ИНФОРМАЦИЯ В МАТЕРИАЛЬНОМ МИРЕ (Виды информации)

Содержание:

Введение

В нашем современном мире есть интересная тенденция, которая характеризуется постоянным повышением роли информации. Сегодня уровень могущества зависит не только от количества танков и ракет, нефти, золота и других материальных ресурсов. Настоящей силой обладает тот, кто владеет информационными потоками. Информация является одним из важнейших стратегических ресурсов, наравне с финансами, квалифицированными кадрами, оборудованием, временем, энергией и сырьем.

Нам известно, что все производственные процессы имеют материальную и нематериальную составляющие. Первая – это материальные ресурсы, необходимое для производства оборудование, материалы и энергия в нужной форме (то есть, как и из чего изготавливается предмет). Вторая составляющая – это технологические процессы производства (то есть, как он изготавливается). Вспомнив в общих чертах историю развития производительных сил на Земле, мы видим, что роль информации в любом производстве с течением времени возрастает.

В последнее столетие появилось много таких отраслей производства, которые почти на 100% состоят из одной информации, например, дизайн, создание программного обеспечения, IT-консалтинг, реклама и др.

Соответственно, себестоимость товара складывается из стоимости материала, энергии и рабочей силы с одной стороны и стоимости технологии, с другой. Доля НИОКР в цене товара в наше время может достигать 50% и более, несмотря на то, что материальные затраты индивидуальны для каждой единицы продукции, а затраты на технологию – общие, так как раскладываются поровну на всю серию товара. Появился даже принципиально новый вид товара, в котором доля индивидуальных затрат сведена почти до нуля. Это программное обеспечение (ПО), при производстве которого все затраты делаются на создание первого образца, а дальнейшее его тиражирование не стоит ничего.

Указанные тенденции однозначно свидетельствуют нам, что начинающийся XXI век становится информационным веком, в котором материальная составляющая отходит на второй план.

1. Понятие информации

В эпоху информационных технологий мы сталкиваемся с информацией ежедневно. Она существует в любом материальном объекте в виде многообразия его состояний и передается от объекта к объекту в процессе их взаимодействия. Существование информации как объективного свойства материи логически происходит из известных фундаментальных свойств материи - структурности, непрерывного изменения и взаимодействия материальных объектов.

Термин "информация" происходит от латинского слова informatio, которое означает разъяснение, изложение, осведомленность.

Норберт Винер, отец кибернетики сказал: «Информация — это информация, а не энергия, и не материя». В его определении информация выступает как философская категория наравне с материей и энергией.

Конечно, понятно, что такое философское определение информации для права неприемлемо, как и неприемлемо, например, регулирование отношений по поводу энергии вообще или материи вообще. Информация как объект правоотношений должна быть конкретизирована, организована должным образом, «привязана» к ситуации и конкретному виду отношений, классифицирована по видам и тому подобным образом «подготовлена» для осуществления по ее поводу действий, регулируемых нормами права.

Понятное каждому определение информации дал С.И. Ожегов.

Информация — это:

1) сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах;

2) сообщения, осведомляющие о положении дел, о состоянии чего-либо.

Если обратиться в далекое прошлое, то жалобы на обилие информации мы сможем найти тысячелетия назад. На глиняной дощечке IV тысячелетия до нашей эры начертано: «Настали тяжелые времена. Дети перестали слушаться родителей, и каждый так и хочет написать книгу».

Особенно модным стало жаловаться на непереносимость информационного бремени с XVII в.

В ХХ в. заговорили об информационной катастрофе. Количество информации, которая циркулирует в обществе, удваивается примерно каждые 8-12 лет.

Чтобы справиться с такой лавиной информации, нужны специальные средства и методы обработки информации, ее хранения и использования.

В связи с развитием средств связи и телекоммуникаций, вычислительной техники и их использованием для обработки и передачи информации возникла необходимость измерять количественные характеристики информации. Появились различные теории, и понятие «информация» начало наполняться разнообразным содержанием.

Первичным источником информации является любой материальный объект или процесс. Все возможные его состояния составляют код источника информации. Мгновенное значение состояний представляется как символ этого кода.

