정보화 시대의 핵심은 의심할 여지 없이 정보기술이고, 정보기술의 핵심은 정보 처리와 저장에 있다.
2. 1 데이터 표시
2.1..1정보, 숫자 및 문자를 나타냅니다
1. 정보 표시
데이터를 저장하는 논리 유닛에는 각각 "1" 및 "0" 에 해당하는 높은 전위와 낮은 전위의 두 가지 상태가 있습니다. 컴퓨터에서 잠재적인 상태가 하나의 정보 단위를 나타내는 경우 이진수는 두 개의 정보 단위를 나타낼 수 있습니다. 2 비트 이진수를 사용하는 경우 4 개의 정보 단위를 나타낼 수 있습니다. 3 자리 이진수를 사용하여 8 개의 정보 단위를 나타낼 수 있습니다. 이진수의 자릿수와 표현할 수 있는 정보 단위 사이에는 제곱관계가 있다. 즉, N 비트 이진수를 사용할 때 나타낼 수 있는 서로 다른 정보 단위의 수는 두 개입니다.
반면 18 개의 정보 단위를 나타내려면 몇 개의 이진수를 사용해야 합니까? 4 자리 이진수를 사용하는 경우 표현할 수 있는 정보 단위 수는16 입니다. 5 자리 이진수를 사용하는 경우 표현할 수 있는 정보는 32 단위입니다. 따라서 18 정보 단위의 데이터를 나타내려면 최소 5 개의 이진수가 필요합니다.
컴퓨터에 데이터를 저장할 때 8 비트 이진수를 저장 단위 또는 1 바이트로 취급하는 경우가 많습니다. 2 스토리지 용량 계산에 사용, 즉 1024 개 스토리지 장치를 1K 바이트라고 합니다. K (즉 1024 K) 개 저장 장치를 1M 바이트라고 합니다. M (즉 1024M) 메모리 장치를 1G 바이트라고 합니다.
2. 숫자 표현
십진수는 이진 형식으로 저장됩니다. 즉, 숫자 데이터를 저장합니다. 하나의 수치 데이터를 표현하려면 세 가지 문제를 해결해야 한다.
먼저 번호의 길이를 결정합니다. 수학에서 숫자의 길이는 일반적으로 10 진수로 표시되는 자릿수입니다. 예를 들어 258 은 3 자리, 124578 은 6 자리 등입니다. 컴퓨터에서 숫자의 길이는 이진 숫자의 수로 계산됩니다. 그러나 컴퓨터의 스토리지 용량은 종종 바이트로 측정되기 때문에 데이터 길이는 종종 바이트로 계산됩니다. 수학에서 숫자의 길이는 변화되어 가능한 한 많은 숫자를 쓴다는 점을 지적해야 한다. 컴퓨터에서 데이터의 길이가 수량에 따라 다를 경우 저장 또는 처리가 쉽지 않습니다. 따라서 같은 컴퓨터에서 데이터의 길이는 종종 균일하고 부족한 부분은' 0' 으로 채워진다.
둘째, 양수와 음수가 있습니다. 컴퓨터에서 숫자의 기호는 항상 가장 높은 유효 이진수로 표시됩니다. "0" 규칙은 양수를 나타내고 "1" 규칙은 음수를 나타내며 숫자 기호라고 합니다. 나머지는 숫자 값입니다. 일반적으로, 기계에 저장된 로고는 디지털화된 수를 기계수라고 하고, 기계 밖의 로고가 나타내는 수를 진수라고 한다. 한 숫자에 8 자리가 있는 경우 참 수는 (-0101100) b 이고 기계 번호는10/입니다.
그림 2.1..1시스템에 저장된 숫자
기계 번호가 나타내는 범위는 문자 길이와 데이터 유형에 의해 제한됩니다. 문자 길이와 데이터 유형을 결정하고 기계 수가 표현할 수 있는 범위를 결정합니다. 예를 들어, 정수는 최대 0111111 값이 127 을 초과하면 "넘침" 됩니다.
그리고 소수점의 표현이 나옵니다. 컴퓨터에서 숫자 데이터를 나타낼 때 항상 소수점 위치를 억제하여 저장 공간을 절약합니다. 억제된 소수점 위치는 고정되거나 가변적일 수 있습니다. 전자는 정점이라고 하고, 후자는 부동 소수점 숫자라고 한다.
1) 점 표시:
소수점 위치 규칙이 가장 낮은 자릿수 뒤에 있는 정수인 부분 정수는 정수를 나타내는 데 사용됩니다.
정수는 부호가 있는 유형과 부호가 없는 유형으로 구분됩니다. 부호 있는 정수의 경우 기호 비트는 가장 높은 유효 비트에 배치됩니다. 정수가 나타내는 숫자는 정확하지만 숫자의 범위는 제한되어 있다. 저장된 글자 길이에 따라 8, 16, 32 비트 등으로 나타낼 수 있습니다. 각각의 표현 범위는 표 2.1..1에 나와 있습니다.
표 2.1..1다른 숫자와 숫자의 표현 범위
부호 없는 정수의 범위는 이진 숫자로 표시됩니다. 부호 있는 정수의 표현 범위.
