Кодирование информации

5. Кодирование звуковой информации.

Аналоговая  и цифровая информация

Физически звук представляет собой  волновые колебания давления в той  или иной среде. Каковы бы ни были физические характеристики колебаний, в данном случае важно то, что звук представляет собой нечто неделимое на части (непрерывное), пробегающее в пространстве и времени. Чтобы записать звук на какой-нибудь носитель можно соотнести  его уровень (силу) с какой-нибудь измеряемой характеристикой этого  носителя. Так, например, степень намагниченности  магнитной ленты в различных  ее местах зависит от особенностей звука, который на нее записывался. Намагниченность может непрерывно изменяться на протяжении ленты, подобно  тому, как параметры звука могут  меняться в воздухе. Т.е. магнитная  лента прекрасно справляется  с задачей хранения звука. И хранит его в так называемой аналоговой форме, когда значения изменяются непрерывно (плавно), что близко к естественному  звуку.

Но как хранить звук на компьютере. Здесь любая информация представлена в цифровой форме. Данные должны быть представлены числами, а, следовательно, информация в компьютере дискретна (разделена). Для того, чтобы записать звук на цифровой носитель информации (например, жесткий диск), его подвергают так называемой оцифровке, механизм которой заключается в измерении  параметров звука через определенные промежутки времени (очень малые).

Дискретизация и квантование

При преобразовании звуковой информации в цифровую форму ее подвергают дискретизации  и квантованию. Дискретизация заключается  в замерах величины аналогового  сигнала огромное множество раз  в секунду. Полученной величине аналогового  сигнала сопоставляется определенное значение из заранее выделенного  диапазона: 256 (8 бит) или 65536 (16 бит). Привидение в соответствие уровня сигнала определенной величине диапазона и есть квантование.

Понятно, что как бы часто мы не проводили измерения, все равно  часть информации будет теряться. Однако и понятно, что чем чаще мы проводим замеры, тем точнее будет  соответствовать цифровой звук своему аналоговому оригиналу.

Также, чем больше бит отведено под кодирование уровня сигнала (квантование), тем точнее соответствие.

С другой стороны, звук хорошего качества будет содержать больше данных и, следовательно, больше занимать места  на цифровом носителе информации.

В качестве примера можно привести такие расчеты. Для записи качественной музыки аналоговый звуковой сигнал измеряют более 44 000 раз в секунду и квантуют 2 байтами (16 бит дает диапазон из 65536 значений). Т.е. за одну секунду записывается 88 000 байт информации. Это равно (88 000 / 1024) примерно 86 Кбайт. Минута обойдется  уже в 5168 Кбайт (86*60), что немного  больше 5 Мб.[10]

Рис. 5 Звуковая информация

Заключение

Представление информации происходит в различных формах в  процессе восприятия окружающей среды  живыми организмами и человеком, в процессах обмена информацией  между человеком и человеком, человеком и компьютером, компьютером  и компьютером и так далее. Преобразование информации из одной  формы представления (знаковой системы) в другую называется кодированием.

Средством кодирования  служит таблица соответствия знаковых систем, которая устанавливает взаимно  однозначное соответствие между  знаками или группами знаков двух различных знаковых систем. В дальнейшем будет приведена такая таблица, которая устанавливает соответствие между графическими изображениями  знаков алфавита и их компьютерными  кодами.

В процессе обмена информацией  часто приходится производить операции кодирования и декодирования  информации. При вводе знака алфавита в компьютер путем нажатия  соответствующей клавиши на клавиатуре происходит кодирование знака, то есть преобразование его в компьютерный код. При выводе знака на экран  монитора или принтер происходит обратный процесс - декодирование, когда  из компьютерного кода знак преобразуется  в его графическое изображение. 

Список источников

1. Рябко, Б. Я. Основы современной криптографии для специалистов по информационным технологиям / Б. Я. Рябко, А. Н. Фионов. –  М.: Науч. мир, 2004.
2. Введение в криптографию. Новые мат. дисциплины: [учебник] / [В. В. Ященко, Н. П. Варновский, Ю. В. Нестеренко и др.]; под ред. В. В. Ященко. – СПб.: МЦНМО: Питер, 2001.
3. Бабаш, А. В. Криптография / Бабаш А. В., Шанкин Г. П.; под ред. В. П. Шерсюка, Э. А. Применко. - М.: Солон – Пресс, 2007.
4. Открытый класс [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.openclass.ru/(дата обращения 15.11.2012)
5. Кодирование информации [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Кодирование_информации(дата обращения 15.11.2012)
6. Способы кодирования информации [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.likt.ru/sposoby-kodirovaniya-informacii-2/(дата обращения 15.11.2012)
7. Кодирование текстовой информации [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://marklv.narod.ru/book/codir.htm(дата обращения 15.11.2012)
8. Кодирование числовой информации [Электронный ресурс] – режим доступа: http://academy.cross-kpk.ru/bank/2/003/HTML/d4_3.htm(дата обращения 15.11.2012)
9. Кодирование графической информации[Электронный ресурс] – режим доступа: http://informatikaiikt.narod.ru/predstavlenieinform4.html(дата обращения 15.11.2012)
10. Кодирование звуковой информации [Электронный ресурс] – режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Кодирование_звуковой_информации(дата обращения 15.11.2012)