Приёмы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но среди них можно выделить два основных направления.
- Метод FM (Frequency Modulation) основан та том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, т.е. являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальный устройства - аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом характерным для электронной музыки. В то же время данный метод копирования обеспечивает весьма компактный код, поэтому он нашёл применение ещё в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.
- Метод таблично волнового (Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. В заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментах. В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звучания. Поскольку в качестве образцов исполняются реальные звуки, то его качество получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.
Развитие аппаратной базы современных компьютеров параллельно с развитием программного обеспечения позволяет сегодня записывать и воспроизводить на компьютерах музыку и человеческую речь. Существуют два способа звукозаписи:
- цифровая запись, когда реальные звуковые волны преобразуются в цифровую информацию путем измерения звука тысячи раз в секунду;
- MIDI-запись, которая, вообще говоря, является не реальным звуком, а записью определенных команд-указаний (какие клавиши надо нажимать, например, на синтезаторе). MIDI-запись является электронным эквивалентом записи игры на фортепиано.
Для того чтобы воспользоваться первым указанным способом в компьютере должна быть звуковая карта (плата).
Реальные звуковые волны имеют весьма сложную форму и для получения их высококачественного цифрового представления требуется высокая частота квантования.
Звуковая плата преобразует звук в цифровую информацию путем измерения характеристики звука (уровень сигнала) несколько тысяч раз в секунду. То есть аналоговый (непрерывный) сигнал измеряется в тысячах точек, и получившиеся значения записываются в виде 0 и 1 в память компьютера. При воспроизведении звука специальное устройство на звуковой карте преобразует цифры в аналог звуковой волны. Хранение звука в виде цифровой записи занимает достаточно много места в памяти компьютера.
Число разрядов, используемое для создания цифрового звука, определяет качество звучания.
MIDI-запись была разработана в начале 80-х годов (MIDI - Musical Instrument Digital Interfase - интерфейс цифровых музыкальных инструментов). MIDI-информация представляет собой команды, а не звуковую волну. Эти команды - инструкции синтезатору. МIDI-команды гораздо удобнее для хранения музыкальной информации, чем цифровая запись. Однако для записи MIDI-команд вам потребуется устройство, имитирующее клавишный синтезатор, которое воспринимает МIDI-команды и при их получении может генерировать соответствующие звуки.
Представление видео.
В последнее время компьютер все чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей, с позволения сказать, работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов, а также многочисленные видеоигры. Более правомерно данным термином называть создание и редактирование такой информации с помощью компьютера.
Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные. В любительской киносъемке использовалась частота 16 кадров/сек., в профессиональной - 24.
Казалось бы, если проблемы кодирования статической графики и звука решены, то сохранить видеоизображение уже не составит труда. Но это только на первый взгляд, поскольку, как показывает разобранный выше пример, при использовании традиционных методов сохранения информации электронная версия фильма получится слишком большой. Достаточно очевидное усовершенствование состоит в том, чтобы первый кадр запомнить целиком (в литературе его принято называть ключевым), а в следующих сохранять лишь отличия от начального кадра (разностные кадры).
Принцип формирования разностного кадра поясняется рис.2, где продемонстрировано небольшое горизонтальное смещение прямоугольного объекта. Отчетливо видно, что при этом на всей площади кадра изменились всего 2 небольшие зоны: первая сзади объекта возвратилась к цвету фона, а на второй - перед ним, фон перекрасился в цвет объекта. Для разноцветных предметов произвольной формы эффект сохранится, хотя изобразить его будет заметно труднее.
Конечно, в фильме существует много ситуаций, связанных со сменой действия, когда первый кадр новой сцены настолько отличается от предыдущего, что его проще сделать ключевым, чем разностным. Может показаться, что в компьютерном фильме будет столько ключевых кадров, сколько новых ракурсов камеры. Тем не менее, их гораздо больше. Регулярное расположение подобных кадров в потоке позволяет пользователю оперативно начинать просмотр с любого места фильма: "если пользователь решил начать просмотр фильма с середины, вряд ли он захочет ждать, пока программа распаковки вычислит все разности с самого начала" Кроме того, указанная профилактическая мера позволяет эффективно восстановить изображение при любых сбоях или при "потере темпа" и пропуске отдельных кадров на медленных компьютерных системах.
