Вся остальная информация, как звуки, так и изображения, для обработки на компьютере
Обновлено: 02.07.2024
Компьютеры используют единицы и нули для представления всего. Посмотрите, как Кэтилин Мерри рассказывает об истории оцифровки.
Ваша жизнь полна данных. Пока вы едете на работу, вы можете слушать музыку, листать Твиттер, узнавать новости о погоде и делиться фотографиями кошек в Instagram. Вся эта цифровая информация, по сути, представляет собой последовательность нулей и единиц. Как этот [набор единиц и нулей] становится этим [изображением кота], или этим [твитом], или этой [звуковой волной]? Чтобы выяснить это, давайте изучим историю цифровых медиа и то, как далеко зашли компьютеры, используя только единицы и нули. Компьютеры получают, обрабатывают, представляют и хранят данные. Но как они это делают, просто используя электричество? В нашем онлайн-курсе «Как работают компьютеры» мы объясняем, что на базовом уровне компьютеры состоят из коммутаторов.
что соответствует числам в двоичном формате: единице и нулю. Каждое единичное или нулевое состояние в отдельном переключателе называется битом, который является наименьшим фрагментом данных, который может хранить компьютер. Поскольку на одной печатной плате можно разместить миллиарды переключателей, компьютеры могут использовать миллиарды битов для представления более сложных данных, таких как песни, текст и изображения. Но как информация преобразуется из физической формы в цифровые биты? За последние 25 лет аналоговые технологии музыки, игр и фильмов были оцифрованы. Эта старая электроника использует аналоговые сигналы, которые постоянно меняются, чтобы представить данные, которые они отправляли. В старых вещательных телевизорах для представления звука и изображения использовался сигнал с переменной высотой волны.
Но из-за вариаций этих волн небольшие помехи могут вызывать статические помехи. [STATIC BUZZING] Чтобы уменьшить помехи, компьютеры могут представлять мультимедиа в числовом формате, преобразовывая эти волны в биты данных. Это уменьшает помехи и приводит к лучшему качеству звука и изображения. Позже в этом курсе вы узнаете больше о вычислении мультимедиа и представлении данных. Вы будете участвовать в таких мероприятиях, как создание собственных фильтров изображений и расшифровка сообщений. Но сначала подумайте о том, как данные оживают для вас каждый день. Подумайте о телефонах, ноутбуках, телевизорах, радиоприемниках и других компьютерах, которые вас окружают, и поделитесь в комментариях одним или двумя примерами данных, которые вы видите в своей повседневной жизни.
Поделиться этой публикацией
В наши дни наша жизнь чрезвычайно насыщена данными: все, что мы видим и слышим с компьютера, состоит из данных. Например, сегодня по дороге на работу я слушал музыку, просматривая свою ленту в Twitter и фотографию кота моего друга в Instagram. Все эти вещи — музыка, текст и фотографии — по сути просто последовательность единиц и нулей. На самом базовом уровне это то, из чего состоит вся цифровая информация.
Как же единицы и нули становятся музыкой, сообщениями в социальных сетях или изображениями кошек? Чтобы начать отвечать на этот вопрос, я совершу краткий экскурс в историю и значение данных и цифровых медиа, чтобы дать вам представление о том, как далеко мы зашли с помощью простых единиц и нулей.
Работа компьютера
Компьютеры были созданы для обработки данных и превращения их в информацию. Информация тесно связана с данными; главное отличие состоит в том, что данные — это формализованное представление чего-то, что при заданном контексте или при анализе становится информацией. Таким образом, данные — более абстрактный термин, чем информация.
В этом курсе мы в основном занимаемся тем, как компьютеры представляют данные, а не тем, как компьютеры обрабатывают и создают информацию. Это важное различие, так как цель этого курса — помочь вам понять формализации и коды, которые компьютеры используют для воплощения данных в жизнь. По сути, вы научитесь понимать вещи с точки зрения компьютера — то, что вы видите, слышите и принимаете как должное в повседневной жизни. Эти знания очень важны для многих аспектов теории информатики.
Хотите продолжать
учиться?
Представление данных в вычислениях: оживление данных
Компьютер предназначен для выполнения ряда операций с данными: + получения данных + хранения данных + обработки данных + представления данных
Все это происходит внутри компьютера. Так как же компьютеры получают, хранят, обрабатывают и представляют данные, просто используя электричество? В нашем курсе Как работают компьютеры мы объясняем, что компьютеры состоят из ряда переключателей, которые могут быть включены или выключены, и эти состояния соответствуют двоичному представлению 1 (включено) и 0 (выключено). . Электрический ток протекает через переключатели, и если вы добавите больше переключателей, вы получите больше единиц и нулей. Вот пример того, как это работает:
Каждое состояние 1 (включено) или 0 (выключено) в отдельном переключателе называется битом. Это наименьший фрагмент данных, который может хранить компьютер.Если вы используете больше переключателей, вы получаете больше битов; с большим количеством битов вы можете представлять более сложные данные, такие как музыка, текст и изображение, о которых я говорил ранее. Миллиарды переключателей умещаются на одной печатной плате, и компьютеры оживляют данные, работая с этими битами.
В ходе этого курса мы рассмотрим процессы, которые компьютеры используют для преобразования этих битов в то, что вы можете видеть и слышать. Первый шаг — понять, как информация преобразуется из физического формата в цифровой, который может быть представлен битами. Этот процесс преобразования называется оцифровкой.
Оцифровка
Чтобы понять цифровизацию, давайте посмотрим, насколько технологии развились за последние 25 лет. Мультимедийные технологии и Интернет превратили нас в цифровую культуру. Например, вот технология, которая была популярна 25 лет назад, в 1993 году, по сравнению с современными технологиями:
Сегодня большинство видов средств массовой информации, телевидения, музыкальных записей и фильмов производятся и распространяются в цифровом формате, и теперь они сливаются с Интернетом и Всемирной паутиной, создавая цифровой медиапространство, с которым мы сталкиваемся каждый день. Вот несколько интересных фактов об оцифровке медиа:
- Почти вся музыка, когда-либо записанная людьми, теперь оцифрована.