여덟；팔
16
32
부호있는 정수의 길이를 4 바이트로 확장하면 정수는 32767 에서 2 1 47483647 ≈ 0.21×10/kloc-까지 범위를 확장할 수 있습니다 하지만 숫자당 스토리지 공간도 두 배로 늘어났습니다.
소수점 자리, 즉 가장 높은 자리 앞에 소수점 위치를 합의하여 1 보다 작은 순수 소수를 나타냅니다.
십진수가 -0.6876 이면-0.10110000001/kloc 입니다
지정점 소수를 2 바이트 길이로 나타내는 경우 가장 낮은 비트의 가중치는 2- 15( 10-4 에서 10-5 사이) 로 소수점 이하 4 번부터 4 번까지 정확합니다 이러한 범위와 정확도는 일반 응용 프로그램에서도 요구를 충족하기가 어렵습니다. 더 크거나 작은 수를 나타내기 위해 부동 소수점 숫자로 표시됩니다.
2) 부동 소수점 표시 방법:
과학 계산에서 매우 크거나 작은 수를 나타내기 위해 실수를 "부동 소수점" 또는 "과학 표현" 으로 나타내고 "부동 소수점" 은 꼬리와 순서 코드 두 부분으로 구성됩니다. 예를 들어, 0.23456 은 꼬리 수이고, 5 는 순위 코드입니다.
부동 소수점 표시에서는 소수점의 위치가 부동하며 시퀀스 코드는 다른 값을 가질 수 있습니다. 컴퓨터가 소수점을 나타낼 수 있도록 지정 부동 소수점 숫자는 사양으로 작성해야 합니다. 즉, 꼬리수의 절대값이 0. 1 보다 작거나 1 보다 작기 때문에 소수점의 위치를 고유하게 지정합니다. 꼬리의 길이는 숫자의 정밀도에 영향을 주며, 그 기호는 숫자의 기호를 결정합니다. 부동 소수점 숫자의 코드는 수학의 지수와 같으며, 그 크기에 따라 숫자의 표현 범위가 결정됩니다.
마찬가지로 이진 정규화된 부동 소수점 숫자는 다음과 같이 표시됩니다.
여기서 는 꼬리수이고 앞의 ""는 숫자 기호를 나타냅니다. 계급 코드입니다. 앞의 ""는 계급 기호를 나타냅니다. 컴퓨터에 저장된 형식은 그림 2. 1.2 와 같습니다.
주문 코드 끝수
그림 2. 1.2 부동 소수점 숫자의 저장 형식
예를 들어, 꼬리는 8 자리, 랭크는 6 자리입니다. 이진수와 부동 소수점 숫자의 저장 형식은 그림 2. 1.3 에 나와 있습니다.
그림 2. 1.3 스토리지
3) 원본 코드, 보충 코드 및 보충 코드 표현
"소스 코드" 코딩 방법
위에서 설명한 점과 부동 소수점 표현은 모두 데이터의 첫 번째 자리로 숫자를 나타내는 기호이며, 숫자의 절대값 (꼬리와 순서 코드 포함) 은 다음 비트로 표시됩니다. 이 방법은 간단하고 이해하기 쉽지만 연산자는 덧셈과 뺄셈을 해야 하며, 플러스-마이너스 피연산자가 모두 있기 때문에, 소스 코드 연산에는 종종 많은 판단이 수반된다. 예를 들어, 두 숫자를 더하면 기호가 다르면 실제로는 빼야 합니다. 두 숫자를 빼면 기호가 다르면 실제로 더하는 방식입니다. 그 결과 산술 단위의 복잡성이 증가하고 계산 시간이 늘어납니다.
"보완" 및 "보완" 코딩 방법
음수는 어떻게 처리합니까? 그래서' 보코드',' 보코드' 등 코딩 방식을 제시했다. 보코드 연산의 주요 장점은 음수에 대한 적절한 처리를 통해 빼기를 덧셈으로 변환한다는 것이다. 합과 차이, 피연산자가 양수인지 음수인지 여부에 관계없이 모든 연산은 덧셈일 뿐이므로 덧셈과 뺄셈을 크게 단순화할 수 있습니다. 보코드 연산은 보통 보코드 연산을 통해 이루어진다. 따라서 전체 산술 연산에 대한 논의에는 숫자뿐만 아니라 코드 시스템 (원본, 역역, 보코드 등) 도 포함되어야 합니다. ).
3. 문자는 다음을 나타냅니다.
문자 인코딩은 문자, 구두점 등과 같은 숫자가 아닌 데이터를 나타내는 방법입니다. ) 플러스 일련의 이진 숫자, 약어 코딩. 26 자의 영문자를 나타내고, 5 개의 이진수로 26 자를 나타낼 수 있다. 그러나 각 영문자는 대/소문자를 구분하며 구두점과 기타 특수 기호 (예: $,#, @,&; ,+등. ). 모든 기호가 함께 계산될 때 항상 95 개의 서로 다른 문자가 표시됩니다. 가장 널리 사용되는 세 가지 인코딩 방법은 ASCII, ANSI 및 EBCDIC 이며 네 번째 인코딩 방법인 유니코드가 개발 중입니다.