Для того чтобы информация могла передаваться от одного объекта другому, необходимо, чтобы был какой-либо промежуточный материальный носитель, который бы взаимодействовал с источником. Такими переносчиками в природе, как правило, являются быстро распространяющиеся процессы волновой структуры - электромагнитные и звуковые волны, потенциалы гравитационного поля, космические, гамма и рентгеновские излучения.

Перенос информации источника на структуру носителя называется кодированием. При этом происходит преобразование кода источника в код носителя. Носитель с перенесенным на него кодом источника в виде кода носителя называется сигналом.

Приемник сигнала имеет свой набор возможных состояний, который называется кодом приемника. Сигнал при взаимодействии с объектом-приемником изменяет его состояния. Процесс преобразования кода сигнала в код приёмника называется декодированием.

Передачу информации от источника приемнику можно рассматривать как информационное взаимодействие. При всех других взаимодействиях материальных объектов происходит обмен веществом и (или) энергией. При этом один из объектов теряет вещество или энергию, а другой получает их.

2. Свойства информации

Информация является динамическим объектом, который образуется в процессе взаимодействия объективных данных и субъективных методов. Как и всякий объект, она обладает свойствами.

Характерной особенностью информации, которая отличает ее от других объектов природы и общества, является дуализм: на свойства информации влияют как свойства данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, взаимодействующих с данными в ходе информационного процесса. По окончании процесса свойства информации переносятся на свойства новых данных, то есть свойства методов могут переходить на свойства данных.

С точки зрения информатики выделяются следующие свойства:

• Объективность
• Достоверность
• Полнота
• Ценность
• Актуальность
• Адекватность
• Доступность

Понятие объективности информации является относительным. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. Так, например, принято считать, что в результате наблюдения фотоснимка природного объекта или явления образуется более объективная информация, чем в результате наблюдения рисунка того же объекта, выполненного человеком. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается. Это свойство учитывают, например, в правовых дисциплинах, где по-разному обрабатываются показания лиц, которые прямо наблюдали события или получали информацию косвенным путем (посредством умозаключений или со слов 3-их лиц). Также объективность информации учитывают в исторических дисциплинах. Одни и те же события, которые были зафиксированы в исторических документах разных стран и народов, выглядят совершенно по-разному. У историков имеются свои методы для тестирования объективности исторических данных и создания новых, более достоверных данных путем сопоставления, фильтрации и сортировки исходных данных. Обратим внимание на то, что здесь речь идет не о повышении объективности данных, а о повышении их достоверности.

Достоверность информации определяет возникновение данных в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются “полезными” . Всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются определенным уровнем “информационного шума”. Если полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, достоверность информации может быть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность информации снижается. В этом случае для передачи того же количества информации требуется использовать либо больше данных, либо более сложные методы.

Полнота информации во многом характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, несущий минимум погрешностей в ход информационного процесса. Неполнота информации сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Ценность информации зависит от того, какие задачи мы можем решить с ее помощью.

Актуальность информации — это степень соответствия информации текущему моменту времени. Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают коммерческую ценность информации. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке в получении информации, что он

а становится неактуальной и ненужной. На этом также основаны многие современные системы шифрования данных с открытым ключом. Лица, которые не владеют ключом (методом) для чтения данных, могут заниматься поиском ключа, так как алгоритм его работы доступен, но продолжительность этого поиска столь велика, что за время работы информация теряет актуальность и, соответственно, связанную с ней практическую ценность.

Адекватность информации — это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.

Доступность информации — мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату: информация недоступна. Отсутствие адекватных методов для работы с данными во многих случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация.

3. Виды информации

Информация существует в различных видах:

• текст, рисунки, чертежи, фотографии;
• световые или звуковые сигналы;
• радиоволны;
• электрические и нервные импульсы;
• магнитные записи;
• мимика и жесты;
• запахи и вкусовые ощущения;
• хромосомы, через которые передаются по наследству признаки и свойства организмов, и т. д.