- В 2011 году Amazon начала продавать больше цифровых книг, чем печатных.
- В 1986 году 99,2 % емкости хранения информации в мире были аналоговыми; 21 год спустя, в 2007 году, 94 % из них были цифровыми.
На рисунках выше примеры популярных технологий 1993 года представлены в аналоговом виде, а примеры 2018 года — в цифровом. Мы рассмотрим различия между аналоговым и цифровым более подробно позже. А пока, чтобы объяснить, как продвигалась оцифровка с 1993 года по сегодняшний день, я дам вам краткий обзор аналоговых и цифровых технологий.
Аналоговая электроника, как и примеры 1993 года, использует аналоговые сигналы. Вы можете представить аналоговые сигналы похожими на линию температуры на ртутном термометре: линия постоянно меняется, чтобы указать температуру.
Как и эта линия ртутного термометра, аналоговые сигналы могут принимать непрерывный диапазон значений для представления данных, и этот диапазон можно визуализировать. С другой стороны, цифровой термометр показывает значения прерывистыми шагами, например, десятыми долями градуса.
Другим примером служат старые вещательные телевизоры: в этих телевизорах для представления звуков и изображений используется сигнал с непрерывно изменяющейся волной.
Поскольку вариации этих волн очень малы, их форма может быть нарушена интерференцией, которая вызывает такие явления, как статический звук и визуальные эффекты снега. Чтобы уменьшить помехи, компьютеры могут преобразовывать волны в единицы и нули (или биты) как отдельные фрагменты данных. Использование битов вместо форм волны снижает влияние помех и приводит к лучшему качеству звука и изображения. Таким образом, компьютеры представляют мультимедиа в числовом формате, и это оказывает большое и растущее влияние на то, что мы видим и слышим в повседневной жизни.
На этой неделе мы углубимся в математику и основные вычислительные процессы, лежащие в основе вычислений мультимедиа и представления данных.
Активность: ежедневные данные
Теперь, когда вы увидели несколько примеров того, как представляются данные, подумайте о данных, которые каждый день оживают для вас с помощью вашего телефона, ноутбука или настольного компьютера, а также всех других компьютеров вокруг вас, например цифровых дисплеев на вашем компьютере. ежедневная поездка на поезде, умный телевизор дома или цифровое радио в машине.
Выберите один или два примера данных, которые вы видите в своей повседневной жизни, и поделитесь ими в комментариях.
Мультимедиа – это термин, используемый для описания двух или более типов мультимедиа, объединенных в один пакет. Обычно это сочетание некоторых или всех следующих элементов: видео, звук, анимация, текст и изображения. Мультимедиа дает пользователю возможность влиять на подачу материала. Выбор и манипулирование различными аспектами презентационного материала является интерактивным аспектом мультимедийной презентации. Интерактивные функции могут варьироваться от функции вопросов и ответов до выбора из меню определенных тем или аспектов презентации. Одно применение мультимедиа, например, предполагает предоставление пользователю сценария «что, если», в котором выбор, который делает пользователь, влияет на результат презентации. Это дает пользователю определенную степень контроля, мало чем отличающуюся от режиссуры кинофильма и возможности вносить изменения в сюжет на различных этапах.
ВИДЫ МЕДИА
В мультимедийных презентациях используются определенные типы медиа, от простых до сложных визуальных и звуковых устройств. Мультимедийные компоненты делятся на:
- Текст.Это относится к письменным документам, словам, встречающимся в раздаточных материалах, презентациях в формате PowerPoint, веб-сайтам и отчетам. Один из самых простых типов медиа. Текст также используется для передачи большей части информации и появляется в сочетании с наглядными пособиями.
- Аудио. Это звуки, которые часто сопровождают визуальные презентации. Звук сам по себе может использоваться в радиопередачах или онлайн-аудиофайлах, но в мультимедийных презентациях звук используется как дополнительный носитель. Звуковые эффекты помогут сделать презентацию более запоминающейся, а прослушивание основных моментов информации поможет слушателям сосредоточиться.
- Неподвижные изображения. Фотографии, сделанные цифровыми или аналоговыми средствами, являются важной частью мультимедийной продукции. Удачно расположенные наглядные пособия могут ясно объяснять концепции.
- Анимация. Анимация – это движущаяся графика, сопровождаемая звуковыми эффектами.
- Видео. Видеоносители используются для распространения интервью, создания фильмов и публикации личных обновлений для передачи деловых сообщений. В настоящее время компании могут размещать видеоролики в Интернете или создавать компакт-диски для распространения в целях обучения внутри своей компании.
- Интерактивность. Новейшая форма мультимедиа, интерактивность, представляет собой компьютерный инструмент, который позволяет пользователям изучать различные части информации на своих условиях. Выделяя или выбирая ссылки и разделы, пользователи могут манипулировать информационной средой, изучая любые важные для них знания.
АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ НОСИТЕЛИ
Аналоговые носители сохраняют звуки, изображения и текст в неэлектронных формах. Сюда могут входить более традиционные типы носителей, такие как кассеты, пластинки и видеокассеты, которые используют волны для передачи информации. Аналоговое оборудование, как правило, более специализировано, чем цифровое. Аналоговые устройства используют магнитофоны, видеокамеры и старое воспроизводящее оборудование для редактирования своего содержимого.
Цифровые носители передают информацию, записанную в волнах, в более гибком формате, а именно в цифровом коде, который можно передавать на различные устройства, такие как компьютеры, интернет-системы, цифровые камеры и т. д. Для записи этих типов носителей используются сканеры, звуковые карты и средства сжатия видео. В настоящее время предприятия чаще всего используют цифровые носители в своих мультимедийных приложениях, таких как:
- Бухгалтерский учет и учет сотрудников
- CD для каталогов, записей и презентаций
- Интерактивные учебные занятия по инструментам для сотрудников, например веб-сайтам компании.