1) ASCII (미국 정보 교환 표준 코드 정보 교환 코드) 가 가장 널리 사용됩니다. ASCII 코드로 인코딩된 파일을 ASCII 파일이라고 합니다. 표준 ASCII 인코딩은 7 개의 이진수를 사용하여 128 개의 기호를 나타냅니다 (영문 대/소문자, 구두점, 숫자 및 특수 제어 기호 포함).
2) ANSI (American national society) 인코딩은 8 자리 이진수를 사용하여 각 문자를 나타냅니다. 8 개의 이진수는 256 개의 정보 단위를 나타낼 수 있으므로 이 코드는 256 자, 기호 등을 인코딩할 수 있습니다. ANSI 로 시작하는 128 문자의 인코딩은 ASCII 정의와 동일하지만 가장 높은 비트에 0 을 추가합니다. 예를 들어 ASCII 인코딩에서는 문자 "a" 가 10000 1 으로 표시되고 ANSI 인코딩에서는 010000/kk 로 표시됩니다 ASCII 에서 128 자를 나타내는 것 외에도 ANSI 에는 저작권 기호, 파운드 기호, 외국어 문자 등과 같은 128 개의 기호가 있습니다.
3) EBCDIC (extended binary code 10 진수 exchange code) 은 IBM 이 메인프레임을 위해 개발한 8 비트 문자 코드입니다. EBCDIC 인코딩의 처음 128 자 중 EBCDIC 인코딩은 ASCII 또는 ANSI 인코딩과 다릅니다.
일반적으로 표준 ASCII 코드는 128 자를 정의하며 숫자, 문자, 구두점 및 특수 문자를 나타낼 수 있습니다. ANSI 코드는 모든 ASCII 코드가 나타내는 128 자 및 유럽 언어의 문자를 나타냅니다. EBCDIC 인코딩은 표준 문자 및 제어 코드를 나타냅니다. 그러나 옵션 문자 세트를 지원하는 인코딩 체계는 없으며 중국어 및 일본어와 같이 문자로 구성되지 않은 언어도 지원하지 않습니다.
4) 유니코드 인코딩은 16 비트 인코딩 집합으로 65,000 개 이상의 서로 다른 정보 단위를 나타낼 수 있습니다. 원칙적으로 유니코드는 현재 사용되거나 더 이상 사용되지 않는 언어의 문자를 나타낼 수 있습니다. 이 인코딩 방식은 문서에 중국어, 일본어, 영어 등 다른 언어가 필요할 수 있으므로 국제 비즈니스 및 커뮤니케이션에 유용합니다. 유니코드 인코딩도 소프트웨어 로컬라이제이션에 적합하므로 특정 국가에 맞게 소프트웨어를 수정할 수 있습니다. 또한 소프트웨어 개발자는 유니코드 인코딩을 사용하여 화면 프롬프트, 메뉴, 오류 메시지 프롬프트 등을 수정할 수 있습니다. 다른 나라의 언어와 문자에 적응하다.
2. 1.2 이미지 데이터 및 비디오 데이터 표현
두 가지 매우 다른 그래픽 인코딩 방법, 즉 비트맵 인코딩과 벡터 인코딩이 있습니다. 두 인코딩 방법의 차이는 이미지의 품질, 이미지가 저장되는 공간, 이미지 전송 시간 및 이미지 수정의 난이도에 영향을 줍니다. 비디오는 여러 관련 이미지 데이터가 연속적으로 재생되어 형성된 이미지 데이터입니다. 사람들이 일반적으로 말하는 비디오 신호는 텔레비전 신호이며 시뮬레이션입니다. 컴퓨터 비디오 신호는 디지털 수량입니다.
1. 비트맵 이미지:
비트맵 이미지는 화면에 픽셀 위치가 있는 이미지를 저장합니다. 가장 단순한 비트맵 이미지는 단색 이미지입니다. 단색 이미지에는 검은색과 흰색의 두 가지 색상만 있습니다. 한 픽셀에 해당하는 이미지 셀이 검은색이면 컴퓨터에서는 0 으로 표시됩니다. 흰색인 경우 컴퓨터에 1 으로 표시합니다.
단색 이미지의 경우 전체 화면 이미지를 나타내는 데 사용되는 이미지 셀의 수는 화면의 픽셀 수와 정확히 같습니다. 수평 해상도가 640 이고 수직 해상도가 480 인 경우 화면의 수평 해상도와 수직 해상도를 곱합니다 (640×480=307200). 화면의 픽셀 수는 307200 입니다. 단색 이미지는 픽셀을 이진수로 나타내므로 전체 화면 비트맵 이미지를 저장하는 바이트 수 (307200 ÷ 8 = 384000) 를 계산할 수 있습니다. 그러나 단색 이미지는 비현실적으로 보이며 거의 사용되지 않습니다.
