Хранение информационных объектов различных видов на различных цифровых носителях
Хранение информационных объектов различных видов на различных цифровых носителях.
Определение объемов различных носителей информации. Архив информации.
Информация, закодированная с помощью естественных и формальных языков, а также информация в форме зрительных и звуковых образов хранится в памяти человека.
Однако для долговременного хранения информации, ее накопления и передачи из поколения в поколение используются носители информации.
Материальная природа носителей информации может быть различной:
- — молекулы ДНК, которые хранят генетическую информацию;
- — бумага, на которой хранятся тексты и изображения;
- — магнитная лента, на которой хранится звуковая информация;
- — фото- и кинопленки, на которых хранится графическая информация;
- — микросхемы памяти, магнитные и лазерные диски, на которых хранятся программы и данные в компьютере, и так далее.
По оценкам специалистов, объем информации, фиксируемой на различных носителях, превышает один эксабайт в год. Примерно 80% всей этой информации хранится в цифровой форме на магнитных и оптических носителях и только 20% — на аналоговых носителях (бумага, магнитные ленты, фото- и кинопленки).
Большое значение имеет надежность и долговременность хранения информации. Большую устойчивость к возможным повреждениям имеют молекулы ДНК, так как существует механизм обнаружения повреждений их структуры (мутаций) и самовосстановления.
Надежность (устойчивость к повреждениям) достаточно высока у аналоговых носителей, повреждение которых приводит к потере информации только на поврежденном участке. Поврежденная часть фотографии не лишает возможности видеть оставшуюся часть, повреждение участка магнитной ленты приводит лишь к временному пропаданию звука и так далее.
Цифровые носители гораздо более чувствительны к повреждениям, даже утеря одного бита данных на магнитном или оптическом диске может привести к невозможности считать файл, то есть к потере большого объема данных. Именно поэтому необходимо соблюдать правила эксплуатации и хранения цифровых носителей информации.
Наиболее долговременным носителем информации является молекула ДНК, которая в течение десятков тысяч лет (человек) и миллионов лет (некоторые живые организмы), сохраняет генетическую информацию данного вида.
Аналоговые носители способны сохранять информацию в течение тысяч лет (египетские папирусы и шумерские глиняные таблички), сотен лет (бумага) и десятков лет (магнитные ленты, фото- и кинопленки).
Цифровые носители появились сравнительно недавно и поэтому об их долговременности можно судить только по оценкам специалистов. По экспертным оценкам, при правильном хранении оптические носители способны хранить информацию сотни лет, а магнитные — десятки лет.
Определение объемов различных носителей информации
Носители информации характеризуются информационной емкостью, то есть количеством информации, которое они могут хранить. Наиболее информационно емкими являются молекулы ДНК, которые имеют очень малый размер и плотно упакованы. Это позволяет хранить огромное количество информации (до 10 21 битов в 1 см 3 ), что дает возможность организму развиваться из одной-единственной клетки, содержащей всю необходимую генетическую информацию.
Современные микросхемы памяти позволяют хранить в 1 см 3 до 10 10 битов информации, однако это в 100 миллиардов раз меньше, чем в ДНК. Можно сказать, что современные технологии пока существенно проигрывают биологической эволюции.
Однако если сравнивать информационную емкость традиционных носителей информации (книг) и современных компьютерных носителей, то прогресс очевиден:
• Лист формата А4 с текстом (набран на компьютере шрифтом 12-го кегля с одинарным интервалом) — около 3500 символов
• Страница учебника — 2000 символов
• Гибкий магнитный диск – 1,44 Мб
• Оптический диск CD-R(W) – 700 Мб
• Оптический диск DVD – 4,2 Гб
• Флэш-накопитель — несколько Гб
• Жесткий магнитный диск – сотни Гб
Таким образом, на дискете может храниться 2-3 книги, а на жестком магнитном диске или DVD — целая библиотека, включающая десятки тысяч книг.
Созданную или полученную каким-либо образом информацию хранят в течение определённого времени, в течение которого её временно или долговременно содержат на различных носителях электронных данных. Если информация представляет интерес для её создателей или правообладателей, то им приходится создавать электронные архивы.