- Улучшение и разработка продукта с использованием различных компьютерных программ для проектирования.
- Презентации по продажам и другое общение с широкой аудиторией.
- Самостоятельные мультимедийные презентации, которые можно использовать в коммерческих целях.
МЕХАНИКА ЦИФРОВЫХ МУЛЬТИМЕДИА
Компакт-диск и его преемник, DVD-ROM, хранят данные в форме двоичного кода. Двоичный код наносится на диски в процессе штамповки, при котором на поверхность диска вдавливаются площадки (плоские участки, обозначающие ноль в двоичном коде) и углубления (ямки, обозначающие единицу в двоичном коде). Когда диски помещаются в проигрыватель или дисковод компьютера, проигрывающий механизм вращает диск и освещает поверхность диска лазерным лучом. Отраженные световые узоры, вызванные рельефными данными, содержащимися на поверхности диска, затем декодируются устройством чтения/проигрывания и преобразуются обратно в аудио и видео. Емкость диска CDROM составляет 635 мегабайт, а емкость диска DVD-ROM может достигать 5,2 гигабайта. Поскольку звук, графика и другие изображения занимают значительно больше места для данных, чем только текст, увеличенная емкость дисков CD-ROM и DVD-ROM сыграла неотъемлемую роль в распространении мультимедиа. Прочность, портативность и относительно низкая стоимость производства дисков также играют решающую роль в их распространении. Хотя формат постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) по-прежнему является наиболее распространенным как для компакт-дисков, так и для DVD-дисков, сегодня широко доступны записывающие дисководы, позволяющие пользователям «прожигать» данные (записывать, стирать и/или перезаписывать данные) на диск на свои собственные.
МУЛЬТИМЕДИА
Мультимедиа – это термин, относящийся к цифровым интерактивным мультимедийным программам, новейшему типу мультимедиа, который чаще всего можно найти в Интернете на веб-сайтах компаний или в социальных сетях. Мультимедиа включает в себя сочетание звука, изображений, анимации и видео со встроенной интерактивностью, так что пользователи, указывая и щелкая, могут получить доступ к онлайн-информации по своему желанию. Rich Media из-за использования видео и анимации может быть построена в двух разных форматах. Первый тип является загружаемым, что означает, что пользователи Интернета могут загрузить презентацию и просмотреть ее с помощью собственного медиаплеера, такого как Apple Quick-Time, Microsoft Media Player или Real Network Real-Player.Второй тип мультимедиа встроен в веб-сайт, а это означает, что его не нужно загружать, доступ к нему есть только у онлайн-пользователя. Это влечет за собой дополнительные расходы со стороны производителя, но облегчает пользователям беспрепятственный интерактивный опыт.
По мере расширения использования мультимедийных материалов растут и преимущества, и сложности. Все больше и больше компаний используют мультимедийные материалы в качестве маркетинговых инструментов и учебных программ. Однако загружаемые мультимедийные файлы зависят от их формата, и при передаче мультимедийных файлов с одного проигрывателя на другой могут возникнуть проблемы. Анимации и аудиофайлы могут воспроизводиться по-разному в разных медиаплеерах. Успешная мультимедийная презентация будет интересной, информативной и легкодоступной для любого пользователя.
ГИПЕРМЕДИА
Гипермедиа, используемые в мультимедийных онлайн-презентациях, таких как мультимедийные материалы, относятся к гиперссылкам, встроенным в визуальные медиа. Когда клиент или сотрудник щелкает ссылку на веб-сайте, чтобы узнать больше о предмете или выбрать определенный вариант, это пример гипермедиа. Он идеально подходит в качестве инструмента для размещения информации на соответствующих уровнях, предоставляя пользователям знания по соответствующим частям.
Эти типы нелинейного взаимодействия становятся все более распространенными в деловом мире. Поскольку все больше людей во всем мире получают доступ к гипермедиа, компании начинают разрабатывать мультимедийные презентации, чтобы рассказать о своем видении, возможностях, аутсорсинговом обучении и обновлениях.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МУЛЬТИМЕДИА
Мультимедийные устройства имеют почти бесчисленное множество приложений. Они используются в домашних развлекательных системах и могут быть чрезвычайно мощными образовательными инструментами. Педагоги, например, проявили исключительную изобретательность в сочетании некоторых захватывающих элементов видеоигр
приложения с избранными функциями учебного материала. Таким образом, была создана концепция «развлечения». Целью использования мультимедийного образовательно-развлекательного подхода является развлечение пользователя настолько эффективно, чтобы пользователь не осознавал, что он или она действительно учится в процессе.
Мультимедиа также может предлагать важные услуги в деловом мире. В то время как информация, безусловно, может быть адекватно передана с помощью единственного использования неподвижных изображений, видео, фильмов, аудио или текста, мультимедиа потенциально увеличивает степень эффективности, в немалой степени из-за добавленной развлекательной ценности и степени, в которой зрители чувствуют себя часть действия. Такие преимущества не могут быть легко сопоставлены с применением единственной среды. Эффективность обучения, продажи, информирования, развлечения, продвижения и презентации зависит от одного фактора: способности представляемого материала удерживать внимание желаемой аудитории. Динамическая мультимедийная презентация обычно может быть более эффективной, чем предыдущие методы, для выполнения этой задачи с аудиторией, которая выросла на телевидении и в кино. Компьютеризированная мультимедийная презентация предлагает дополнительное преимущество экономичной гибкости, позволяя легко редактировать основные материалы, чтобы адаптировать их к конкретной целевой аудитории.
Обучение, информационные и рекламные материалы, презентации по продажам и дисплеи в точках продаж, которые позволяют взаимодействовать с клиентами и общаться как внутри организации, так и за ее пределами, — все это распространенные приложения мультимедиа в деловом мире. Мультимедийные презентации для многих таких приложений могут быть очень портативными, особенно в случае CD-ROM, DVD-ROM и видеокассет. Оборудование, необходимое для создания этих презентаций, относительно обычное или легкодоступное по иным причинам.