그레이스케일 이미지는 단색 이미지보다 더 사실적으로 보입니다. 그레이스케일 이미지 그레이스케일 배율로 이미지를 표시합니다. 회색조를 많이 사용할수록 이미지가 더욱 사실적으로 보입니다. 일반적으로 컴퓨터는 이미지를 표시하기 위해 256 그레이스케일을 사용합니다. 256 회색 음영 이미지에서 각 픽셀은 흰색, 검정 또는 256 회색 음영 중 하나일 수 있습니다. 즉 픽셀당 256 가지의 정보 표현 가능성이 있습니다. 따라서 회색 음영 이미지에서 픽셀 이미지를 저장하려면 256 개의 정보 단위, 즉 1 바이트의 저장 공간이 필요합니다. 따라서 해상도가 640×480 인 전체 화면 그레이스케일 이미지에는 307200 바이트의 저장 공간이 필요합니다.
컴퓨터는16,256 또는 16.7 백만 가지 색상을 사용하여 컬러 이미지를 표시할 수 있으며 사용자는 보다 사실적인 이미지를 얻을 수 있습니다.
16 가지 색상이 있는 이미지에서 픽셀당 16 가지 색상이 있을 수 있습니다. 그런 다음 16 개의 서로 다른 정보 단위를 나타내려면 픽셀당 4 비트 이진수가 있어야 정보를 저장할 수 있습니다. 따라서 16 색의 전체 화면 비트맵 이미지에는 153600 바이트의 저장 용량이 필요합니다.
픽셀당 256 가지 색상을 가질 수 있는 256 색 비트맵 이미지입니다. 256 개의 서로 다른 정보 단위를 나타내려면 픽셀당 8 비트 이진수가 정보, 즉 1 바이트를 저장해야 합니다. 따라서 전체 화면 256 색 비트맵 이미지에는 65,438+06 색의 두 배인 307,200 바이트의 저장 용량이 필요합니다. 이는 256 등급 그레이스케일 이미지와 같습니다.
65,438+0,670,000 가지 색상의 비트맵 이미지를 24 비트 이미지 또는 트루 컬러 이미지라고 합니다. 픽셀당 65438+6700 가지 색상을 가질 수 있습니다. 65438+6700 만 개의 서로 다른 정보 단위를 나타내려면 픽셀당 24 비트 이진수가 정보, 즉 3 바이트를 저장해야 합니다. 분명히 전체 화면 트루 컬러 이미지에는 더 큰 저장 용량이 필요합니다.
이미지가 포함된 파일은 매우 커서 저장하는 데 많은 메모리가 필요하고 전송 및 다운로드에 시간이 오래 걸립니다. 예를 들어 인터넷에서 해상도가 640×480 인 256 색 사진을 다운로드하려면 최소한 1 분이 필요합니다. 16 컬러 이미지 한 장에 절반의 시간이 걸립니다. 하지만 실제 컬러 이미지에는 더 많은 시간이 걸립니다.
이미지의 저장 공간과 전송 시간을 줄이는 데 사용할 수 있는 두 가지 기술, 즉 데이터 압축 기술과 이미지 디더링 기술이 있습니다. 데이터 압축 기술에 대해서는 나중에 설명합니다. 이미지 디더링 기술은 주로 이미지의 색상 수를 줄여 파일 저장 용량을 줄이는 것입니다. 디더링 기술은 인간의 눈의 색상 및 그림자 해상도에 따라 두 가지 이상의 색상으로 구성된 패턴으로 추가 색상 및 그림자를 생성함으로써 수행됩니다. 예를 들어 256 색 이미지의 호박색 영역은 디더링 기술을 통해 16 색 이미지의 노란색 빨간색 점 패턴으로 변환할 수 있습니다. 인터넷의 웹 페이지에서 디더링 기술은 이미지 저장 용량을 줄이는 데 일반적으로 사용되는 기술입니다.
비트맵 이미지는 일반적으로 실제 이미지를 표현하는 데 사용되며 세부 정보, 계층 및 색상이 풍부하고 세부 사항이 많은 이미지에 적합합니다. 예를 들어 스캔 이미지, 카메라 및 디지털 카메라로 찍은 이미지, 프레임 캡처 장치에서 얻은 디지털 프레임 이미지가 있습니다. 일반적으로 사용되는 비트맵 이미지 파일 확장자는 입니다. Bmp, 입니다. Pcx,. 티프,. Jpg 및. Gif.
픽셀 행렬로 구성된 비트맵 이미지는 개별 픽셀을 수정 및 편집할 수 있습니다. 즉, 비트맵 소프트웨어 (사진 편집 소프트웨어 및 페인팅 소프트웨어라고도 함) 를 사용하여 비트맵 파일을 수정할 수 있습니다. Microsoft Paint, PC Paintbrush, Adobe Photoshop, Micrografx Picture Publisher 등 비트맵 이미지를 수정하고 편집하는 데 사용할 수 있는 소프트웨어입니다. , 그림의 로컬 영역을 확대하고 수정할 수 있습니다.
