Цифровые технологии с каждым днем все больше наполняют мир вокруг нас, и этот процесс со временем ускоряется. В настоящее время в нашей повседневной жизни присутствует большое количество разнообразных цифровых устройств, каждое из которых обладает функциями и характеристиками, значение которых не всегда известно или понятно потребителю. Некоторые электронные устройства, ставшие в наше время довольно распространенными, а также компьютерные программы, остаются для потребителя чем-то вроде черного ящика, конструкция и принцип работы которого скрыты от глаз.
Бытовая аудиотехника, как и остальные устройства — которые постепенно и планомерно переходят на цифровые технологии — становится все более сложной, ее параметры все более запутанными, а принцип работы все менее понятным. Этот очерк не является универсальным руководством по цифровым аудио- и цифровым видеотехнологиям, но пытается донести до читателя основные идеи, теоретические и практические принципы, лежащие в основе современных цифровых технологий и устройств. Есть надежда, что содержащаяся здесь информация окажется полезной для читателя и обеспечит теоретическую основу, которую должны понять все активные аудиоэнтузиасты, понимающие, что возможно с цифровым оборудованием всех видов.
Информация
Во-первых, следует сказать, что все цифровые технологии основаны на методах кодирования и передачи информации. Рассмотрим подробнее цифровую информацию, единицы ее измерения, принципы кодирования и передачи цифровой информации.
Термин "информация" происходит от латинского informatio — объяснять, представлять, доводить до сведения.
Информацию можно классифицировать по-разному, и разные науки делают это по-разному. Философия, например, различает объективную и субъективную информацию. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создается людьми и отражает их взгляд на объективные явления.
В информатике аналоговая информация и цифровая информация рассматриваются отдельно. Это важно, поскольку человек, благодаря своим органам чувств, привык иметь дело с аналоговой информацией, в то время как компьютерные технологии, напротив, работают в основном с цифровой информацией.
Человек воспринимает информацию через свои органы чувств. Свет, звук, тепло — это энергетические сигналы, а вкус и запах — результат работы химических соединений, которые также являются энергетическими по своей природе. Человек постоянно испытывает энергетические воздействия и никогда не может дважды столкнуться с одной и той же их комбинацией. Никакие два листа на одном и том же дереве не бывают одинаково зелеными, и никакие два звука не бывают абсолютно одинаковыми — это аналоговая информация. Если мы дадим разным цветам цифры, а разным звукам — ноты, аналоговая информация может быть преобразована в цифровую.
Музыка, когда ее слушают, несет аналоговую информацию, но если мы записываем ее в ноты, она становится цифровой.
Разница между аналоговой и цифровой информацией заключается, прежде всего, в том, что аналоговая информация непрерывна, в то время как цифровая информация дискретна.
К цифровым устройствам относятся персональные компьютеры — они работают с информацией, хранящейся в цифровом виде, музыкальные проигрыватели, такие как лазерные компакт-диски, также являются цифровыми.
Единицы измерения цифровой информации
Бит — это наименьшая единица представления информации. Байт — это наименьшая единица обработки и передачи информации. Единица информации называется битом — сокращение от двоичного разряда.
«Цифровой Казахстан» «Что такое цифровые технологии?»(русс. версия)
В компьютерных технологиях бит соответствует физическому состоянию носителя данных: намагниченный — ненамагниченный, с отверстием — без отверстия. Одно состояние обозначается 0, а другое — 1. Выбор одного из двух возможных состояний также позволяет различать логическую истину и ложь. Последовательность битов может использоваться для кодирования текста, изображений, звуков или другой информации. Такой способ представления информации называется двоичным кодированием.
В информатике часто используемое значение называется байтом и равно 8 битам. Если бит — это выбор одной из двух возможностей, то байт — это 1 из 256 (2 8 ). Помимо байтов, для измерения количества информации используются и более крупные единицы измерения:
1 Кбайт (один килобайт) = 2 10 байт = 1024 байт;
1 Мбайт (один мегабайт) = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайт
1 Гбайт (один гигабайт) = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт.
