як його треба зобразити на екрані або на папері. Раніше для кожного символу зберігалася його растрова картинка, тобто деяка матриця з чорних і білих крапок, пофарбованих у відповідності із накресленням символу. Враховуючи, що розміри всіх символів були однаковими, орієнтуватися в такій таблиці (її було прийнято з наукового називати знакогенератора) комп'ютера було неважко. Головним недоліком подібного методу виведення тексту було те, що накреслення літер та їх розмір виявлялися жорстко зафіксованими. На перших порах з цим мирилися, але постійне зростання обробки текстів на комп'ютері зажадало нових принципів організації шрифтів. На сучасному етапі для кожного символу зберігається не його зображення, а своєрідна програма, його породжує (векторний спосіб створення зображень). Геометричні параметри цих "програм" можуть легко змінюватися, що забезпечує швидке і зручне масштабування шрифтів.
Графіка. Як відомо кожному користувачеві комп'ютера, будь-яке графічне зображення складається з окремих точок, званих пікселями. Звідси стає зрозумілим, що зберегти зображення фактично означає зберегти кольору його пікселів. Якщо прийняти кінцеве (обмежене) число квітів, то інформація негайно стає дискретною і розв'язання завдання збереження графіки стає схожою на тільки що розглянуту задачу збереження тексту. Потрібно якимось чином пронумерувати всі кольори (створити своєрідний "алфавіт квітів"), після чого достатньо просто зберігати номера кольорів. На відміну від алфавіту символів, який є стандартним, з квітами це не зовсім так. Наприклад, у фотографії літнього лісу багато відтінків зеленого кольору, а для кадру з хмарами характерні білі і блакитні тони. Звідси випливає, що набір використовуваних кольорів (часто його називають палітрою) для цих зображень буде абсолютно різним. Тому деякі графічні формати зберігають палітру разом із зображенням, що дозволяє істотно зменшити кількість квітів і, отже, розмір файлу.
Хочеться підкреслити ще один момент. Для того, щоб природне зображення (наприклад, малюнок художника на полотні) з безперервним розподілом квітів стало доступним комп'ютера візерунком пікселів, необхідно використовувати яке-небудь спеціальний пристрій, який здатний таке перетворення здійснити. Всім, звичайно, відомі приклади таких пристроїв: мова йде про сканер або цифровій камері. Однак не всі замислюються над тим, що всі ці пристрої роблять процес дискретизації графічного зображення, тобто аналого-цифрове перетворення.
Як і для символів, крім описаного вище "поточечно" (растрового) зберігання зображення, існує ще і векторний метод. Для нього зберігається не повна матриця пікселів, а програма його малювання. Кодування цієї програми істотно залежить від програмного забезпечення. За своїм принципам воно набагато ближче до кодування програм, ніж даних. Підкреслимо, що векторні зображення, як правило, створюються саме на комп'ютері, а завдання векторизации природного зображення дуже складна і дає не дуже гарні результати.
Звук. Звукова інформація також є величиною безперервною, і, отже, для введення в ЕОМ потребує дискретизації. Причому дискретизація повинна проводиться як за часом, так і за величиною інтенсивності звуку. Перший процес означає, що виміри інтенсивності повинні проводиться не безперервно, а через певні проміжки часу, а другий - що інтенсивність звуку, яка в природі може приймати які завгодно значення, повинна бути "підтягнута" ("округлена") до найближчого з стандартного набору фіксованих значень. При такій процедурі ми знову отримуємо послідовність цілих чисел, які і зберігаються в пам'яті ЕОМ. Таким чином, і в разі звуку інформацію вдається описати певним чином сформованої послідовністю чисел, що автоматично вирішує проблему кодування.
Отже, розглянувши подання різних видів інформації в ЕОМ, ми можемо зробити наступні висновки.
З точки зору "готовності" до збереження в пам'ять комп'ютера, інформація поділяється на дві категорії - дискретна і безперервна. Комп'ютер здатен зберігати й обробляти тільки першу, тому другу попередньо необхідно якимсь способом перетворити. Строго кажучи, інформація при дискретизації спотворюється, тому до якості цього процесу пред'являються високі вимоги.