2. 벡터 이미지
벡터 이미지는 컴퓨터에 저장된 일련의 명령으로 구성되며 점, 선, 면의 크기와 모양, 실제 이미지가 아닌 위치 및 크기를 설명합니다. 이러한 명령을 읽고 화면에 표시된 모양과 색상으로 변환하여 이미지를 표시합니다. 벡터 이미지는 비트맵 이미지보다 사실적으로 보이지 않습니다. 벡터 이미지를 생성하는 데 사용되는 소프트웨어를 Micrographx Designer 및 CorelDRAW 와 같은 그리기 소프트웨어라고 합니다.
벡터 이미지의 장점과 단점
이점:
저장 공간이 비트맵 이미지보다 작습니다. 벡터 이미지의 저장 공간은 이미지의 복잡성에 따라 다르며 각 지시문에는 저장 공간이 필요하므로 이미지에 선, 그래픽 및 해치 패턴이 많을수록 더 많은 저장 공간이 필요합니다. 그러나 일반적으로 벡터 이미지는 명령을 저장하기 때문에 비트맵 이미지 파일보다 훨씬 작습니다.
벡터 이미지는 도면의 각 부분을 개별적으로 조정하고 처리할 수 있습니다. 즉, 이미지의 일부를 신축, 축소, 변형, 이동 및 삭제할 수 있지만 전체 이미지는 왜곡되지 않습니다. 다른 개체도 화면에서 겹치고 각자의 특징을 유지할 수 있으며 필요한 경우 분리할 수 있습니다. 따라서 벡터 이미지는 주로 선형 그림, 도면 및 예술 문자에 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 벡터 이미지 파일 확장자는 입니다. Wmf,. Dxf,. Mgx 및. Cgm 등.
단점:
프로그래머와 컴퓨터는 복잡한 그래픽을 벡터 그래픽 형식으로 표현하는 데 시간이 많이 걸리기 때문에 벡터 그래픽을 사용하여 복잡한 그래픽을 만든 다음 비트맵 이미지로 변환하여 처리하는 데 시간이 많이 걸리는 경우가 많습니다.
비트맵 이미지와 벡터 이미지 비교:
비트맵 이미지를 표시하는 것이 벡터 이미지를 표시하는 것보다 빠르지만 비트맵 이미지는 화면의 각 픽셀을 나타내는 정보가 필요하기 때문에 많은 저장 공간이 필요합니다. 요약하면 벡터 이미지의 핵심 기술은 그래픽 제작 및 재현이고 비트맵 이미지의 핵심 기술은 이미지 스캔, 편집, 무손실 압축, 빠른 압축 해제 및 색상 일관성 재현입니다.
3. 디지털 비디오:
비디오 정보는 실제로 많은 단일 그림으로 구성됩니다. 영화와 텔레비전은 각 프레임을 빠르게 재생하여 연속 운동의 효과와 인간의 눈의 시각적 유지 효과를 더합니다. 비디오 신호 디지털화는 일정 기간 동안 단일 프레임 비디오 신호를 특정 속도로 수집하고 처리하여 디지털 정보를 생성하는 프로세스입니다.
디지털 비디오는 아날로그 비디오에 비해 다음과 같은 장점이 있습니다.
1) 디지털 비디오는 손실 없이 무한히 복제할 수 있으며, 아날로그 비디오 정보는 전사될 때마다 한 번씩 오차가 누적되어 정보 왜곡이 발생합니다.
2) 자막 및 TV 효과와 같은 디지털 비디오의 창의적인 편집에 여러 가지 새로운 방법을 사용할 수 있습니다.
3) 디지털 비디오를 사용하면 교육 및 교육을 위한 대화형 프로그램을 더 적은 시간과 비용으로 만들 수 있으며, 실제로 비디오를 컴퓨터 시스템에 통합하고 컴퓨터로 영화 프로그램을 재생할 수 있습니다.
디지털 비디오의 단점은 다음과 같습니다.
디지털 비디오는 일련의 프레임으로 구성되어 있기 때문에 각 프레임은 정지 이미지이고 이미지는 비트맵 파일로 표현됩니다. 일반적으로 비디오는 초당 30 프레임을 표시해야 하므로 디지털 비디오는 엄청난 저장 용량이 필요합니다.
예를 들어 해상도가 640×480 인 전체 화면 256 색 이미지에는 307200 바이트의 저장 용량이 필요합니다. 그런 다음 1 초에 디지털 비디오에 필요한 저장 공간은이 숫자의 30 배, 즉 92 16000 바이트이며 약 9 메가바이트입니다. 2 시간 영화는 6635520 만 바이트가 필요하며 66G 바이트를 초과합니다. 이것은 슈퍼컴퓨터로만 놀 수 있다. 따라서 디지털 비디오를 저장하고 전송하는 과정에서 압축 인코딩을 사용해야 합니다.
2. 1.3 사운드 데이터 표현
컴퓨터는 소리를 기록, 저장 및 재생할 수 있습니다. 컴퓨터에서 사운드는 디지털 오디오 파일과 MIDI 파일로 나눌 수 있습니다.
1. 디지털 오디오
복잡한 음파는 다양한 진폭과 주파수의 사인파로 이루어져 있다. 이러한 연속 시뮬레이션량은 컴퓨터가 직접 처리할 수 없으므로 디지털화해야 컴퓨터에 저장되고 처리될 수 있습니다.