Возможно, авангардным применением мультимедиа является виртуальная реальность, комбинация видео, стерео и компьютерной графики, которая пытается создать интерактивную трехмерную среду, погружающую пользователя в симуляцию. Виртуальная реальность используется в самых разных практических целях: для обучения военнослужащих, оптимизации процессов производства и архитектурного проектирования, для создания симулированных испытательных сред для промышленности и в качестве формы общественного развлечения.
Однако следует помнить, что даже при отображении в высокотехнологичном мультимедийном формате неэффективная презентация остается неэффективной презентацией. Следует оставаться сосредоточенным на передаваемом сообщении, формируя выбор и использование материалов в соответствии с этим сообщением.
СМОТРИ ТАКЖЕ Управление технологиями; Методы проведения обучения
БИБЛИОГРАФИЯ
Ли, Ниан-Зе и Марк С. Дрю. Основы мультимедиа. Нью-Йорк: Prentice Hall, 2003.
Майер, Ричард Э. Мультимедийное обучение. Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 2001.
Звуковая карта позволяет компьютеру создавать и записывать настоящий высококачественный звук. См. другие изображения компьютерного оборудования.
До изобретения звуковой карты ПК мог издавать только один звук — гудок.Хотя компьютер мог изменить частоту и продолжительность звукового сигнала, он не мог изменить громкость или создать другие звуки.
Сначала звуковой сигнал действовал в основном как сигнал или предупреждение. Позже разработчики создали музыку для самых ранних компьютерных игр, используя гудки разной высоты и длины. Эта музыка не была особенно реалистичной — вы можете услышать образцы некоторых из этих саундтреков в Crossfire Designs.
К счастью, звуковые возможности компьютеров значительно расширились в 1980-х годах, когда несколько производителей представили дополнительные карты, предназначенные для управления звуком. Теперь компьютер со звуковой картой может делать гораздо больше, чем просто подавать звуковой сигнал. Он может воспроизводить 3-D звук для игр или воспроизводить объемный звук для DVD. Он также может захватывать и записывать звук с внешних источников.
В этой статье вы узнаете, как звуковая карта позволяет компьютеру создавать и записывать настоящий высококачественный звук.
Аналоговый и цифровой
Звуки и компьютерные данные принципиально разные. Звуки аналоговые — они состоят из волн, проходящих через материю. Люди слышат звуки, когда эти волны физически вибрируют их барабанные перепонки. Однако компьютеры общаются в цифровом виде, используя электрические импульсы, которые представляют 0 и 1 с. Как и графическая карта, звуковая карта преобразует цифровую информацию компьютера в аналоговую информацию внешнего мира.
Звук состоит из волн, проходящих через среду, например воздух или воду.
Самая простая звуковая карта представляет собой печатную плату, на которой используются четыре компонента для преобразования аналоговой и цифровой информации:
- Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП)
- Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)
- Интерфейс ISA или PCI для подключения карты к материнской плате
- Входные и выходные разъемы для микрофона и динамиков.
Вместо отдельных АЦП и ЦАП в некоторых звуковых картах используется чип кодера/декодера, также называемый кодеком, который выполняет обе функции.
В следующем разделе мы рассмотрим аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразования, которые происходят на звуковой карте.
Одним из новейших достижений в технологии звуковых карт является , или Xtreme Fidelity, от производителя SoundBlaster Creative. Особенности:
- "Активная модальная архитектура", которая дает людям различные варианты звука для игр, отдыха или создания музыки.
- Цифровой сигнальный процессор (DSP) с 51 миллионом транзисторов
- Несколько обработчиков, каждый из которых выполняет определенные звуковые операции.
- 24-битный Crystallizer, устраняющий некоторые потери качества звука, характерные для 16-битной записи компакт-дисков.
ExtremeTech предлагает обширную статью с подробным описанием возможностей .
Представьте, что вы используете компьютер для записи собственного разговора. Во-первых, вы говорите в микрофон, который вы подключили к звуковой карте. АЦП преобразует аналоговые волны вашего голоса в цифровые данные, понятные компьютеру. Для этого он сэмплирует или оцифровывает звук, проводя точные измерения волны через частые промежутки времени.
Количество измерений в секунду, называемое частотой дискретизации, измеряется в кГц. Чем выше частота дискретизации карты, тем точнее реконструированная волна.
Если бы вы воспроизвели запись через динамики, ЦАП выполнил бы те же основные действия в обратном порядке. Благодаря точным измерениям и высокой частоте дискретизации восстановленный аналоговый сигнал может быть почти идентичен исходной звуковой волне.
Однако даже высокая частота дискретизации приводит к некоторому снижению качества звука. Физический процесс перемещения звука по проводам также может вызывать искажения. Производители используют два показателя для описания снижения качества звука:
- Общее гармоническое искажение (THD), выраженное в процентах.
- Отношение сигнал/шум (SNR), измеряется в децибелах.
И для THD, и для SNR меньшие значения указывают на лучшее качество. Некоторые карты также поддерживают цифровой ввод, что позволяет людям хранить цифровые записи без преобразования их в аналоговый формат.
Далее мы рассмотрим другие компоненты, обычно встречающиеся на звуковых картах, и то, что они делают.
Компьютеры и звуковые карты могут использовать несколько методов для создания звуков. Одним из них является синтез с частотной модуляцией (FM), при котором компьютер накладывает несколько звуковых волн, чтобы создать волны более сложной формы. Другим является синтез волновой таблицы, в котором используются сэмплы реальных инструментов для воспроизведения музыкальных звуков. Синтез волновой таблицы часто использует несколько сэмплов одного и того же инструмента, играемых с разной высотой звука, чтобы обеспечить более реалистичное звучание. В целом, синтез волновой таблицы обеспечивает более точное воспроизведение звука, чем синтез FM.