Различают основные виды информации, которые классифицируют по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения:

• графическая – один из древнейших видов, с помощью которого хранили информацию об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а затем в виде картин, фотографий, схем, чертежей на различных материалах (бумага, холст, мрамор и др.), изображающих картины реального мира;
• звуковая (акустическая) – для хранения звуковой информации в 1877 г. было изобретено звукозаписывающее устройство, а для музыкальной информации – разработан способ кодирования с использованием специальных символов, который дает возможность хранить ее как графическую информацию;
• текстовая – кодирует речь человека с помощью специальных символов – букв (для каждого народа свои); для хранения используется бумага (записи в тетради, книги и т.п.);
• числовая – кодирует количественную меру объектов и их свойств в окружающем мире с помощью специальных символов – цифр (для каждой системы кодирования свои), особенно важной стала с развитием торговли, экономики и денежного обмена;
• видеоинформация – способ хранения «живых» картин окружающего мира, который появился с изобретением кино.

Существуют также виды информации, для которых еще не изобретены способы кодирования и хранения – тактильная информация, органолептическая и др.

Первоначально информация передавалась на большие расстояния с помощью кодированных световых сигналов, после изобретения электричества – передачи закодированного определенным образом сигнала по проводам, позже – используя радиоволны.

Хранить информацию с помощью ПК можно на магнитных дисках или лентах, на лазерных дисках (CD и DVD), специальных устройствах энергонезависимой памяти (флэш-память и пр.). Эти методы постоянно совершенствуются, изобретаются и носители информации. Все действия с информацией выполняет центральный процессор ПК.

Предметы, процессы, явления материального или нематериального мира, если их рассматривать с точки зрения их информационных свойств, называют информационными объектами.

Новая научная дисциплина – информатика, ставит своей целью изучение закономерностей информационных процессов, основными из которых являются:

• создание;
• прием;
• комбинирование;
• хранение;
• передача;
• копирование;
• обработка;
• поиск;
• формализация;
• деление на части;
• измерение;
• использование;
• распространение;
• упрощение;
• разрушение;
• запоминание;
• преобразование;
• сбор и т. д.

4. Представление информации

Люди имеют дело с разными видами информации. Прослушав интересную лекцию, можно записать ее в компьютер, чтобы затем воспользоваться ей. В компьютер можно поместить свою фотографию или видеосъемку о том, как вы провели отпуск. Но ввести в компьютер запах любимого парфюма или мягкость домашнего пледа нельзя никак.

Человек воспринимает аналоговую информацию с помощью органов чувств. Он стремится зафиксировать ее таким образом, чтобы она стала понятна другим. При этом одна и та же информация может быть представлена в разных формах.

Любую информацию можно представить в форме, наиболее удобной для восприятия. При этом таких представлений может быть несколько, и все эти формы будут являться различными моделями объектов, процессов или явлений.

Например, одну и ту же функцию можно представить с помощью таблицы, графика, формулы.

Представление информации в различных формах происходит в процессе восприятия окружающей среды живыми организмами и человеком, в процессах обмена информацией между человеком и человеком, человеком и компьютером (ПК), ПК и ПК и т.д. Преобразование информации из одной формы в другую (кодирование) необходимо для того, чтобы живой организм, человек или ПК могли хранить и обрабатывать информацию в удобной для него форме, на понятном для него языке.

Компьютер - это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы "двоичным кодом", то есть, представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами.

Вся информация, с которой работает компьютер, кодируется числами. Независимо от того, графическая, текстовая или звуковая информация, чтобы ее мог обрабатывать центральный процессор, она должна быть тем или иным образом представлена числами.

Информация графическая и звуковая может быть представлена в аналоговой или дискретной форме.

При аналоговом представлении информации физическая величина может принимать бесконечное множество значений. При дискретном представлении информации физическая величина может принимать конечное множество значений, при этом она изменяется скачкообразно. Примером аналогового и дискретного представления информации можно привести наклонную плоскость и лестницу. Положение тела на наклонной плоскости и на лестнице задается значениями координат X и Y. При движении тела по наклонной плоскости его координаты могут принимать бесконечное множество непрерывно изменяющихся значений из определенного диапазона, а при движении по лестнице - только конечный набор значений, которые изменяются скачкообразно.

Примером аналогового хранения звуковой информации является виниловая пластинка (звуковая дорожка меняет свою форму непрерывно), а дискретного – аудио компакт-диск, звуковая дорожка которого содержит участки с различной отражающей способностью.

Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, т.е. разбиения непрерывного графического изображения или непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, т.е. присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

4.1. Представление текстовых данных

Любой текст состоит из последовательности символов. Символами могут быть буквы, цифры, знаки препинания, знаки математических действий, круглые и квадратные скобки и т.д. Особо обратим внимание на символ "пробел", использующийся для разделения слов и предложений между собой. Хотя на бумаге или экране дисплея "пробел" - это пустое, свободное место, этот символ ничем не "хуже" любого другого символа. На клавиатуре компьютера или пишущей машинки символу "пробел" соответствует специальная клавиша.

Текстовая информация, как и любая другая, хранится в памяти компьютера в двоичном виде. Для этого каждому символу ставится в соответствие некоторое неотрицательное число, которое называется кодом символа, и это число записывается в память ЭВМ в двоичном виде. Конкретное соответствие между символами и их кодами называется системой кодировки.

В современных ЭВМ, в зависимости от типа операционной системы и конкретных прикладных программ, используются 8-разрядные и 16-разрядные (Windows 95, 98, NT) коды символов. Использование 8-разрядных кодов позволяет закодировать 256 различных знаков, этого вполне достаточно для представления многих символов, используемых на практике. При такой кодировке для кода символа достаточно выделить в памяти один байт. Так и делают: каждый символ представляют своим кодом, который записывают в один байт памяти.

В персональных компьютерах обычно используется система кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информации). Он введен в 1963 г. и ставит в соответствие каждому символу семиразрядный двоичный код. Легко определить, что в коде ASCII можно представить 128 символов.

В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы производителям аппаратных средств. В этой области размещаются управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков. Начиная с 32 по 127 код размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов.

Кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251, была введена "извне" - компанией Microsoft, но, учитывая широкое распространение операционных систем и других продуктов этой компании в России, она глубоко закрепилась и нашла широкое распространение.

Другая распространённая кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный) - её происхождение относится к временам действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы. Сегодня кодировка КОИ-8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в российском секторе Интернета.

Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка символов русского языка, носит название ISO (International Standard Organization - Международный институт стандартизации). На практике данная кодировка используется редко.

Если проанализировать организационные трудности, связанные с созданием единой системы кодирования текстовых данных, то можно прийти к выводу, что они вызваны ограниченным набором кодов (256). В то же время, очевидно, что если кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим разрядом, то и диапазон возможных значений кодов станет намного больше. Такая система, основанная на 16-разрядном кодировании символов, получила название универсальной - UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65 536 различных символов – этого поля вполне достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты.

Несмотря на тривиальную очевидность такого подхода, простой механический переход на данную систему долгое время сдерживался из-за недостатков ресурсов средств вычислительной техники (в системе кодирования UNICODE все текстовые документы становятся автоматически вдвое длиннее).

Во второй половине 90-х годов технические средства достигли необходимого уровня обеспечения ресурсами, и сегодня мы наблюдаем постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования.

4.2. Представление изображений

Существуют два основных формата представления изображений (как неподвижных, так и движущихся): векторные и растровые.

В векторном формате изображение разделено на примитивы - окружности и сегменты окружностей, многоугольники, прямые линии, параметрические кривые, залитые определенным цветом или шаблоном, связанные области, набранные определенным шрифтом отрывки текста и т.д. Для пересекающихся примитивов задан порядок, в котором один из них перекрывает другой. У некоторых форматов, например, у PostScript, предоставлена возможность создавать собственные примитивы, похожая на то, как в языках программирования можно создавать подпрограммы. В таких форматах часто содержатся условные операторы и переменные, представляющие собой полнофункциональный, но специализированный язык программирования.

У каждого примитива есть свои геометрические координаты. Точность описания в разных форматах отличается, часто применяют числа с плавающей точкой двойной точности или с фиксированной точкой и точностью до 16-го двоичного знака.

Координаты примитивов бывают как двухмерными и трехмерными. Для трехмерных изображений предоставлен широкий выбор примитивов, в который включены также поверхности - сферы, эллипсоиды и их сегменты, параметрические многообразия и др.