컴퓨터가 사운드 정보를 얻는 과정은 사운드 신호의 디지털 처리 과정입니다. 디지털 처리된 디지털 사운드 정보는 텍스트 및 이미지 정보처럼 컴퓨터에 저장되고 처리될 수 있습니다. 아날로그 사운드 신호를 디지털 오디오 신호로 변환하는 일반적인 프로세스입니다.
디지털 방식으로 사운드를 기록하려면 먼저 음파를 샘플링해야 한다. 음파 샘플링 전후의 파형은 그림 2. 1.4 에 나와 있습니다 (가로축은 시간을 나타내고 세로축은 진폭을 나타냄).
그림 2. 1.4 음향 샘플링 전후의 파형
샘플링 빈도는 사운드를 샘플링하는 동안 초당 사운드가 측정되는 횟수입니다. 샘플링 빈도는 Hz 단위입니다. 샘플링 빈도를 높이면 단위 시간 내에 더 많은 진폭 값을 얻을 수 있습니다. 즉, 샘플링 빈도가 높을수록 사운드 트랙 곡선의 시뮬레이션이 더 정확해집니다. 그런 다음 충분한 진폭 값을 동일한 샘플링 주파수의 전압 값으로 변환하여 스피커를 구동하면 원래 파형과 같은 소리를 들을 수 있습니다. 이 기술을 펄스 코드 변조 (PCM) 라고합니다.
사운드 파일
컴퓨터에 저장된 사운드 파일의 확장자는 입니다. Wav,. 모드,. Au 와. Voc. 사운드 파일을 녹음하고 재생하려면 사운드 소프트웨어 (일반적으로 사운드 카드 사용) 가 필요합니다.
2.midi 파일
악기 디지털 인터페이스-MIDI (악기 디지털 인터페이스) 는 전자 악기와 컴퓨터 간의 연결 및 정보 교환 방식입니다. MidI 형식의 파일 확장자는 입니다. MID 및 MIDI 형식의 파일은 일반적으로 간단히 "MIDI 파일" 이라고 합니다.
미디는 디지털 음악의 국제 표준이다. 디지털 전자 악기의 출현은 컴퓨터가 음악을 처리하는 데 매우 유리한 조건을 만들었다. MIDI 사운드는 디지털 파형 사운드와 완전히 다르며 디지털 파형 사운드는 음파를 샘플링, 정량화 및 인코딩하지 않습니다. 실제로 키, 힘, 기간 등 전자 악기 키보드 연주에 대한 정보를 기록하는 일련의 명령입니다. 이 정보는 MIDI 정보라고 불리며 악보의 디지털 설명이다. 연주가 필요할 때 해당 MIDI 파일에서 MIDI 메시지를 읽고 필요한 악기 사운드 파형을 생성하여 확대한 후 스피커에서 출력하면 됩니다.
MIDI 파일의 저장 용량은 디지털 오디오 파일보다 훨씬 작습니다. 예를 들어 3 분짜리 미디 음악은 10KB 의 저장 공간만 있으면 되고, 3 분짜리 디지털 오디오 신호 음악은 15MB 의 저장 용량이 필요합니다.
2.2 데이터 압축
데이터를 다시 인코딩하여 필요한 저장 공간을 줄입니다. 데이터 압축은 되돌릴 수 있어야 합니다. 즉, 압축된 데이터는 원래 상태로 복원해야 합니다. 이를 역프로세스를 압축 해제라고 합니다.
데이터를 압축하면 파일 크기가 작아지고 압축비는 압축량을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어 압축비가 20: 1 이면 압축된 파일 크기가 원본 파일의 1/20 임을 의미합니다. 압축 인코딩 방법에는 무손실 압축 방법 (중복 압축 방법) 과 손실 압축 방법이 포함됩니다. 후자는 어느 정도의 왜곡을 허용하며 이미지, 사운드 및 디지털 비디오와 같은 데이터를 압축하는 데 사용할 수 있습니다. 이런 식으로 데이터를 압축하면 디지털 비디오 이미지의 압축비는100:1~ 200:1에 이를 수 있다.
데이터 압축은 전용 컴퓨터 하드웨어, 전체 소프트웨어 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 수행할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 압축 소프트웨어는 Winzip 등입니다.
2.2. 1 텍스트 파일 압축
어댑티브 대체 압축 기술
전체 텍스트를 스캔하여 두 바이트 이상의 패턴을 찾습니다. 새로운 패턴이 발견되면 파일의 다른 곳에서 사용되지 않는 바이트로 대체되고 항목이 사전에 추가됩니다. 예를 들어, 이런 문구가 있습니다
"스페인의 비는 주로 평원에 떨어지지만 메인주의 비는 다시 내린다."
여기서' 더' 는 문장형으로, 글에서 세 번 나타났다. "#" 으로 바꾸면 6 바이트를 압축할 수 있습니다. "ain" 이 8 번 나타났습니다. @' 로 바꾸면 16 바이트를 압축할 수 있습니다. "in" 이 두 번 나타납니다. $' 로 바꾸면 2 바이트 등을 압축할 수 있습니다. 파일이 길수록 중복 정보를 포함할 가능성이 커질수록 압축비도 커진다는 것을 알 수 있다.
문서 전체를 검색하여 중복 단어를 찾습니다. 한 단어가 두 번 이상 나타나면 그 단어의 두 번째 및 후속 발생은 숫자로 대체됩니다. 이 숫자를 원본 단어에 대한 포인터라고 합니다. 예를 들어 위 예의 문자는 "스페인의 비는 주로 # 1 평원에 머물지만 # 1 # 2 # 3 주가 또 # 16 에 떨어진다" 고 압축할 수 있다. 파일이 클수록 단어의 반복 빈도가 높아지므로 압축 효과가 좋습니다.
2.2.2 이미지 데이터 압축
런 렝쓰 코딩은 그래픽 파일 압축 기술입니다. 바이트 패턴을 찾고 이 패턴을 설명하는 메시지로 대체하는 압축 기술입니다.
예를 들어 이미지에 19 1 픽셀의 흰색 영역이 있고 각 픽셀이 1 바이트로 표시된다고 가정합니다. 이 19 1 바이트의 데이터는 런 코드 압축 후 2 바이트로 압축됩니다.
확장자가 인 비트맵 파일입니다. Bmp 는 압축되지 않은 파일입니다. 확장자가 인 비트맵 파일입니다. 티프,. Pcx 및. Jpg 는 압축된 파일입니다. 가지고 있는 서류. Tif 파일 확장자는 TIFF (tagged image file format) 형식을 사용합니다. 파일 확장자가. PCX 인 파일은 pcx 형식을 사용합니다. 가지고 있는 서류. Jpg 파일 확장자는 손실 JPEG (joint photographic experts group) 형식을 사용합니다. 사람들은 종종 이미지에 손실 압축을 한다.
2.2.3 비디오 데이터 압축
비디오는 각각 비트맵 이미지인 일련의 프레임으로 구성되므로 비디오 파일에는 엄청난 저장 용량이 필요합니다.
사람들은 초당 재생되는 프레임 수를 줄이거나, 비디오 창의 크기를 줄이거나, 프레임 간에 변경되는 내용만 인코딩하여 비디오 신호의 저장 용량을 줄입니다.
디지털 비디오에서 일반적으로 사용되는 형식은 Windows, QuickTime 및 MPEG 비디오이며 파일 확장명은 입니다. Avi,. Mov 및. Mpg 입니다. Mpg 는 압축된 파일입니다. MPEG 형식은 두 시간의 비디오 정보를 몇 기가바이트로 압축할 수 있다.
모션 보정 기술은 비디오 압축에도 사용할 수 있어 스토리지 용량을 줄일 수 있습니다. 이 기술은 프레임별로 변경되는 데이터만 저장하므로 프레임당 모든 데이터를 저장할 필요는 없습니다. 모션 보정 기술은 비디오 클립이 프레임과 프레임 사이에서 크게 변하지 않을 때 매우 효과적입니다. 예를 들어, 한 화자의 머리는 입과 눈만 변하고 있지만 배경은 상당히 안정적이다. 이때 컴퓨터는 두 프레임의 차이만 계산하면 되고 변경된 내용만 저장하면 됩니다. 자료에 따라 모션 보정의 압축비는 200: 1 에 이를 수 있습니다. 또한 초당 재생되는 프레임 수는 비디오 재생 품질에 직접적인 영향을 줍니다. 이미지 크기를 줄이는 것도 스토리지 용량을 줄이는 효과적인 방법입니다. 일반적으로 이러한 압축 기술을 통합하여 비디오 파일의 저장 용량을 줄일 수 있습니다.
오디오 데이터 압축
오디오 데이터의 가장 두드러진 문제는 정보의 양이 많다는 것이다. 오디오 정보 파일에 필요한 저장 공간을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.
스토리지 용량 (바이트) = 샘플링 빈도 × 샘플링 정확도 /8× 채널 수 × 시간.
예를 들어 샘플링 빈도가 44. 1KHz 이고 샘플링 정확도가 16 비트인 경우 디지털화 후 필요한 저장 용량은 44.1×1입니다
디지털 오디오 인코딩은 사운드 정보를 압축할 수 있어야 하며, 가장 일반적인 방법은 어댑티브 펄스 인코딩 변조, 즉 ADPCM 압축 인코딩입니다.
ADPCM 압축 인코딩 체계는 신호 대 잡음비가 높고, 데이터 압축비는 2~5 배, 뚜렷한 왜곡은 없습니다. 따라서 이 압축 기술은 주로 디지털화된 사운드 정보에 사용됩니다.
2.3 정보 처리
중앙 프로세서는 일반적으로 기본 정보 처리 주기를 완료하는 부품의 합계입니다. 중앙프로세서는 컴퓨터 시스템 하드웨어의 핵심으로, 주로 중앙프로세서 (CPU), 메모리 (Memory), 시스템 버스, 제어 부품 등을 포함한다. 이러한 구성 요소의 공동 작업을 통해 정보 처리를 완료합니다.
2.3. 1 CPU
CPU 는 정보를 처리하고 계산을 완료하는 컴퓨터 시스템의 핵심 구성 요소입니다. CPU 는 여러 가지가 있습니다. 마이크로컴퓨터의 CPU 는' 마이크로프로세서' 라고도 하며 최첨단 기술로 생산된 초대형 집적 회로 칩이다. 이 칩은 일반적으로 수백만 개의 트랜지스터 전자 부품을 통합하여 기능이 매우 복잡하다. 고성능 네트워크 서버에 사용되는 CPU 와 같이 마이크로컴퓨터보다 성능이 우수한 다양한 컴퓨터의 CPU 는 종종 고성능 칩 세트로 구성되며 컴퓨팅 능력이 더 뛰어납니다. 또한 각종 기계 설비, 계기, 차량 등 각종 현대화 설비에는 이른바' 내장' CPU 칩이 장착되어 있으며, 거의 모든 고급 가전제품에는 한 개 혹은 몇 개의 CPU 칩이 설치되어 있다.
내부 메모리
메모리는 주 메모리 (메모리 또는 주 메모리라고도 함) 라고도 합니다. 메모리는 컴퓨터 작업에서 정보를 저장하는 데 사용되는 주요 구성 요소이며 컴퓨터 시스템에서 매우 중요한 역할을 합니다. 작업 속도와 스토리지 용량은 시스템의 전반적인 성능, 시스템 문제 해결의 규모와 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 메모리의 경우 용량 외에 또 다른 중요한 성능 지표는 액세스 속도입니다. 메모리 속도는 읽기 또는 쓰기 작업을 수행하는 데 필요한 "액세스 시간" 으로 측정됩니다.
메모리의 기본 저장 장치를 저장 장치라고 합니다. 오늘날 컴퓨터 메모리에 있는 작은 저장 장치의 구조 패턴은 장치당 정확히 1 바이트의 정보 (8 비트 이진 코드) 를 저장하는 것입니다. 각 유닛은 스토리지 유닛의 주소라고 하는 고유 번호에 해당합니다. 컴퓨터 중앙 프로세서의 구성 요소는 시스템 버스라는 공용 정보 경로를 통해 연결됩니다. CPU 와 스토리지 간의 정보 교환은 데이터 버스와 주소 버스를 통해 이루어집니다. 주소에 따라 스토리지에 액세스하면 이 주소를 제공하면 스토리지 장치에 저장된 정보를 얻을 수 있습니다. CPU 는 모든 스토리지 장치의 정보를 즉시 액세스할 수 있습니다. 그리고 방문 시간의 길이는 방문한 주소에 의존하지 않습니다.
설명 및 절차
CPU 의 기본 기능은 CPU 에서 제공하는 명령에 따라 결정됩니다. CPU 가 명령을 받으면 제어 장치는 명령을 해석하고 다른 구성 요소가 명령을 완료하도록 안내합니다. 다양한 CPU 가 있지만 기본 명령은 * * * 동일합니다. CPU 의 기본 명령은 주로 다음 범주로 구성됩니다.
1) 메모리 액세스 클래스 지침
2) 산술 및 논리 연산 명령
3) 조건부 판단 및 논리 연산 명령
4) 명령 입력 및 출력
5) 통제 및 시스템 설명
지시문은 또한 컴퓨터에 존재하는 정보이므로 컴퓨터에서 전송해야 하므로 지시문도 이진으로 인코딩되어 컴퓨터에서 이진 형식으로 저장 및 전송되어야 합니다. CPU 가 명령을 받으면 제어 장치는 명령을 해석하고 다른 구성 요소가 명령을 완료하도록 안내합니다.
소위 "프로그램" 은 특정 작업을 수행하기 위해 일련의 컴퓨터 명령으로 구성된 시퀀스입니다. 간단히 말해서, 절차는 일련의 지시이다. 특정 컴퓨터 프로그램은 이 컴퓨터의 CPU 가 기본 요소로 실행할 수 있는 명령 시퀀스입니다. 프로그램은 컴퓨터 CPU 에서 처리하는 정보로 볼 수도 있습니다. 실제로 CPU 의 제어 장치에 의해 처리되며, 일반 데이터처럼 CPU 의 컴퓨팅 부품에 의해 처리되고 사용되는 것이 아닙니다. 컴퓨터의 기본 작업 주기는 두 가지 기본 단계로 구성됩니다. 하나는 명령을 취하고 다른 하나는 명령을 실행하는 것입니다. 프로그램 컨트롤러는 이 기본 루프를 구현하는 주체입니다.
프로그램에서 구현해야 하는 다양한 계산 프로세스의 요구 사항을 분석한 후 프로그램의 세 가지 기본 논리 구조, 즉 프로그램의 세 가지 기본 제어 구조, 즉' 순서 구조',' 분기 구조' 및' 순환 구조' 를 제시했습니다. 이론적으로 이 세 가지 구조의 능력이 충분하다는 것을 증명하였으며, 어떤 절차라도 이 세 가지 구조로만 구성할 수 있다. 세 가지 기본 제어