Заметим, что в современных методах сохранения движущихся видеоизображений используются и другие типы кадров.
Существует множество различных форматов представления видеоданных. В среде Windows, например, уже более 10 лет применяется формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео). Суть AVI файлов состоит в хранении структур произвольных мультимедийных данных, каждая из которых имеет простой вид. Файл как таковой представляет собой единый блок, причем в него, как и в любой другой, могут быть вложены новые блоки. Заметим, что идентификатор блока определяет тип информации, которая хранится в блоке.
2) Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другомэлектронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п. Файловая система определяет формат содержимого и физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.
Практически всегда файлы на дисках объединяются в каталоги.
В простейшем случае все файлы на данном диске хранятся в одном каталоге. Такая одноуровневая схема использовалась в CP/M и в первой версии MS-DOS 1.0. Иерархическая файловая система со вложенными друг в друга каталогами впервые появилась в Multics, затем в UNIX.
Wiki.txt
Tornado.jpg
Notepad.exe
(Одноуровневая файловая система)
Каталоги на разных дисках могут образовывать несколько отдельных деревьев, как в DOS/Windows, или же объединяться в одно дерево, общее для всех дисков, как в UNIX-подобных системах.
C:
\Program files
\CDEx
\CDEx.exe
\CDEx.hlp
\mppenc.exe
\Мои документы
\Wiki.txt
\Tornado.jpg
D:
\Music
\ABBA
\1974 Waterloo
\1976 Arrival
\Money, Money, Money.ogg
\1977 The Album
(Иерархическая файловая система Windows/DOS)
В UNIX существует только один корневой каталог, а все остальные файлы и каталоги вложены в него. Чтобы получить доступ к файлам и каталогам на каком-нибудь диске, необходимо смонтировать этот диск командой mount. Например, чтобы открыть файлы на CD, нужно, говоря простым языком, сказать операционной системе: «возьми файловую систему на этом компакт-диске и покажи её в каталоге /mnt/cdrom». Все файлы и каталоги, находящиеся на CD, появятся в этом каталоге /mnt/cdrom, который называется точкой монтирования (англ. mount point).[2] В большинстве UNIX-подобных систем съёмные диски (дискеты и CD), флеш-накопители и другие внешние устройства хранения данных монтируют в каталог /mnt,/mount или /media. Unix и UNIX-подобные операционные системы также позволяет автоматически монтировать диски при загрузке операционной системы.
/usr
/bin
/arch
/ls
/raw
/lib
/libhistory.so.5.2
/libgpm.so.1
/home
/lost+found
/host.sh
/guest
/Pictures
/example.png
/Video
/matrix.avi
/news
/lost_ship.mpeg
(Иерархическая файловая система в Unix и UNIX-подобных операционных системах)
Обратите внимание на использование слешей в файловых системах Windows, UNIX и UNIX-подобных операционных системах (В Windows используется обратный слеш «\», а в UNIX и UNIX-подобных операционных системах простой слеш «/»)
Кроме того, следует отметить, что вышеописанная система позволяет монтировать не только файловые системы физических устройств, но и отдельные каталоги (параметр --bind) или, например, образ ISO (опция loop). Такие надстройки, как FUSE, позволяют также монтировать, например, целый каталог на FTP и ещё очень большое количество различных ресурсов.
Ещё более сложная структура применяется в NTFS и HFS. В этих файловых системах каждый файл представляет собой набор атрибутов. Атрибутами считаются не только традиционныетолько для чтения, системный, но и имя файла, размер и даже содержимое. Таким образом, для NTFS и HFS то, что хранится в файле, — это всего лишь один из его атрибутов.
Если следовать этой логике, один файл может содержать несколько вариантов содержимого. Таким образом, в одном файле можно хранить несколько версий одного документа, а также дополнительные данные (значок файла, связанная с файлом программа). Такая организация типична для HFS на Macintosh.