Другие компоненты звуковой карты
В дополнение к основным компонентам, необходимым для обработки звука, многие звуковые карты включают в себя дополнительное оборудование или соединения ввода/вывода, в том числе:
Цифровой сигнальный процессор (DSP). Подобно графическому процессору (GPU), DSP представляет собой специализированный микропроцессор. Он снимает часть нагрузки с процессора компьютера, выполняя вычисления для аналогового и цифрового преобразования. DSP могут обрабатывать несколько звуков или каналов одновременно. Звуковые карты, не имеющие собственного DSP, используют для обработки ЦП. Память: Как и графическая карта, звуковая карта может использовать собственную память для более быстрой обработки данных. Входные и выходные соединения: большинство звуковых карт имеют, как минимум, соединения для микрофона и динамиков. Некоторые включают в себя так много входных и выходных соединений, что у них есть коммутационная коробка, которая часто монтируется в один из отсеков для дисков, чтобы разместить их. Эти соединения включают:
- Подключение нескольких динамиков для трехмерного и объемного звука.
- Цифровой интерфейс Sony/Philips (S/PDIF), протокол передачи файлов для аудиоданных. Он использует коаксиальные или оптические соединения для ввода и вывода звуковой карты.
- Цифровой интерфейс музыкальных инструментов (MIDI), используемый для подключения синтезаторов или других электронных инструментов к их компьютерам.
- Подключения FireWire и USB, которые подключают цифровые аудио- или видеомагнитофоны к звуковой карте.
Дизайнеры игр используют трехмерный звук для создания динамичного динамичного звука, который меняется в зависимости от положения игрока в игре. Помимо использования звука с разных направлений, эта технология позволяет реалистично воспроизводить звук, проходящий вокруг или сквозь препятствия. Объемный звук также использует звук с нескольких направлений, но звук не меняется в зависимости от действий слушателя. Объемный звук часто используется в системах домашнего кинотеатра.
Как и графическая карта, звуковая карта использует программное обеспечение, помогающее ей взаимодействовать с приложениями и остальной частью компьютера. Это программное обеспечение включает драйверы карты, которые позволяют карте обмениваться данными с операционной системой. Он также включает в себя интерфейсы прикладных программ (API), которые представляют собой наборы правил или стандартов, упрощающих взаимодействие программного обеспечения с картой. К наиболее распространенным API относятся:
- Майкрософт: DirectSound
- Креатив: расширения для звуков окружающей среды (EAX) и Open AL
- Сенсаура: MacroFX
- QSound Labs: QSo
- Далее мы рассмотрим встроенную материнскую плату и варианты внешнего управления звуком.
Дизайнеры игр используют трехмерный звук для создания динамичного динамичного звука, который меняется в зависимости от положения игрока в игре. Помимо использования звука с разных направлений, эта технология позволяет реалистично воспроизводить звук, проходящий вокруг или сквозь препятствия. Объемный звук также использует звук с нескольких направлений, но звук не меняется в зависимости от действий слушателя. Объемный звук часто используется в системах домашнего кинотеатра.
Как и графическая карта, звуковая карта использует программное обеспечение, помогающее ей взаимодействовать с приложениями и остальной частью компьютера. Это программное обеспечение включает драйверы карты, которые позволяют карте обмениваться данными с операционной системой. Он также включает в себя интерфейсы прикладных программ (API), которые представляют собой наборы правил или стандартов, упрощающих взаимодействие программного обеспечения с картой. К наиболее распространенным API относятся:
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
обработка информации, получение, запись, организация, поиск, отображение и распространение информации. В последние годы этот термин часто применялся конкретно к компьютерным операциям.
В популярном использовании термин информация относится к фактам и мнениям, предоставленным и полученным в ходе повседневной жизни: человек получает информацию непосредственно от других живых существ, из средств массовой информации, из электронных банков данных, и от всевозможных наблюдаемых явлений в окружающей среде. Человек, использующий такие факты и мнения, генерирует больше информации, часть которой сообщается другим в ходе дискурса, в инструкциях, в письмах и документах, а также через другие средства массовой информации. Информация, организованная в соответствии с некоторыми логическими отношениями, называется совокупностью знаний, которые должны быть получены путем систематического воздействия или изучения. Применение знаний (или навыков) дает опыт, а дополнительные аналитические или основанные на опыте идеи, как говорят, составляют примеры мудрости. Использование термина информация не ограничивается исключительно ее передачей посредством естественного языка.Информация также регистрируется и передается с помощью искусства, мимики и жестов или таких других физических реакций, как дрожь. Более того, каждое живое существо наделено информацией в виде генетического кода. Эти информационные явления пронизывают физический и ментальный мир, и их разнообразие таково, что до сих пор бросало вызов всем попыткам единого определения информации.
Интерес к информационным явлениям резко возрос в 20 веке, и сегодня они являются объектами изучения в ряде дисциплин, включая философию, физику, биологию, лингвистику, информатику и информатику, электронную и коммуникационную инженерию, науку об управлении, и социальные науки. С коммерческой точки зрения индустрия информационных услуг стала одной из самых новых отраслей во всем мире. Почти все остальные отрасли — производство и обслуживание — все больше озабочены информацией и ее обработкой. Различные, хотя и часто пересекающиеся, точки зрения и явления в этих областях приводят к различным (а иногда и противоречивым) концепциям и «определениям» информации.
В этой статье затрагиваются такие понятия, связанные с обработкой информации. Рассматривая основные элементы обработки информации, он различает информацию в аналоговой и цифровой форме и описывает ее получение, запись, организацию, поиск, отображение и методы распространения. Отдельная статья, информационная система, посвящена методам организационного контроля и распространения информации.