Например, в книге 100 страниц; на каждой странице 35 строк, в каждой строке 50 символов. Объем информации, содержащейся в книге, рассчитывается следующим образом:
Одна страница содержит 35 × 50 = 1750 байт информации. Объем всей информации в книге (в различных единицах измерения):
1750 × 100 = 175 000 байт.
175 000 / 1024 = 170,8984 Кбайт.
170,8984 / 1024 = 0,166893 Мбайт.
3 Передача информации
Информация передается в виде сообщений от некоторого источника информации к ее получателю по каналу связи между ними. Источник посылает сообщение для передачи, которое кодируется в передаваемом сигнале. Этот сигнал передается по каналу связи. В результате на приемнике появляется сигнал, который декодируется и становится полученным сообщением. Во время передачи информации по каналам связи часто возникают помехи, вызывающие искажение и потерю информации.
Как цифровые технологии изменяют мир? / ПостНаука
Событие или явление может быть выражено разными способами, в разных алфавитах. Для более точной и экономичной передачи информации по каналам связи ее необходимо правильно закодировать.
Информация не может существовать без материального носителя, без передачи энергии. Кодированное сообщение принимает форму несущих сигналов, которые проходят через канал. Попадая в приемник, эти сигналы должны быть снова приведены в понятную форму декодером.
Совокупность устройств, предметов или объектов, предназначенных для передачи информации от одного, называемого источником, к другому, называемому приемником, называется информационным каналом, или каналом информации.
Примером может служить телефон. При телефонной передаче источником сообщения является говорящий. Кодирующее устройство, которое преобразует звуки слов в электрические импульсы, — это микрофон. Каналом, по которому передается информация, является телефонный провод. Часть трубки, которую вы прижимаете к уху, выполняет функцию декодирующего устройства (электрические сигналы преобразуются в звуки). Информация поступает на "принимающее устройство — ухо человека, находящегося на другом конце провода. Канал состоит из телефонов (оборудование), проводов (объекты) и оборудования обмена (устройства). Особенностью этого информационного канала является то, что при получении информации в виде звуковых волн она преобразуется в электрические колебания и затем передается. Этот канал называется каналом преобразования информации. Но это пример аналоговой передачи информации.
Другим примером, но уже цифровой информации, является компьютер. Его отдельные цепи передают друг другу информацию с помощью сигналов. Компьютер — это устройство для преобразования информации (так же, как станок — устройство для преобразования металла), он не создает информацию из "ничего", он преобразует то, что вы в него вкладываете. Компьютер представляет собой информационный канал с преобразованием информации: информация поступает от внешних устройств (клавиатура, диск, микрофон), преобразуется во внутренний код и обрабатывается, преобразуется в форму, пригодную для приема внешним устройством вывода (монитор, печатающее устройство, колонки и т.д.) и передается им.
4 Кодирование и декодирование цифровой информации
Кодирование информации — это процесс формирования определенного представления информации. Информация осуществляет переход от своей первоначальной формы представления к форме, пригодной для хранения, передачи или обработки. Декодирование — это когда информация совершает обратный переход к своему первоначальному представлению информации.
В более узком смысле термин "кодирование" часто используется для обозначения перехода от одной формы представления к другой форме, более подходящей для хранения, передачи или обработки. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся остальная информация (звуки, изображения, показания приборов и т.д.) должна быть преобразована в числовую форму для обработки компьютером.
Как правило, вся информация в компьютере представлена нулями и единицами. Другими словами, компьютеры обычно работают в двоичной нотации, так как это значительно упрощает работу вычислительного оборудования. Каждое сообщение может быть закодировано двумя цифрами 0 и 1.
Инженеров привлек этот тип кодирования из-за его технической простоты — сигнал либо есть, либо его нет. Штаты легко различимы. Недостатком двоичного кодирования являются длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим количеством одинаковых элементов, чем с небольшим количеством сложных.