Билет №7
1) Логические операции. Логические схемы и выражения
Высказывание или суждение- это повествовательное предложение в котором, что то либо утверждается или отрицается. По поводу любого высказывания всегда истинно или ложно. Высказывания бывают общими, частными или единственными. Общее высказывание начинается со слов: все, всякий, каждый, ни один. Частные: некоторые, большинство. Во всех другие- единственными. Логические величины: понятия выражаемое словами истинами (true), ложь (false) истинность высказывание выражает через логические величины.
Логическая формула это простое или сложное высказывание.
Сложное высказывание строится из простых с помощью логических операций или связок конъюнкция и дизъюнкция. Результатом вычисления логического выражения является 1 или 0. Правила выполнения логических операций обычно отображается в таблицах которые называются таблицами истинности. Порядок выполнения действий операций определяется старшинством. В порядке убывания старшинства логический операции расположены так 1) отрицание, конъюнкция, дизъюнкция. На порядок влияют скобки которые задают приоритет. Не – инверсия () А А
0 1
1 0
Или - дизъюнкция (V) (сложение)
А В АVB
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
И- конъюнкция (˄) (логическое умножение)
Не основные логические операции.
Исключающее или сложение по модулю 2 А+В
Следование (импликация)
А->В
A B А->В
0 0 1
0 1 1
1 0 0
1 1 1
Эквивалентность А<=>
Логический синтез вычислительных схем. Рассмотрим логический синтез (создание) вычислительных схем на примере одноразрядного двоичного сумматора, имеющего два входа («a» и «b») и два выхода («S » и «P») и выполняющего операцию сложения в соответствии с заданной таблицей:
Где f1(a,b) = S – значение цифры суммы в данном разряде;
f2 (a,b) = P –цифра переноса в следующий (старший) разряд.
Согласно соотношению (2), можно записать:
; 
.
Логическая схема сумматора, реализующего полученную функцию, представлена на рис. 5. 1. Здесь изображены логические блоки в соответствии с международным стандартом:
Схема ИЛИ, реализующая операцию логического сложения;
Схема И, реализующая операцию логического умножения;
Схема НЕ, реализующая операцию
2) Total Commander - одна из наиболее популярных программ-оболочек для работы с операционной системой Windows. С её помощью осуществляется наиболее наглядная работа с файлами, каталогами, дисками.
Возможности TC
TC позволяет:
- наглядно изображать содержание каталогов на диске,
- изображать дерево каталогов,
- удобно копировать, переименовывать, пересылать, и удалять файлы,
- просматривать текстовые файлы, документы, сделанные с помощью различных редакторов текстов, архивные файлы, базы данных и таблицы табличных процессов,
- редактировать текстовые файлы,
- выполнять любые команды DOS,
- изменять атрибуты файлов и многое другое...
Содержание панелей TC
После запуска программы на экране появляется непосредственно сама оболочка TC. Она включает две панели, в которых отображается информация о соответствующих каталогах и файлах Оглавление каталога в панели
TC может выводить информацию об оглавлении каталога в двух формах: полной и краткой.
При полной форме выдачи информации справа от каждого имени файла выводится его размер в байтах, дата и время создания или последней модификации файла. Справа от имени подкаталога изображается <DIR>. В поле имени для родительского каталога изображается «...», а справа от этой надписи - <DIR>.
При краткой форме выдачи информации выводится только имя файла, но зато в панели помещается больше имен файлов. В нижней части панели, содержащей оглавление каталога, находится строка мини - статуса. Она содержит информацию о выделенном файле или о выбранной группе файлов.
Использование функциональных клавиш
F3 - Просмотр - просмотр файла (текст, графические файлы, базы данных, таблицы и др.)
F4 - Правка - редактирование файла, (встроенный редактор);
F5 - Копия - копирование файла. В запросе нужно указать, куда копировать файл. По умолчанию файл копируется в каталог, отображенный на другой панели.
F6 - Перемещение - переименование файла (каталога) или пересылка файла в другой каталог;
F7 - Создать каталог - создание подкаталога;
F8 – Удалить - удаление файлов, каталогов;
Alt+F4 - Выход из программы;