Электронный архив — это файл, содержащий один или несколько файлов в сжатой или несжатой форме и информацию, связанную с этими файлами (имя файла, дата и время последней редакции и т.п.).
Электронные архивы позволяют в любой момент времени извлекать из них необходимые данные для дальнейшего их использования в различных ситуациях (например, для обновления или восстановления утерянных данных). Такие архивы называют страховочными копиями. Их используют в случае утраты или порчи основной машиночитаемой информации, а также для длительного её хранения в месте, которое защищено от вредных воздействий и несанкционированного доступа. Как правило, компьютерными архивами информации являются электронные каталоги, базы и банки данных, а также коллекции любых видов электронной информации.
Для обеспечения надёжности хранения и защиты данных рекомендуют создавать по 2–3 архивные копии последних редакций файлов. В случае необходимости осуществляется разархивирование данных.
Разархивирование — это процесс точного восстановления электронной информации, ранее сжатой и хранящейся в файле-архиве.
Для создания архивных файлов и разархивирования используют специальные программы-архиваторы:
— 7-Zip File Manager
Основные возможности архиваторов:
• просмотр содержания архива и файлов, содержащихся в архиве
• распаковка архива или отдельных файлов архива;
• создание простого архива файлов (файлов и папок) в виде файла с расширением, определяющим используемую программу-архиватор;
• создание самораспаковывающегося архива файлов (файлов и папок) в виде файла с пусковым расширением EXE;
• создание многотомного архива файлов (файлов и папок) в виде группы файлов-томов заданного размера (раньше — в размер дискеты).
Источник
1.1.3 Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации. Единицы измерения количества информации
Видеоурок: Представление различных видов информации
Лекция: Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации. Единицы измерения количества информации
Кодирование и декодирование
Какая бы информация не поступала бы на компьютер или отправлялась бы с него, он кодируется двоичным кодом, то есть с помощью двух символов 0 и 1. Это видно из рисунка:
Чтобы этот процесс происходил верно, на любом персональном компьютере имеется устройство кодирования и декодирования.
Кодирование – это процесс, позволяющий преобразовать любой вид информации в код.
Декодирование – это процесс, позволяющий преобразовать код в исходную информацию.
Распространение двоичный код получил благодаря своей простоте. Поскольку не нужно использовать большие объемы символов для кодирования информации, а вполне достаточно только двух цифр. При этом каждый символ носит некую смысловую нагрузку. 0 означает, что сигнал отсутствует, а 1 говорит о наличии сигнала. Однако существует и большой недостаток такого кодирования – большой массив кода, то есть для кодирования информации необходимо большое количество нулей и единиц, чтобы получить нужную комбинацию.
Существует несколько способов кодирования информации на компьютере. Выбор необходимо способа зависит от рода информации, которую необходимо закодировать. Информация может быть в виде текста, картинки, видео, звука или другое.
Аналоговое и цифровое кодирование
Самыми распространенными являются аналоговое и цифровое кодирование. Все мы знаем, что человек имеет некие органы чувств, которые воспринимают ту или иную информацию различными способами. Например, чтобы воспринять и хранить информацию в виде изображения, человеку необходимо хранить её в качестве фото, картинок, пленок и других. Чтобы сохранить видео информацию, необходимо использовать кассеты; для сохранения текстовой информации пользуются книгами, бумагой, библиотеками, архивами; для хранения аудиоинформации нужны пластинки. Примеров сохранения информации существует огромное множество. Но если говорить о компьютере, то на нем любая информация сохраняется в аналоговой или дискретной форме.
Если некая информация сохраняется аналоговым способом, для этого используется бесконечное множество значений, которые изменяются плавно. Что же касается дискретного способа – для хранения информации таким образом используется ограниченный массив, который может изменяться скачками. Рассмотрим это на примере:
Понять, что такое аналоговый и дискретный способ можно и на примере изображения.
Если некое изображение рисовать красками, то оно является аналоговым, то есть постоянно изменяется цвет в зависимости от смешения красок.