Общие соображения
Основные понятия
Интерес к тому, как передается информация и как ее носители передают смысл, со времен досократических философов занимал область исследования, называемую семиотикой, изучением знаков и знаковых явлений. Знаки являются нередуцируемыми элементами коммуникации и носителями смысла. Американскому философу, математику и физику Чарльзу С. Пирсу приписывают указание на три измерения знаков, которые связаны соответственно с телом или средой знака, объектом, который знак обозначает, и интерпретантом или интерпретантом. толкование знака. Пирс признал, что фундаментальные отношения информации по существу триадны; напротив, все отношения физических наук сводятся к диадическим (бинарным) отношениям. Другой американский философ, Чарльз У. Моррис, назвал эти три знаковых измерения синтаксическим, семантическим и прагматическим — имена, под которыми они известны сегодня.
Информационные процессы выполняются информационными процессорами. Для данного информационного процессора, физического или биологического, токен — это объект, лишенный смысла, который процессор распознает как полностью отличный от других токенов. Группа таких уникальных токенов, распознаваемых процессором, составляет его основной «алфавит»; например, точка, тире и пробел составляют основной алфавит символов процессора азбуки Морзе. Объекты, несущие значение, представлены наборами токенов, называемых символами. Последние объединяются для формирования символьных выражений, которые являются входными данными или выходными данными информационных процессов и хранятся в памяти процессора.
Информационные процессоры — это компоненты информационной системы, представляющей собой класс конструкций. Абстрактная модель информационной системы включает четыре основных элемента: процессор, память, рецептор и эффектор (рис. 1). У процессора есть несколько функций: (1) выполнять элементарные информационные процессы над символьными выражениями, (2) временно хранить в кратковременной памяти процессора входные и выходные выражения, над которыми работают эти процессы и которые они генерируют, (3) планировать выполнение этих процессов и (4) изменять эту последовательность операций в соответствии с содержимым кратковременной памяти. В памяти хранятся символьные выражения, в том числе те, которые представляют составные информационные процессы, называемые программами. Два других компонента, рецептор и эффектор, представляют собой механизмы ввода и вывода, функции которых заключаются, соответственно, в получении символических выражений или стимулов из внешней среды для обработки процессором и в передаче обработанных структур обратно в окружающую среду.
Мощность этой абстрактной модели системы обработки информации обеспечивается способностью составляющих ее процессоров выполнять небольшое количество элементарных информационных процессов: чтение; сравнение; создание, изменение и наименование; копирование; хранение; и писать. Модель, представляющая широкий спектр таких систем, оказалась полезной для объяснения искусственных информационных систем, реализованных на последовательных информационных процессорах.
Поскольку было признано, что в природе информационные процессы не являются строго последовательными, с 1980 года все большее внимание уделяется изучению человеческого мозга как информационного процессора параллельного типа. Когнитивные науки, междисциплинарная область, занимающаяся изучением человеческого разума, внесли свой вклад в развитие нейрокомпьютеров, нового класса параллельных процессоров с распределенной информацией, которые имитируют функционирование человеческого мозга, включая его возможности самоконтроля. организация и обучение. Так называемые нейронные сети, представляющие собой математические модели, вдохновленные сетью нейронных цепей человеческого мозга, все чаще находят применение в таких областях, как распознавание образов, управление производственными процессами и финансами, а также во многих исследовательских дисциплинах.
Информация как ресурс и товар
В конце 20 века информация приобрела два основных утилитарных значения. С одной стороны, он считается экономическим ресурсом, наравне с другими ресурсами, такими как труд, материал и капитал. Эта точка зрения основана на доказательствах того, что обладание информацией, манипулирование ею и ее использование могут повысить рентабельность многих физических и когнитивных процессов. Рост активности обработки информации в промышленном производстве, а также в решении человеческих проблем был замечательным. Анализ одного из трех традиционных секторов экономики, сферы услуг, показывает резкий рост информационно-емкой деятельности с начала 20 века. К 1975 году на эти виды деятельности приходилось половина рабочей силы Соединенных Штатов.
Как индивидуальный и общественный ресурс, информация имеет некоторые интересные характеристики, которые отличают ее от традиционных представлений об экономических ресурсах. В отличие от других ресурсов, информация обширна, и ее ограничения, по-видимому, накладываются только временем и когнитивными способностями человека. Его экспансивность объясняется следующим: (1) он естественным образом распространяется, (2) он воспроизводится, а не потребляется посредством использования, и (3) им можно только делиться, а не обмениваться в транзакциях. В то же время информация сжимаема как синтаксически, так и семантически. В сочетании с его способностью заменять другие экономические ресурсы, его транспортабельностью на очень высоких скоростях и его способностью давать преимущества обладателю информации, эти характеристики лежат в основе таких социальных отраслей, как исследования, образование, издательское дело, маркетинг, и даже политика. Забота общества об экономии информационных ресурсов вышла за пределы традиционной области библиотек и архивов и теперь охватывает организационную, институциональную и государственную информацию под эгидой управления информационными ресурсами.
двоичные сигналы, цифровая связь, информационные технологии
Автомобиль выезжает из туннеля Сион-Маунт-Кармель в Национальном парке Сион, штат Юта. Предоставлено: Викисклад.
Наконец-то лето! Вы и ваша семья находитесь в путешествии по пересеченной местности. У вас включено радио, и вы все подпеваете своей любимой песне. Вы проезжаете тоннель, и музыка останавливается. Если вы слушаете местную радиостанцию, музыка станет статической, но если вы слушаете спутниковое радио, музыка полностью замолкнет. Радио, будь то спутник или эфир, передается в виде сигнала, который интерпретируется вашим устройством. Если вы слушаете спутниковое радио, сигнал будет цифровым, а если вы слушаете вещание или «эфирное» радио, то сигнал будет аналоговым. В следующих упражнениях мы больше узнаем об особенностях цифровых и аналоговых сигналов, моделируя, как эти два типа сигналов передаются и используются для хранения информации.