Не потребують дискретизації цілі числа і символи, а речові числа, графічна і звукова інформація для введення в комп'ютер вимагають певних процедурах введення, які перетворять ці види інформації в дискретну форму.
Інформація будь-якого виду зберігається в комп'ютері в двійковому вигляді.
Процес кодування будь-якого виду інформації фактично являє собою його перетворення тим чи іншим способом в числову форму.
У пам'яті машини не існує принципової різниці між закодованою інформацією різних типів. Над усіма видами даних, включаючи додатково і саму програму, процесор здатний виробляти арифметичні, логічні та інші операції, які містяться в системі його команд.
2. Математичний енциклопедичний словник. / Гол. ред. Ю.В. Прохоров. М.: Сов. енциклопедія, 1988, 847 с.
3. Єрьомін Є.А. Як працює сучасний комп'ютер. Перм: Вид.-во приспів, 1997, 176 с. (Необхідна частина книги доступна в Інтернет за адресою
http://inf.1september.ru/eremin/emc/theory/info/default.htm)
4. Інформаційна культура: Кодування інформації. Інформаційні моделі. 9-10 класи. М.: Дрофа, 2000, 208 с.
Як ми добре знаємо, обчислювальна техніка спочатку виникла як засіб автоматизації обчислень, про що цілком недвозначно говорить назва ЕОМ. Наступним видом оброблюваної інформації стала текстова. Спочатку тексти просто пояснювали труднообозримой стовпчики цифр, але потім машини все більш і більш істотним чином стали перетворювати текстову інформацію. Обов'язковою частиною програмного забезпечення став текстовий редактор. Природно, що оформлення текстів досить швидко викликали у людей прагнення доповнити їх графіками та малюнками. Робилися спроби частково вирішити ці проблеми в рамках символьного підходу: вводилися спеціальні символи для малювання таблиць і діаграм (їх називали псевдографічним; згадайте панелі знаменитого Norton Commander, які створені саме цим способом). Але практичні потреби людей у графіку робили її поява серед видів комп'ютерної інформації неминучою. Числа, тексти і графіка утворили деякий відносно замкнутий набір, якого було достатньо для багатьох вирішуються на комп'ютері завдання. Нарешті, відносно недавно постійне зростання швидкодії обчислювальної техніки створив широкі технічні можливості для обробки звукової інформації, а також для швидко змінюваних зображень (відео) - комп'ютер став мультимедійним.
Основні принципи двійкового кодування чітко і зрозуміло сформульовано в посібнику для вчителя [1]. Нехай ми хочемо зробити кодування в двійковому алфавіті A деякої величини, які мають кінцеве безліч значень B. B - це, зрозуміло, теж своєрідний алфавіт, тому в найбільш абстрактному вигляді завдання полягає у формулюванні правил заміни символів алфавіту B символами алфавіту A. Правила ці можна сформулювати наступним чином:
двійковий алфавіт A містить тільки два символи - 0 і 1;
кожній букві алфавіту B ставиться у відповідність певний (взагалі кажучи, довільний) двійковий код;
двійкові коди різних букв алфавіту B обов'язково повинні бути різні, інакше порушиться однозначності кодування;
двійкові коди букв даного алфавіту B повинні мати однакове число двійкових букв (наприклад, число 1 в 32-розрядної машині додатково містить ліворуч 31 незначущий нуль і лише потім одиничку).
І ще одне питання хочеться обговорити, перш ніж переходити до конкретних видів інформації. Мова йде про дискретної і безперервної (часто говорять аналогової) інформації. Це досить складне філософське питання, тому ми постараємося не заглиблюватися в нього сильно без особливої необхідності.
Отже, згідно строгому визначенню математичного словника [2], "дискретність (від лат. Discretus - розділений, переривчастий) - переривчастість; протиставляється безперервності. Напр., Дискретне зміна к.-л. величини у часі - це зміна, що відбувається через певні проміжки часу (стрибками); система цілих (на противагу системі дійсних чисел) є дискретною ".