Если же картина напечатана струйным принтером, то это дискретный способ задания информации, поскольку каждому отдельному пикселю изображения присвоен определенный цвет, причем переходы от пикселя к пикселю не обязательно плавные.
При хранении аудиоинформации на виниловой пластинке считается, что используется аналоговый способ задания информации, если же записать аудио на диск, то это будет дискретный способ. Чтобы перевести изображение или аудиозапись из аналоговой формы задания информации в дискретную, используют процесс дискретизации. При данном процессе непрерывная аналоговая информация разбивается на части, каждой из которых присваивается собственный код.
Кодирование изображения
Производить над графической информацией можно любые процессы в том случае, если они записаны одним из двух способов – растровым или векторным. Каждый тип изображения имеет собственный код.
Растровым называется то изображение, которое разбито на отдельные точки, которые называются пикселями.
Пиксель – это место на изображении, которому соответствует отдельный цвет.
Все в детстве играли в мозаику. Каждая деталь на изображении имела свой определенный цвет, из которых мы составляли определенную картинку. Растровое изображение подобно мозаике.
Разбиение целого изображения на пиксели называется дискретизацией.
В зависимости от того, сколько цветов имеется на изображении, оно имеет определенный размер:
Например, если у вас черно-белое изображение, то пиксель может иметь либо черный цвет, либо белый цвет. Каждый пиксель имеет конечный размер, равный 1 биту.
Если изображение имеет 4 цвета, то каждый пиксель имеет размер в 2 бита.
Как можно заметить, прослеживается некая закономерность. Если цвета 2, то это двойка в первой степени, поэтому каждый пиксель имеет размер 1 бит. 4 = 2 2 , то есть каждый пиксель имеет размер, равный 2 битам, 8 = 2 3 – 3 бита, 16 = 2 4 – 4 бита.
Можно подумать, что чем больше цветов содержит изображение, тем оно качественнее. Однако основным фактором, который определяет качество изображения, считается размер пикселя – чем он меньше, тем изображение качественнее.
Для кодирования информации в виде изображения используют два различных кода: RGB или CMYK.
Самой распространенной моделью кодирования считается первая, она состоит из трех основных цветов. Она получила свое название именно по первым буквам цветов: красный, зеленый и голубой (по-английски). Каждый пиксель такой кодировки имеет размер в 3 бита. Каждому биту соответствует один из трех цветов. При компановки трех цветов можно получить абсолютно любой цвет. Например, если пиксель не имеет ни одного из трех цветов, то он белый. Если он, например, имеет красный и голубой цвет, то в результате компановки можно получить пурпурный и т.д.
Итак, мы знаем, что одним из популярных разрешений экрана считается 1280 на 1024. Эти цифры означают количество пикселей по вертикали и по горизонтали. В итоге получается, что на экране такого разрешения имеется 1310720 пикселей. Если каждый пиксель имеет размер 32 бита, то минимальное количество необходимой видеопамяти должно быть около 5 Мб.
Большим минусом растрового изображения считается то, что его нежелательно увеличивать, поскольку начинает наблюдаться разделение изображения на пиксели.
Если в предыдущем случае разделение изображения происходило на небольшие квадратики, то для векторного изображения возможно разделение на примитивы – точки, прямые, круги, эллипсы и т.д.
Для того, чтобы закодировать видео таким образом необходимо использовать сложные математические формулы. Однако, большим достоинством таких изображений является то, что их размер достаточно небольшой.
Кодирование звука
Хотелось бы рассмотреть кодирование звуковой дорожки двоичным кодом. Кодировка звука появилась значительно позднее, чем другие виды информации. Прежде необходимо понимать, что такое звук – это волна, которая имеет определенную амплитуду и частоту. В зависимости от частоты изменяется звучание, а громкость зависит от амплитуды звука. Мы можем заметить, что вокруг нас существует огромное количество звуков, которые имеют различную громкость, прерывность, частоту. Однако, всех их можно представить в виде суммарной синусоиды. Каждая синусоида в каждый момент времени имеет собственный код. Чтобы получить более точный звук, звуковую дорожку необходимо разделить на максимальное количество частей с минимальной длительностью.
Источник