Аналоговый или обычный Цифровые сигналы
Цифровые и аналоговые сигналы передаются посредством электромагнитных волн. Изменения частоты и амплитуды создают музыку, которую вы слушаете, или изображения, которые вы видите на экране. Аналоговые сигналы состоят из непрерывных волн, которые могут иметь любые значения частоты и амплитуды. Эти волны бывают гладкими и изогнутыми. С другой стороны, цифровые сигналы состоят из точных значений единиц и нулей. Цифровые волны имеют ступенчатый вид.
Аналоговые сигналы подвержены искажениям, поскольку даже небольшие ошибки в амплитуде или частоте волны изменят исходный сигнал.Цифровые сигналы являются более надежной формой передачи информации, поскольку ошибка в значении амплитуды или частоты должна быть очень большой, чтобы вызвать переход к другому значению.
| Аналоговый | цифровой |
|---|---|
| Сигналы состоят из бесконечного числа возможных значений. | Сигналы состоят только из двух возможных значений: 0 или 1. |
| Звуковые сигналы могут плавно изменяться по громкости и высоте. | Сигнал переходит от одного значения к другому. |
Эти два типа сигналов используются для связи и отправки информации в различных формах, таких как радиопередача, текстовые сообщения, телефонные звонки, потоковое видео и видеоигры. Они также могут использоваться для хранения информации и данных. Хранилище данных используется крупными компаниями, такими как банки, для хранения записей. Частные лица также используют хранилище данных в личных целях, например для хранения файлов, фотографий, результатов игр и многого другого.
Узнайте больше о возможностях хранения данных в серии статей Science Friday, File Not Found .
Призраки в барабанах
Интерьер ленточной библиотеки StorageTek в NERSC. Предоставлено: Викисклад.
Упражнение 1: Моделирование сигнала связи
В этом упражнении учащиеся будут моделировать отправку аналоговых и цифровых сигналов, как в детской игре «телефон», но в форме копирования серии рисунков. Это упражнение моделирует ключевые различия между цифровыми и аналоговыми сигналами в их разрешении и точности сигнала. Учащиеся выполнят две симуляции: одну, имитирующую многократную передачу аналогового сигнала, и одну, имитирующую многократную передачу цифрового сигнала.
Аналоговые изображения состоят из закругленных линий, чтобы показать, что аналоговые волны могут иметь бесконечные значения.
Цифровые изображения состоят из прямых линий, которые следуют сеткам на раздаточном материале, показывая, как цифровые сигналы состоят из квантованных значений.
Материалы
— Черная ручка или маркер с тонким наконечником (учащимся не разрешается несколько попыток воссоздать изображение)
— Одна копия каждого из 5 цифровых и 5 аналоговых пришельцев на таблицу (по одному типу пришельцев на человека) со страниц чертежей моделирования сигналов связи
Настройка учителя
- Разбейтесь на группы по пять человек вокруг стола. (Пять – это количество инопланетян, представленное в наборе, а также предоставляет учащимся оптимальные возможности для рисования заданных инопланетян.)
Моделирование сигнала связи Указания для учащихся
Мы собираемся смоделировать обмен сообщениями во времени и на расстоянии. Это задание требует передачи бумаги от человека к человеку, чтобы каждый человек воспроизвел на ней рисунок, а затем передал его следующему человеку за вашим столом. Передача бумаги и воспроизведение рисунка имитируют время и пространство, по которым распространяются сигналы. В первой части задания мы будем моделировать аналоговые сигналы. Во второй части мы будем моделировать цифровые технологии.
- Разрежьте бумагу по пунктирной линии и склейте две половинки встык.
- В сетке справа от инопланетянина используйте ручку или маркер, чтобы максимально перерисовать изображение инопланетянина. Вам не разрешается стирать или исправлять свой рисунок. Вам будет дано две минуты, чтобы завершить рисунок.
Вопросы об активности
(Заполнить после аналогового и цифрового раундов)
Разверните свои рисунки инопланетян и посмотрите на изображения, нарисованные во время игры.
– Сравните исходное изображение с окончательным рисунком. Определите и опишите сходства и различия между двумя изображениями.
– Наблюдайте за развитием рисунков во время занятия. Определите и опишите, что изменилось во время каждого рисунка.
Примечание для учителя. В ходе аналогового моделирования учащиеся увидят, как крошечные изменения (искажения/шумы) в каждой копии изображения (сигнала) приводят к значительным искажениям конечного изображения после многократной передачи.
Сравнение аналогового и цифрового раундов
Сравните изображения из заданий 1-го и 2-го раундов.
– Какой раунд привел к более точному финальному жеребьевке? Подтвердите свой выбор доказательствами из упражнения.
Примечание для учителя. В моделировании цифрового раунда изображения инопланетян состоят из прямых линий, которые следуют сеткам на раздаточном материале, показывая, как цифровые сигналы состоят из квантованных или ограниченного числа значений. Когда учащиеся сравнивают изображения, переданные ими с помощью аналоговых и цифровых «сигналов», они заметят, что в изображении, переданном в цифровом виде, даже после многократной передачи мало искажений, в отличие от того, что они наблюдали, когда передавали изображение с помощью аналогового сигнала.
Предотвращение «цифрового темного века»
Задание 2. Сортировка цифровых и аналоговых сигналов
В этом упражнении учащиеся познакомятся с характеристиками цифровых и аналоговых сигналов и применят свои характеристики для выбора цифрового или аналогового хранилища для конкретного примера.
Материалы
Настройка учителя
- Разбейте учащихся на группы по три человека.
- Подготовьте и перемешайте набор карточек для каждой группы.
- Поделитесь критерием CER со студентами.
Указания для учащихся
- Рассортируйте изображения и утверждения по двум категориям: цифровые сигналы и аналоговые сигналы.
- Используйте отсортированные изображения и утверждения, чтобы направлять свои мысли при заполнении письменной подсказки.
Подсказка о написании
Какой тип сигнала вы бы предложили для записи очень подробной песни исчезающей птицы? Подтвердите свой выбор доказательствами из вашей карты. Используйте критерий «утверждения-доказательства-обоснование» (CER), чтобы помочь вам в написании.