Зауважимо, що в наведеній цитаті вказано на зв'язок дискретності з системою цілих чисел, і це можна вважати підтвердженням положення про те, що дискретні значення можна пронумерувати.
Для більшої наочності доповнимо це визначення поруч прикладів. Дискретними є свідчення цифрових вимірювальних приладів, наприклад, вольтметра (порівняйте зі "старими", стрілочними приладами). Очевидним (у самому первісному значенні цього слова!) Чином дискретної є роздруківка матричного принтера, а лінія, що проводиться графопостроителем, навпаки, є безперервною. Дискретним є растровий спосіб представлення зображень, тоді як векторна графіка по своїй суті безперервна. Дискретна таблиця значень функції, але коли ми наносимо точки з неї на міліметровий папір і з'єднуємо плавною лінією, виходить безперервний графік. Механічний перемикач діапазонів в приймачах був сконструйований так, щоб він приймав тільки фіксовані положення, а ось регулятор гучності обертався плавно, тобто безперервно (можливо, не найбільш наочний приклад, тому що зараз, напевно, деякі школярі вже насилу уявляють собі інші регулювання, крім цифрових).
Тим не менш, все не так просто. Те, що фотографії в старих газетах дискретні, бачать і погоджуються всі. А в сучасному барвистому глянцевому журналі? А роздруківка картинки на лазерному принтері - вона дискретна або неперервна (все-таки, вона складається з частинок спеціального порошку, а вони маленькі, але кінцеві за розміром; та й сама характеристика dpi - кількість точок на одиницю площі наводить на сумніви в безперервності картинки, хоча очей вперто не бачить дискретності)? Якщо ще в цей момент згадати, що тверді тіла складаються з найдрібніших атомів, а око, що сприймає зображення, має чутливі маленькі палички і колбочки, то все взагалі стане туманним і неоднозначним ...
Мабуть, щоб не заплутатися зовсім, треба прийняти правило, що в тих випадках, коли розглядаючи величина має настільки велику кількість значень, що ми не в змозі їх розрізнити, то практично її можна вважати неперервним. Наприклад, поки dpi сканера значно гірше, ніж у лазерного принтера, що надрукувало цю картинку, він не побачить її "зернистості" і нам доводиться вважати картинку безперервною. Аналогічно видали сучасний житловий масив здається нам суцільною стіною, але, підійшовши до нього ближче, ми починаємо розрізняти окремі будинки і навіть простір між ними.
Яке відношення наведені вище міркування мають до зберігання інформації в комп'ютері? Саме безпосереднє! Комп'ютер за визначенням здатний зберігати тільки дискретну інформацію. Його пам'ять, як би велика вона не була, складається з окремих бітів, а значить дискретна. А з цього негайно випливає, що існує проблема перетворення природної інформації на придатну для комп'ютера дискретну форму. У літературі її називають проблемою дискретизації або квантування інформації.
Названа проблема завжди розглядається при викладенні принципів зберігання звукової інформації, але зазвичай замовчується у всіх інших випадках. Тільки в одному підручнику [1] вдалося знайти згадку про дискретизації як про загальну проблему кодування. Причому просте і доступне пояснення супроводжувалося досить вдалим малюнком, аналог якого наводиться нижче. Безперервна величина асоціюється з графіком функції, а дискретна - з таблицею її значень. При розгляді цих двох об'єктів різної природи робиться висновок про те, що зі зменшенням інтервалу дискретизації (або, що те ж саме, із збільшенням кількості точок у таблиці) відмінності між ними істотно зменшуються. Останнє означає, що при таких умовах Дискретизований величина добре описує вихідну (безперервну).
Тепер, коли найбільш загальні принципи перетворення інформації при введенні в комп'ютер нам зрозумілі, розглянемо як реалізуються ці принципи для конкретних видів інформації.
Цілі числа. Як ми вже знаємо, цей тип інформації є дискретним і перетвориться для зберігання в комп'ютері досить просто: досить перевести число в двійкову систему числення. Деякі особливості матиме кодування цілих негативних чисел, але ми їх розглянемо у питанні, пов'язаному з поданням числової інформації.
Дійсні числа. На відміну від цілих, речові числа є безперервними. Наслідком з цього є можливість подальшого поділу будь-якого як завгодно малого числа, що призводить, взагалі кажучи, до нескінченного числа розрядів у зображенні числа. Для того, щоб в ЕОМ як-то уявити числа у вигляді кінцевого набору двійкових цифр, доводиться обмежуватися певною точністю і молодші розряди просто ігнорувати. Звідси можуть виникати деякі принципові проблеми, наприклад, при порівнянні двох речових значень на рівність. Добре відомий, наприклад, наступний "рахунковий" ефект. Візьмемо відрізок від 0 до 1 і розділимо його на N рівних частин, наприклад, на 1000; тоді величина кожної частини h = 1 / N. Виконаємо по відрізку рівно N кроків, обчислюючи кожен раз значення аргументу за формулою X = X + h. За ідеєю, останнє значення X = Nh має дорівнювати одиниці, однак на практиці точного рівності, як правило, не буде, а значення X буде трохи менше. Врахуйте на майбутнє цей парадокс і всіляко намагайтеся уникати порівняння дійсних чисел на рівність.
Символи. Це ще одна дискретна величина, оскільки комп'ютер оперує з певним обмеженим набором символів. Такий набір цілком можна назвати алфавітом машини, а в алфавіті всі символи мають свої фіксовані позиції. Звідси основна ідея зберігання символів в пам'яті ЕОМ полягає в заміні кожного з них номером в алфавіті, тобто числом.
Крім такого очевидного гідності, як компактність зберігання, заміна символу його номером має і певні недоліки. Зокрема, текст може бути правильно відтворений на іншому комп'ютері тільки в тому випадку, якщо алфавіти обох комп'ютерів збігаються. І якщо для латинських літер, на які існує єдиний стандарт, це зовсім не жорстка вимога, то з російськими текстами справа йде набагато гірше. Досить сказати, що навіть у межах одного комп'ютера кодування російських букв в операційних системах MS-DOS і Windows різна. Кілька втішає той факт, що завдання перекодування тексту є дуже простий, і, якщо правильно вказати вихідну і необхідне кодування, чудово вирішується автоматично.
При виведенні символу комп'ютер за номером визначає, як його треба зобразити на екрані або на папері. Раніше для кожного символу зберігалася його растрова картинка, тобто деяка матриця з чорних і білих крапок, пофарбованих у відповідності із накресленням символу. Враховуючи, що розміри всіх символів були однаковими, орієнтуватися в такій таблиці (її було прийнято з наукового називати знакогенератора) комп'ютера було неважко. Головним недоліком подібного методу виведення тексту було те, що накреслення літер та їх розмір виявлялися жорстко зафіксованими. На перших порах з цим мирилися, але постійне зростання обробки текстів на комп'ютері зажадало нових принципів організації шрифтів. На сучасному етапі для кожного символу зберігається не його зображення, а своєрідна програма, його породжує (векторний спосіб створення зображень). Геометричні параметри цих "програм" можуть легко змінюватися, що забезпечує швидке і зручне масштабування шрифтів.
Графіка. Як відомо кожному користувачеві комп'ютера, будь-яке графічне зображення складається з окремих точок, званих пікселями. Звідси стає зрозумілим, що зберегти зображення фактично означає зберегти кольору його пікселів. Якщо прийняти кінцеве (обмежене) число квітів, то інформація негайно стає дискретною і розв'язання завдання збереження графіки стає схожою на тільки що розглянуту задачу збереження тексту. Потрібно якимось чином пронумерувати всі кольори (створити своєрідний "алфавіт квітів"), після чого достатньо просто зберігати номера кольорів. На відміну від алфавіту символів, який є стандартним, з квітами це не зовсім так. Наприклад, у фотографії літнього лісу багато відтінків зеленого кольору, а для кадру з хмарами характерні білі і блакитні тони. Звідси випливає, що набір використовуваних кольорів (часто його називають палітрою) для цих зображень буде абсолютно різним. Тому деякі графічні формати зберігають палітру разом із зображенням, що дозволяє істотно зменшити кількість квітів і, отже, розмір файлу.
Хочеться підкреслити ще один момент. Для того, щоб природне зображення (наприклад, малюнок художника на полотні) з безперервним розподілом квітів стало доступним комп'ютера візерунком пікселів, необхідно використовувати яке-небудь спеціальний пристрій, який здатний таке перетворення здійснити. Всім, звичайно, відомі приклади таких пристроїв: мова йде про сканер або цифровій камері. Однак не всі замислюються над тим, що всі ці пристрої роблять процес дискретизації графічного зображення, тобто аналого-цифрове перетворення.
Як і для символів, крім описаного вище "поточечно" (растрового) зберігання зображення, існує ще і векторний метод. Для нього зберігається не повна матриця пікселів, а програма його малювання. Кодування цієї програми істотно залежить від програмного забезпечення. За своїм принципам воно набагато ближче до кодування програм, ніж даних. Підкреслимо, що векторні зображення, як правило, створюються саме на комп'ютері, а завдання векторизации природного зображення дуже складна і дає не дуже гарні результати.
Звук. Звукова інформація також є величиною безперервною, і, отже, для введення в ЕОМ потребує дискретизації. Причому дискретизація повинна проводиться як за часом, так і за величиною інтенсивності звуку. Перший процес означає, що виміри інтенсивності повинні проводиться не безперервно, а через певні проміжки часу, а другий - що інтенсивність звуку, яка в природі може приймати які завгодно значення, повинна бути "підтягнута" ("округлена") до найближчого з стандартного набору фіксованих значень. При такій процедурі ми знову отримуємо послідовність цілих чисел, які і зберігаються в пам'яті ЕОМ. Таким чином, і в разі звуку інформацію вдається описати певним чином сформованої послідовністю чисел, що автоматично вирішує проблему кодування.
Отже, розглянувши подання різних видів інформації в ЕОМ, ми можемо зробити наступні висновки.
З точки зору "готовності" до збереження в пам'ять комп'ютера, інформація поділяється на дві категорії - дискретна і безперервна. Комп'ютер здатен зберігати й обробляти тільки першу, тому другу попередньо необхідно якимсь способом перетворити. Строго кажучи, інформація при дискретизації спотворюється, тому до якості цього процесу пред'являються високі вимоги.
Не потребують дискретизації цілі числа і символи, а речові числа, графічна і звукова інформація для введення в комп'ютер вимагають певних процедурах введення, які перетворять ці види інформації в дискретну форму.
Інформація будь-якого виду зберігається в комп'ютері в двійковому вигляді.
Процес кодування будь-якого виду інформації фактично являє собою його перетворення тим чи іншим способом в числову форму.
У пам'яті машини не існує принципової різниці між закодованою інформацією різних типів. Над усіма видами даних, включаючи додатково і саму програму, процесор здатний виробляти арифметичні, логічні та інші операції, які містяться в системі його команд.
Основна література
1. Касаткін В.М. Інформація, алгоритми, ЕОМ. М.: Просвещение, 1991, 192 с.2. Математичний енциклопедичний словник. / Гол. ред. Ю.В. Прохоров. М.: Сов. енциклопедія, 1988, 847 с.
3. Єрьомін Є.А. Як працює сучасний комп'ютер. Перм: Вид.-во приспів, 1997, 176 с. (Необхідна частина книги доступна в Інтернет за адресою
http://inf.1september.ru/eremin/emc/theory/info/default.htm)
4. Інформаційна культура: Кодування інформації. Інформаційні моделі. 9-10 класи. М.: Дрофа, 2000, 208 с.