Двухмерные векторные форматы хорошо подходят для представления диаграмм, чертежей, шрифта, отдельных букв шрифта и отформатированного текста. Такие изображения легко поддаются редактированию - изображения и их отдельные элементы можно масштабировать и преобразовывать самым различным образом. Примерами двухмерных векторных форматов являются всем известный формат PDF (Portable Document Format, специализированное подмножество PostScript), WMF (Windows MetaFile), PCL (Printer Control Language, система команд принтеров, которая поддерживается большинством современных лазерных и струйных печатных устройств). Пример векторного представления движущихся изображений – MacroMedia Flash. Трехмерные векторные форматы востребованы в использовании среди систем автоматизированного проектирования и генерации гиперреалистичных изображений методами трассировки лучей и т.п.

Стоит отметить, что если преобразовывать реальную сцену (например, сканирование рисунка) в векторный формат, то это представляется сложным и неразрешимым пунктом. Программы для векторизации существуют, но при этом, потребляют слишком много ресурсов, а качество картинки получается низким в большинстве случаев. Самая главная задача – это создание фотореалистичных (имитирующих фотографию) изображений векторного формата, пусть и требующего большого количества сложных примитивов. Гораздо более практичным методом достижения этих целей выступает подход к оцифровке изображений, которым пользуется большинство современных устройств визуализации: растровые дисплеи и многие печатные устройства.

В растровом формате изображение разбито на прямоугольную матрицу элементов, называемых пикселами (PICture ELement - элемент картинки), а матрица называется растром. Для каждого пиксела определена его яркость и цвет (в случае, если изображение цветное). Бывает, что во время оцифровки реальной сцены или преобразования в растровый формат (растеризации) векторных изображений, в один пиксел попадает не один элемент, его яркость и цвет усредняются с учетом занимаемой площади. При оцифровке усреднение выполняется аналоговыми контурами аналого-цифрового преобразователя.

Размер матрицы по-другому называется разрешением растрового изображения. Для устройств печати (и при растеризации изображений, предназначенных для таких устройств) обычно задан неполный размер матрицы, который соответствует всему печатному лист. Количество пикселов, которые приходятся на вертикальный или горизонтальный отрезки длиной 1 дюйм; соответствующая единица так и называется – точки на дюйм (DPI, Dots Per Inch).

Для черно-белой печати обычно достаточно 300 или 600 точек на дюйм. Однако принтеры, в отличие от растровых терминалов, не способны управлять яркостью отдельных точек, поэтому приходится прибегать к имитации изменения яркости, разбивая изображение на квадратные участки и регулируя яркость относительным количеством черных и белых (или цветных и белых при цветной печати) точек в этом участке. Для получения таким способом фотореалистичных изображений приемлемого качества 300 точек на дюйм заведомо недостаточно, и даже бытовым принтерам приходится использовать гораздо более высокие разрешения, вплоть до 2400 точек на дюйм.

Вторым параметром растрового изображения является разрядность одного пиксела, которую по-другому называют цветовой глубиной. Для черно-белых изображений достаточно одного бита на пиксел, для градаций яркости серого или цветовых составляющих изображения необходимо несколько битов. В цветных изображениях пиксел разбивается на три или четыре составляющие, соответствующие разным цветам спектра. В промежуточных данных, используемых при оцифровке и редактировании растровых изображений, цветовая глубина достигает 48 или 64 бит (16 бит на цветовую составляющую). Диапазон яркости современных Мониторов, впрочем, позволяет ограничиться 8-ю битами, т.е.256 градациями, на одну цветовую составляющую: большее количество градаций просто незаметно глазу.

Наиболее широко используемые цветовые модели – это RGB (Red, Green, Blue - красный, зеленый, синий, соответствующие максимумам частотной характеристики светочувствительных пигментов человеческого глаза), CMY (Cyan, Magenta, Yellow - голубой, пурпурный, желтый, дополнительные к RGB) и CMYG - те же цвета, но с добавлением градаций серого. Цветовая модель RGB используется в цветных кинескопах и видеоадаптерах, CMYG - в цветной полиграфии.

В различных графических форматах используется разный способ хранения пикселов. Два основных подхода - хранить числа, соответствующие пикселам, одно за другим, или разбивать изображение на битовые плоскости - сначала хранятся младшие биты всех пикселов, потом - вторые и так далее. Обычно растровое изображение снабжается заголовком, в котором указано его разрешение, глубина пиксела и, нередко, используемая цветовая модель.

4.3. Представление звуковой информации.

Способы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику гораздо позже. В то время звукозаписи не имели проверенную временем историю кодирования, в отличие от текстовых, числовых и графических данных. Поэтому сейчас способы кодировки звуковой информации двоичным кодом не близки к стандартам. Некоторые компании создали свои корпоративные стандарты, среди которых можно выделить два главных направления.

Один из них - метод FM (Frequency Modulation), который основан на теории о том, что абсолютно любой сложный звук можно разделить на последовательность самых простых сигналов разной частоты, каждый из которых будет представлять собой правильную синусоиду, и, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом.

В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, и называются аналоговыми. Для их разложения в гармонические ряды и представления в виде дискретных цифровых сигналов изобрели специальные устройства - аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях возможны потери звуковой информации, которые связаны с выбором метода кодирования, поэтому качество звукозаписи не всегда получается вполне удовлетворительным и похожим по качеству звучания на простейшие электромузыкальные инструменты с оттенком, характерным для электронной музыки. К тому же такой метод копирования подразумевает довольно компактный код, поэтому он хорошо применялся ещё в то время, когда ресурсы средств вычислительной техники были ограниченными.

Второй метод – это метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза, который больше соответствует нынешнему состоянию развития техники. В данном методе заранее подготавливают таблицы, которые хранят звуковые образцы различных музыкальных инструментов – сэмплы. Числовые коды определяют тип инструмента, его модель, высоту и частоту тона, длительность и интенсивность звука, динамику его изменения, и даже некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры характерных особенностей звучания. Качество звука получается очень высоким и приближенным к реальному качеству звучания музыкальных инструментов, так как в качестве образцов записываются реальные звуки.

Развитие программного обеспечения совместно с развитием материальной базы современных компьютеров сейчас дает нам возможность записывать и прослушивать на компьютере музыку и человеческую речь. Существуют два вида звукозаписи:

• цифровая запись, при которой реальные звуковые волны преобразуются в цифровую информацию с помощью измерения звука тысячи раз в секунду;
• MIDI-запись, запись не является реальным звуком, а представляет собой запись определенных команд-указаний (какие клавиши надо нажимать, например, на фортепиано), таким образом, являясь электронным эквивалентом записи игры на пианино.

Для того чтобы воспользоваться способом цифровой записи, компьютер должен быть оснащен звуковой картой.

Реальные звуковые волны обладают весьма сложной формой, и для того, чтобы добиться высокого качества цифрового представления, необходима высокая частота квантования.

Звуковая карта обеспечивает преобразование звука в цифровую информацию, измеряя уровень сигнала несколько тысяч раз за секунду. В это время аналоговый сигнал измеряется в тысячах точек, и получившиеся значения записываются в виде 0 и 1 в память компьютера. Во время проигрывания звука на звуковой карте специальное устройство преобразует цифры в аналог звуковой волны. Чтобы хранить звук в виде цифровой записи необходимо достаточное количество памяти компьютера. Качество звучания зависит от числа разрядов, которые используются для создания цифрового звука.

MIDI-запись была создана в 80-х годах (MIDI - Musical Instrument Digital Interfase - интерфейс цифровых музыкальных инструментов). Здесь информация состоит их команд – инструкций к синтезатору, а не звуковых волн. Хранение музыкальной информации в МIDI-командах значительно удобнее по сравнению с цифровой записью. Но чтобы записать MIDI-команды, необходимо специальное устройство, которое имитирует клавишный синтезатор, и которое распознает МIDI-команды, и, получив их, способно к генерации соответствующих звуков.

Подводя итоги и рассмотрев основы хранения в компьютере информации, мы можем сделать вывод о том, что все виды информации так или иначе преобразуются в числовую форму и кодируются набором нулей и единиц. С помощью этого универсального представления данных, если из памяти достать содержимое какой-либо ячейки, то нереально понять, какая именно информация там закодирована: текст, картинка или число.

4.4. Представление видео.

Сегодня мы часто пользуемся компьютером для работы с видеоинформацией. Самой простой работой считается просмотр кино и видеофильмов, а также множество видеоигр, которые занимают значимое место в жизни современной молодежи. Более сложным видом работы с видеоинформацией можно назвать её создание и изменение с помощью ПК.

Что же представляет собой видеоролик с точки зрения информатики? Видео – это сочетание графической и звуковой информации, при котором используется технология частой смены статических картинок, таким образом передавая на экран эффект движения. Также исследования показывают, что если за одну секунду сменяется от 10-15 кадров, то глаза человека воспринимают смену картинок как непрерывную.

Когда еще не было компьютеров, кадр на кинопленке содержал в основном видеоизображение, а справа сбоку были четко видны колебания на звуковой дорожке. На двух краях кинопленки была специальная система отверстий, перфорация, которая служила для механического протягивания киноленты в аппарате при помощи особого механизма.

Кажется, что сохранить видеоизображение – это не сложный процесс, когда нет проблем с кодированием статической графики и звука. Но это только с первого взгляда, так как пример, который мы разобрали выше, показывает, что при использовании старинных методов хранения информации электронная версия фильма в итоге будет слишком большого размера. Усовершенствовать этот процесс можно путем запоминания первого кадра целиком (такой кадр называется ключевым), и далее сохранять лишь отличия от ключевого кадра (это уже разностные кадры).

На самом деле в фильме может быть множество ситуаций, которые связаны со сменой действий, когда первый кадр новой сцены значительно отличается от предыдущего, что его будет проще сделать ключевым, чем разностным. Постоянное расположение таких кадров в видео-потоке позволяет зрителю смотреть фильм с любого места. Кроме этого, указанная мера профилактики эффективна в случае, если понадобится восстановление изображения при разных сбоях или при потере темпа и пропуске какого-либо кадра на компьютерах с малой производительностью.

Хочется также отметить, что в новых методах сохранения видеоизображений применяются и другие виды кадров.

Существует большое количество разных форматов представления данных видео. В операционной системе Windows, например, уже больше 10 лет используется формат Video for Windows, который основан на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave – чередование аудио и видео). Суть AVI-файлов заключена в том, что она хранит структуры произвольных мультимедийных данных. Файл – это единый блок, при этом в него могут быть помещены новые блоки. Отметим, что идентификатор блока несет в себе тип информации, которая хранится в блоке.

Внутри своеобразного контейнера информации (блока), который описан выше, могут храниться совершенно случайные данные, в том числе блоки, в которых применены разные методы сжатия. Как видим, все AVI-файлы только снаружи выглядят одинаковыми, а внутри могут отличаться весьма значительно.

Quick Time – это более универсальный мультимедийный формат, который первоначально возник на компьютерах компании Apple. Если сравнить его с AVI, то он позволяет хранить фрагменты данных независимо, не имея общей временной синхронизации. В итоге в одном файле могут храниться и песня, и текст с ее словами, и даже ноты. Одной из главных особенностей Quick Time является возможность формирования изображения на новой дорожке путем помещения ссылок на кадры, уже имеющихся на других дорожках. При получении таким методом дорожка оказывается существенно меньше, чем, если бы на нее скопировали необходимые новые кадры. Благодаря данной возможности файл такого типа может содержать не только полную версию фильма высокого качества, но и упрощенную особым образом копию для компьютеров со слабой производительностью, а также ролик с рекламой, который представлял бы собой отрывок из полной версии. И все это совершенно не требует увеличения объема памяти по сравнению с полной копией.

В последнее время широкое распространение получают программы для сжатия видеоизображений, которые допускают некоторые искажения с целью увеличения степени сжатия.

MPEG (Motion Picture Expert Group) – наиболее известный стандарт подобного класса, разработанный Комитетом международной организации ISO/IEC (International Standards Organization/International Electrotechnical Commission) по стандартам высококачественного сжатия движущихся изображений, который был основан в 1988 году, и к тому же сейчас он постоянно развивается. Их методы сложны для понимания и основаны на достаточно сложной математике. Расскажем лишь об общих принципах, за счет которых сжимается видеоизображение. Сначала, сигнал, который обрабатывается из RGB-представления с равноправными компонентами, преобразуется в яркость и две координаты цветности. Эксперименты показывают, что цветовые компоненты не очень важны для восприятия, и их можно сократить вдвое. Кроме этого, здесь происходят специальные математические преобразования (дискретно-косинусное преобразование), которые делают изображение несколько грубым в мелких деталях. И снова из экспериментов следует, что если воспринимать изображение субъективно, то на нем эти преобразования практически не сказывается. После этого особыми методами устраняется значительный объем информации, который связан со слабыми отличиями между соседними кадрами. Данные, которые получаются в результате всех описанных действий, дополнительно сжимаются общепринятыми способами, похожими на то, как это осуществляется при файловой архивации.

В последние годы наибольшее распространение получила технология, которая называется DivX (Digital Video Express). Благодаря ей удалось достичь степени сжатия, которая позволила вместить запись полнометражного фильма в хорошем качестве на один компакт-диск, сжать 4,7 Гб DVD-фильма до 650 Мб.

Одни из наиболее популярных программ, предназначенных для воспроизведения видеофайлов, позволяют использовать кодеки – замещаемые подсистемы сжатия и восстановления видеоданных.

При таком подходе адаптация новых технологий проходит без каких-либо трудностей, как только те вошли в общий доступ. Замещаемые кодеки полезны как для обычных пользователей, так и для разработчиков программного обеспечения. Тем не менее, широкое разнообразие кодеков доставляет некоторые сложности для производителей видеопродукции. Нередко, чтобы выйти из создавшегося положения, нужные кодеки передают на компакт-диск с фильмами или даже поставляют видеоматериал в нескольких вариантах, таким образом, предоставляя возможность для выбора подходящий. Сейчас также широко на видеоплеерах распространяется автоматическое распознавание информации об отсутствующем кодеке, после обнаружении которого, программа сама загружает его из сети Интернет.

Заключение

Информация существует как отдельный основной всесторонний и неотделимый элемент материи. Любой материальный объект или процесс содержит информацию в виде различных состояний и передается от объекта к объекту в процессе их взаимодействия. У информации существует несколько определений, и все они рано или поздно нуждаются в изменениях, так как информационный поток постоянно пополняется новыми сведениями, научными открытиями, и его необходимо фиксировать для дальнейшего анализа изменений.

В общем и целом уровень развития отношений в обществе в большинстве случаев зависит от его информационной инфраструктуры. Развивается общественно-информационный прогресс, информация становится прямой производительной силой, и оказывает большую роль на качественные количественные показатели производства.

Роль информатизации социально-экономических отношений растет, и рост ее связан с большой потребностью в знаниях самого разнообразного характера. Количество информации увеличивается в случае изменения потребностей в обществе, которые приводят в итоге к бесконечному накоплению производственного потенциала и усовершенствования рабочих отношений.

Вследствие перехода российской экономики на рыночные отношения к уровню развития информационной инфраструктуры предъявляются новые требования, которые вытекают из необходимости информатизации различных областей трудовой деятельности, и, в первую очередь — экономической.

Современное общество все больше стремится к повышению эффективности экономических процессов, функционирование которых зависит оттого, есть ли достаточное количество информационных составляющих. Информация уже превратилась в отдельный ресурс, мотиватор производства качественного продукта, который занял основное место и в образовании ценника, и в бизнесе.

Список используемой литературы

1. Каймин В.А. Информатика: Учебник. -М.: ИНФРА-М, 2000.

2. Варфоломеев В.Н., «Программные средства офисного назначения. Практикум», M., MГУK, 2001.

3. Информатика . Базовый курс // Под ред. С.В. Симоновича. СПб., 2000.

4. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2003. - M.: Олма-пресс, 2003.

5. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователей . 7е изд., прераб. И доп. -М.: ИНФА - М, 2002.

6. Хелворсон М., Янг M., «Эффективная работа с Microsoft Office 2000», М., «Питер», 2001.

7. Каймин В.А. Информатика: Учебник. -М.: ИНФРА-М, 2000.

8. Громов Г.Р. Очерки информационной технологии. M.: Инфоарт, 2002.

9. Каймин В.А. Основы компьютерных технологий. -М.: Финансы и статистика, 2001.

10. Бекман И.Н. Информация, информатика и информационные технологии. Курс лекций. Москва, 2014.

11. Стратонович Р. Л. Теория информации. М.: Сов. радио, 1975.

12. Урсул А. Д. Проблема информации в современной науке. — М.: Наука, 1975.

13. Информация // Современный словарь иностранных слов. М.: Рус. яз., 1999.