Совместная программа преподавателей Science Friday 2019
Действие 3: Двоичное преобразование
В этом упражнении мы будем использовать двоичное кодирование для представления путей через ряд «высоких» и «низких» вариантов выбора, которые представляют, какой путь выбрать на логической карте. Учащиеся будут действовать как цифро-аналоговые преобразователи для декодирования двоичных импульсов и создания изображения путем преобразования импульсов в цветные пиксели.
Музыка, передаваемая в ваш автомобиль по спутниковому радио, и информация, хранящаяся в библиотеках данных, представляют собой цифровые сигналы, использующие двоичную систему. В двоичной системе есть только две цифры, 1 и 0. Значение или значение этих цифр может варьироваться. Например, они могут обозначать «истина» и «ложь», «включено» и «выключено» или «высокое» и «низкое».
На этом рисунке показано, как можно использовать двоичное кодирование для представления путей с помощью ряда «высоких» и «низких» вариантов. Следование двоичному коду укажет путь к логической карте и поможет найти нужные цвета.
«1» указывает на «высокий» путь, а «0» — на «низкий» путь. С помощью этой карты, называемой «картой логических ворот», двоичная последовательность 0 и 1 может указывать, когда «идти вверх» или «идти вниз», передавая путь на карте для «кодирования» для цвета. Например, используя приведенную выше логическую карту, 010 будет означать, что «0» идет вниз, «1» идет вверх, «0» идет вниз. Это будет кодировать зеленый цвет.
Теперь вы попробуете
Используйте эту таблицу, чтобы определить, какой цвет будет кодироваться числом 111?
Если вы закончили черным цветом, вы его получили!
Цифровые сигналы передаются на компьютеры в виде электронных сигналов, посылаемых в виде импульсов. Цифровое устройство интерпретирует напряжение каждого импульса как 0 или 1. На изображении ниже показан пример оцифрованной волны.
Используя этот график, где красные линии в верхней части представляют собой «1», а красные линии в нижней части представляют «0», вы можете видеть, что вся красная линия представляет собой последовательность единиц и нулей. вверху графика: 11001110111011.
Если бы нам нужно было использовать каждую группу из трех чисел, чтобы найти соответствующий цвет в таблице выше, мы бы использовали:
110 — розовый
011 — синий
101 — красный
Пояснения к пикселям
Большинство электронных устройств, таких как смартфоны, компьютеры и телевизоры, используют технологию жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев). Экран состоит из миллионов крошечных кусочков, называемых пикселями. Электронное устройство получает закодированную информацию в виде цифровых сигналов и использует электричество для управления цветом пикселей. Каждый крошечный пиксель просто меняет один цвет на другой в зависимости от электрического сигнала, но, поскольку пиксели настолько малы, что ваш глаз улавливает движение на общем изображении. Удивительным примером этого в природе являются чешуйки или «пиксели» на изображении крыла бабочки ниже и в этом классном видео.
Сложные узоры на крыльях мотылька состоят из отдельных клеток, которые выражают разные цвета. Предоставлено: Викисклад.
Как работает задание?
Каждому учащемуся назначается цифровой волновой график, как показано на рисунке ниже. Используя карту логических элементов, учащиеся будут декодировать сигнал в цвета пикселей для части мозаики.
Чтобы создать собственный мозаичный шедевр в классе, четыре класса дополняют панель большой фрески Post-it.
Фреска, созданная четырьмя классами, представляет собой сцену океана. Фото: Андреа ЛаРоса
Материалы
— Бумага формата Legal, разрезанная пополам по длине для этикеток с сеткой
— Восемь досок для плакатов размером 22×28 дюймов (рекомендуется использовать по две на класс):
— 2 стикера Post-it размером 2 дюйма:
— Примечание для преподавателей: из приведенных выше наборов получится полная мозаика с правильными цветами (154 стикера Post-it на плакат). Если стикеры Post-it недоступны, учащиеся могут раскрасить сетку маркерами.
Подготовка
Распечатайте бинарные последовательности учащихся и таблицы назначения сетки. Разрежьте эти листы по пунктирным линиям и дайте каждому учащемуся заданную последовательность и соответствующую таблицу сетки. Ваша установка должна выглядеть так:
Процедура для учащихся
Расшифровка: вы расшифруете 10-12 квадратов на сетке. Ниже приведен пример графа двоичной последовательности. Красная линия представляет собой цифровое представление сигнала. Используйте назначенный вам график сигнала и логическую карту, чтобы декодировать двоичную последовательность и цвет в таблице сетки. Прежде чем переходить к построению мозаики, уточните свои ответы у учителя.
Конструкция: получите количество и цвета стикеров для вашего участка мозаики. Поместите свои стикеры на соответствующие квадраты в сетке плакатной доски.
Совет учителю: создайте заранее размеченную доску для плакатов, чтобы помочь учащимся создать мозаику. Фото: Андреа ЛаРоса
Добавьте стикеры на сетку плаката в правильном порядке. При этом думайте о каждом квадрате на сетке как о пикселе, а о выборе цвета — как о результате обработки двоичного кода для получения правильного цвета!
— Что сделал ваш класс?
— Как вы думаете, можно ли создать руководство по двоичному коду для создания росписи?
Занятие 4: Моделирование сигнала и отражение двоичного преобразования
Материалы
Настройка учителя
- Поделитесь с учащимися раздаточным материалом «Имитация сигнала» и «Отражение двоичного преобразования» и критерием CER.
Подсказка о написании
— Используйте следующие таблицы, чтобы определить, какой тип сигнала, цифровой или аналоговый, является более надежным способом кодирования и передачи информации. Предоставьте три доказательства, подтверждающие ваше заявление, основанные на ваших выводах, полученных в ходе обучения по моделированию сигналов и бинарному преобразованию.
Читайте также: