Користувач:Mazdasource/Цифрова інформація в житті людини
Розглядаючи сутність інформації та її значимість в житті суспільства і окремої особистості, у багатьох джерелах прийнято цитувати відомі слова батька кібернетики Норберта Вінера: «Інформація – це інформація, а не енергія і не матерія». В цьому визначенні інформація становить окрему категорію поряд з енергією та матерією. Але, слід зазначити, що інформаційні процеси неможливі без використання цих двох субстанцій, які нерозривно пов'язані між собою. Необхідно звернути увагу на те, що на сьогоднішній день не існує загальноприйнятого та вичерпного тлумачення терміну «інформація». З латини «інформація» означає ознайомлення, роз'яснення, виклад; повідомлення про стан справ або діяльності; відомості про що-небудь.
Обговорювати данне питання будем за типовим планом:
- Як здійснюється кодування звукової інформації?
- Чому колір поданий в декількох палітрах?
- Як навчити комп’ютер грамоті?
- Як оцінити інформацію?
В інформатиці окремо розглядається аналогова інформація і цифрова. Це важливо, оскільки людина завдяки своїм органам почуттів, звикла мати справу з аналоговою інформацією, а обчислювальна техніка, навпаки, в основному, працює з цифровою інформацією. Людина сприймає інформацію за допомогою органів чуття. Світло, звук, тепло - це енергетичні сигнали, а смак і запах - це результат впливу хімічних сполук, в основі якого теж енергетична природа.
Завданням як аналогової, так і цифрової систем є відтворення звуку з максимальною якістю. Проте існують ряд перешкод для досягнення бажаного результату:
- Аналоговий рівень власних шумів, який залежить від ємності та індуктивності, що обмежують смугу пропускання системи, а також опору, що обмежує амплітуду.
- Цифровий шум квантизації, який залежить від частоти дискретизації, що обмежує смуги пропускання, а також розрядності, що обмежує динамічний діапазон.
Для досягнення вищої якості запису необхідні високоякісні компоненти, що збільшує загальну вартість обладнання.
Людина відчуває енергетичні впливу безперервно і може ніколи не зустрітися з однією і тією ж їх комбінацією двічі. Немає двох однакових зелених листків на одному дереві і двох абсолютно однакових звуків - це інформація аналогова. Якщо ж різним кольорам дати номери, а різним звукам - ноти, то аналогову інформацію можна перетворити на цифрову. Різниця між аналогової інформацією та цифровий, перш за все, в тому, що аналогова інформація безперервна, а цифрова дискретна. До цифровим пристроям відносяться персональні комп'ютери - вони працюють з інформацією, представленою в цифровій формі, цифровими є і музичні програвачі лазерних компакт дисків.
| Назва формату | Квантування, біт | Частота дискретизації, кГц | Число каналів | Швидкість потоку данних з диску, кбіт/с | Ступінь і тип компресії |
|---|---|---|---|---|---|
| CD | 16 | 44,1 | 2 | 1411,2 | 1:1 без втрат |
| Dolby Digital (AC3) | 16-24 | 48 | 6 | до 640 | ~12:1 з втратами |
| DTS | 20-24 | 48; 96 | до 8 | до 1536 | 3:1 з втратами |
| DVD-Audio | 16; 20; 24 | 44,1; 48; 88,2; 96 | 6 | 6912 | 1:1 без втрат |
| DVD-Audio | 16; 20; 24 | 176,4; 192 | 2 | 4608 | 1:1 без втрат |
| MP3 | 16-24 | до 48 | 2 | до 320 | ~11:1 з втратами |
| AAC | 16-24 | до 96 | до 48 | до 512 | з втратами |
| AAC+ (SBR) | 16-24 | до 48 | 2 | до 320 | з втратами |
| Ogg Vorbis | до 32 | до 192 | до 255 | до 500 | з втратами |
| WMA | до 24 | до 96 | до 2 | до 768 | 2:1, існує версія без втрат |
Існує два основних типи кольорових палітр - RGB і CMYK.
RGB (скорочено від англ. Red, Green, Blue — червоний, зелений, синій) — адитивна колірна модель, що описує спосіб синтезу кольору, за якою червоне, зелене та синє світло накладаються разом, змішуючись у різноманітні кольори. Широко застосовується в техніці, що відтворює зображення за допомогою випромінення світла.
У даній моделі колір кодуєтся градаціями складових каналів (Red, Green, Blue). Тому за збільшення величини градації котрогось каналу — зростає його інтенсивність під час синтезу. Кількість градацій кожного каналу залежить від розрядності бітового значення RGB. Зазвичай використовують 24-бітну модель, у котрій визначається по 8 біт на кожен канал, і тому кількість градацій дорівнює 256, що дозволяє закодувати 2563 = 16 777 216 кольорів.
Колірна модель RGB призначена сприймати, представляти та відображати зображення в електронних системах, таких як телебачення та комп'ютери, хоча її також застосовували у традиційній фотографії. Вже до електронного віку, модель RGB мала за собою серйозну теорію, засновану на сприйнятті кольорів людиною.
Типово приладами із RGB-входом є кольоровий телевізор і відеокамера, сканер і цифровий фотоапарат.
CMYK -(скорочено від англ. Cyan, Magenta, Yellow, BlacK color) — субтрактивна колірна модель, використовується у поліграфії, перш за все при багатофарбовому (повноколірному) друці. Вона застосовується у друкарських машинах і кольорових принтерах.
Українською перші три кольори називають так: блакитний, пурпуровий, жовтий; але професіонали мають на увазі ціан, маджента та жовтий (про значення K див. далі). Ці кольори візуально не ідентичні із загальноприйнятими назвами кольорів. Так, маджента — це лише один з пурпурових відтінків; жовтий і блакитний — абсолютно певні відтінки, а не цілі діапазони, як у веселці.
Кожен колір в CMYK описується сукупністю чотирьох чисел, які називають колірними координатами. Кожне з цих чисел є відсотком фарби даного кольору у складовій колірної комбінації. Приклад: для отримання темно-помаранчевого кольору слід змішати 30% фарби cyan, 45% фарби magenta, 80% фарби yellow і 5% кольори black. Цей колір можна записати таким чином: (30,45,80,5). Іноді користуються іншим позначенням: C30M45Y80K5.
Оскільки модель CMYK застосовують в основному в поліграфії при кольоровому друці, а папір і інші друкарські матеріали є поверхнями, що відображають світло, зручніше рахувати яку кількість світла (і кольори) відбилося від тієї або іншої поверхні, ніж скільки поглинається. Таким чином, якщо відняти з білого три первинні кольори, RGB, ми отримаємо трійку доповняльних кольорів CMY. «Субтрактивний» означає той, що «віднімається» — ми віднімаємо первинні кольори з білого. Модель CMYK забезпечує менше колірне охоплення, ніж адитивна модель RGB.
У сучасній машинній графіці використовуються десятки спеціалізованих форматів даних. Деякі з них розроблені окремими фірмами під конкретні програмні засоби, інші створені науково-дослідними установами, у більшій чи меншій мірі пов'язаними співпрацею з Міжнародною організацією стандартів (iso.org). Проте у повсякденній практиці зустрічається всього лише декілька.
Найпростіший формат — BMP (BitMaP, тобто бітова карта), який з'явився з першими версіями операційної системи Microsoft Windows. Він громіздкий, непрактичний. Аналогічним є формат ico для зображення у системі Windows так званих іконок — мініатюрних значків-логотипів програм.
Найповажнішим серед растрових форматів є TIFF (Tagged Image File Format), тобто структурований формат файлу зображення, і саме йому віддають перевагу професіонали. Він був розроблений досить давно, зазнав доповнень, модифікацій та вдосконалень, має велику кількість спеціалізованих варіантів та версій, орієнтованих на всілякі екзотичні галузі, наприклад космічну фотозйомку. Тому, щоб не втрапити у непорозуміння, бажано використовувати його найпростіший і найнадійніший варіант, без стиснення і втрати даних. Хоча при цьому створюються великі файли, які часом нелегко вмістити на носіях.
Для скорочення витрат на графіку було розроблено спеціальні форми стиснення файлів. Найвідоміші з них:
- JPG — базується на першому міжнародному стандарті для збереження зображень із деякою втратою якості JPEG (Joint Photographic Expert Group), що опублікований 1988-го року фахівцями Інституту Фраунтгофера; головним чином він призначений для фото, характерною рисою яких є плавні переходи напівтонів і розмиття чітких ліній;
- GIF — формат обміну графікою (Graphic Interchange Format), розроблений 1987-го року для мережі CompuServe; навпаки, призначений для малюнків з чіткими кольорами та контурами, і економія досягається частково за рахунок мінімізації палітри; а оскільки протягом 1994—2002 років компанія Unisys висувала претензії на алгоритми, які у ньому використовуються, то на заміну був запропонований наступний, досконаліший…
- PNG (Portable Network Graphic) — також орієнтований на малюнки з чіткими лініями, але не накладає обмежень на розміри палітри і базується на досконаліших загальнодоступних алгоритмах стиснення даних.
ASCII - (МФА: [ˈæski], акронім від назви Американський стандартний код для інформаційного обміну, англ. American Standard Code for Information Interchange) в обчислювальній техніці — система кодів, у якій числа від 0 до 127 включно поставлені у відповідність літерам, цифрам і символам пунктуації. Наприклад, 45 відповідає знаку переносу, а 65 — літері «А» великій. Перші 32 коди використовуються для керівних функцій, на зразок введення і стирання попереднього символу. Строго кажучи, ASCII — це семибітний код, а восьмий біт часто використовується для забезпечення відповідності чи додаткових символів. Такий 8-бітний варіант коду називають розширеним ASCII. Система широко використовується для зберігання тексту і передачі інформації між комп'ютерами.
При побудові розширень основної таблиці ASCII важливо використовувати узгоджений стандарт, щоб уникнути несумісності при поданні графічних символів. На жаль, цього так і не сталося при кодуванні букв російського (або взагалі кириличного) алфавіту для використання в електронній формі. Виникло кілька варіантів розширення основної таблиці ASCII з російськими (кириличними) буквами. Ситуація ускладнилася тим, що в СРСР (а потім в Росії, на Україні, в Білорусії і т.д.) вчасно не був прийнятий єдиний стандарт подібного розширення і кілька розширених кодових таблиць стали стандартом де-факто. Для уникнення проблем кодування національних алфавітів був створений промисловий стандарт, розроблений, щоб забезпечити цифрове представлення символів усіх писемностей світу та спеціальних символів - Юнікод
При роботі з інформацією можливі випадки, при яких для різних споживачів один і той же ресурс може мати різні виявлені ознаки і різну ступінь оцінки кожного з них. Так, наприклад, для одного споживача пропонований інформационний ресурс може виявитися абсолютно новим, надзвичайно актуальним і корисним матеріалом з точки зору отримання нових знань і їх використання на практиці. Інший же споживач з урахуванням ступеня його кваліфікації або в силу обставин, що склалися може не оцінити сенс міститься в тому ж матеріалі і не надати належного значення пропонованої інформації. Слід зазначити, що якість однієї і тієї ж інформації при реалізації різних цілей або видів діяльності (в техніці, метрології, економіці, соціології та ін.) По-різному. Відрізняються і набори параметрів (показників), та методики визначення якості інформації в різних предметних областях знань. Щоб правильно оцінити інформацію потрібно звернути увагу на:
- Актуальність: інформація має властивості старіння , так як вона схильна до впливу часу, отже, ІР мають певний "життєвий" термін.
- Достовірність (адекватність, істинність, істинність): вона повинна відображати реально існуючі об'єкти з необхідною точністю. А точність інформації характеризує ступінь наближення цієї інформації до реального стану об'єкту, що відображається, процесу, явища або навколишньої дійсності.
Джерело визначає походження ІР і може виступати в якості конкретної особи (фахівця, експерта), організації, зібрання документів (інформаційний центр, база даних, бібліотека, архів, фонд і т.д.), одиничної публікації в друкованому або електронному форматі (книга, журнальна стаття, енциклопедія, офіційні і наукові звіти, технологічна документація та ін.), а також в якості вимірювального датчика і т. д. Тематична приналежність відображає приналежність ІР до певної предметної області знань, що дозволяє проводити систематизацію та структуризацію ресурсів відповідно до класифікаційними ознаками об'єктів зберігання. Зміст визначає тематичну сутність подаються знань (тему, ідею, теорію, методику) в певній предметній області. Охоплення визначає, обмежує і визначає зміст або уточнює його. У конкретному сенсі охоплення можна розглядати як частину параметра зміст. Він ніби звужує і задає певні рамки змісту. Там, де вміст безмежно, охоплення є лімітуючим фактором.
Охоплення зазвичай характеризують об'ємом, повнотою і достатністю інформаційних ресурсів.
Обсяг - загальна кількість інформації з проблеми, доступної користувачеві.
Повнота - співвідношення між наявною інформацією з проблеми і тією інформацією, яка доступна користувачеві (тобто тією її частиною, яку він може отримати). Чим більше знань містить ІР по конкретній проблемі, тим вище ефективність використання цього ресурсу при подальшому його використанні споживачами з різним рівнем предметної підготовки.
Достатність визначається можливістю досягнення поставленої мети, при наявності доступної користувачеві даного ІР.
Спосіб фіксації інформації визначає тип носія інформації, а також способи її записи на нього і знімання (читання) інформації. Типи носіїв інформації в значній мірі визначають такі властивості ІР, як збереження в часі, доступність, можливість обробки, швидкість поширення і в результаті ефективність його використання.
Одна і та ж інформація, що відноситься до тієї чи іншої проблеми, може бути зафіксована на різних носіях і різними способами. При цьому можливо, що правильне зчитування і сприйняття інформації стає утрудненим або зовсім неможливим. Тому обмеження, що накладаються на перелік інформаційних носіїв, істотно впливають на вирішення всіх питань використання ІР та визначення інформаційної політики в області їх створення.
Слід відповісти, що інформація стає ресурсом тільки в тому випадку, якщо вона може бути передана між користувачами процесами, розподіленими в часі і просторі. В іншому випадку вона може використовуватися лише при вирішенні обмеженого кола завдань, а ефективність її використання знижується. З фіксацією інформації на той чи інший використовуваний для цього носій починається її рух в будь-якій системі комунікації (спілкування, взаємодії між людьми). Тому вибір носія і способу фіксації інформації на ньому надзвичайно важливий для всіх наступних етапів інформаційних технологій.