نحوه ذخیره سازی فایل های صوتی و تصویری

سلام
من یه مقاله راجع به نحوه ذخیره ساری داده های صوتی و گرافیکی بر رو کامپیوترمی خواستم.

سلام...

نحوه ی ذخیره سازی انواع داده ها در حافظه

در زندگی روزمره با انواع مختلف داده از قبیل اعداد ، حروف ، تصویر ، صوت و . . . سروکار داریم ؛ برای مثال اگر بخواهیم فردی دو عدد 2 و 3 را با هم جمع کند ممکن است بگوییم " لطفا اعداد 2 و 3 را با هم جمع کنید و جواب آن را بر روی یک ورق کاغذ بنویسید " اما رایانه یک وسیله ی الکتریکی است و نمی تواند مستقیما درخواست ما را پردازش کند . قبل از این که رایانه بتواند عملی را انجام دهد ، لازم است درخواست ما از صورتی که برای ما قابل فهم است به صورتی که برای رایانه قابل فهم باشد و بتواند به صورت الکتریکی پردازش کند ، تبدیل شود . بدیهی است برای انجام این کار باید از یک روش کدگذاری استفاده کنیم .

همه ی ما طی روز بدون آن که فکر کنیم از چندین سیستم کدگذاری مختلف استفاده می کنیم (جالب است بدانیم ، غالبا از مطالبی که در کودکی آموخته ایم بدون فکر کردن استفاده می کنیم ) . برخی از سیستم های کدگذاری که معمولا به کار می بریم عبارت اند از :

حروف الفبا و علائم سجاوندی برای متن زبان ، سیستم اعداد برای حساب و ریاضی ، نت برای موسیقی و ... . باید بدانیم که معنی و مفهوم کد، ارتباطی با خواص ذاتی آن نداشته و بر اساس قرارداد تعیین شده است . در واقع مفهوم یک کد ممکن است با محل و متنی که در آن استفاده می شود، کاملا متفاوت باشد . برای مثال، اگر فردی در حال صحبت کردن در باره ی هواپیما باشد و بگوید "بال" بی شک ذهن ما متوجه بال هواپیما می شود. حال اگر صحبت در باره ی پرندگان باشد ، به فکر بال پرنده می افتیم . به همین ترتیب اگر فرد در حال صحبت به زبان انگلیسی باشد ، ذهن ما متوجه معنی این کلمه یعنی "توپ" خواهد شد . پس در واقع با کمک محیط و متنی که کد در آن به کار رفته است ، متوجه مفهوم آن می شویم.

نکته ی مهم دیگر این است که رایانه یک وسیله ی الکتریکی است . شاید بنیادی ترین بیانی که می توان درباره ی الکتریسیته داشت این باشد که دارای دو حالت فیزیکی قطع یا وصل ( خاموش یا روشن ) است . در واقع در بسیاری از وسایل ، از حالت دوگانه استفاده می شود ؛ برای مثال یک کلید برق می تواند خاموش یا روشن باشد . یک مدار الکتریکی ممکن است باز یا بسته باشد . یک نقطه از یک نوار مغناطیسی ممکن است دارای بار مثبت یا منفی باشد . در نتیجه ، در رایانه از سیستم دودویی ( binary ) برای نمایش داده استفاده می شود .

سیستم اعداد دهدهی که همه ی ما با آن آشنا هستیم و از دیرباز مورد استفاده ی بشر بوده است ( شاید به دلیل این که انسان دارای 10 انگشت در دستان خود است و از آن ها برای انجام محاسبات استفاده می کرده است ) دارای 10 رقم است (1،2،3،4،5،6،7،8،9،0) . سیستم دودویی دارای دو رقم 0 و1 است . در این سیستم به هر0 یا 1 یک بیت ( مخفف عدد باینری ) گفته می شود . در یک وسیله ی الکتریکی مانند رایانه ، 0 می تواند با قطع بودن الکتریسیته و 1 با وصل شدن آن نشان داده شود .

حال سؤالی در اینجا مطرح می شود : " چگونه می توان انواع مختلف داده را که با آن سروکار داریم با استفاده از سیستم دودویی کدگذاری کرد ؟ " در ابتدا باید به تفاوت نمایش خارجی و داخلی داده و اطلاعات توجه داشته باشیم . نمایش خارجی همان روش معمول انسان برای نمایش داده و اطلاعات است که در روی صفحه نمایش ظاهر می شود ، توسط چاپگر چاپ می شود یا توسط صفحه کلید وارد سیستم می شود . نمایش داخلی همان روش مورد استفاده در پردازنده است که برای ذخیره ی داده و اطلاعات در حافظه ی دستگاه به کار می رود


روش کدگذاری اعداد:

به طور کلی ، دو روش متفاوت برای نمایش دودویی اعداد در رایانه وجود دارد که یکی از آن ها برای اعداد صحیح و دیگری برای اعدا اعشاری یا اعداد با ممیز شناور ( Floating – point ) به کار می روند . بزرگی و کوچکی اعداد قابل نمایش در رایانه بستگی به تعداد بیتی دارد که به آن عدد اختصاص داده شده است . تعداد بیت هر عدد، متناسب با نوع عدد و نرم افزار مورد استفاده متفاوت است و ممکن است 8 ، 16 ، 32 ، 64 یا حتی بیشتر باشد .

روش کدگذاری متن :

به طور کلی عناصر سازنده ی یک متن عبارت اند از : حروف الفبا ( مثلا در انگلیسی حروف بزرگ و کوچک ) ، علایم سجاوندی ( . ، ؛ ! ؟ " و ... ) ، ارقام ( 0 ، 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9 ) ، نمادهای عملیاتی ( + ، - ، * ، / و ... ) برخی علایم ( @ , $ , = , < , > و ... ). فاصله و حروف کنترلی (خط بعد، صفحه ی بعد و ...) حال برای کدگذاری یک متن لازم است نمایش تمام عناصر فوق امکان پذیر باشد. می دانیم با در کنار هم قرار دادن چند بیت می توان ترکیبات مختلفی ایجاد کرد؛ مثلا برای یک بیت تعداد ترکیبات موجود 2 ، برای دو بیت 4، و برای سه بیت 8 است. مشخص است که تعداد ترکیبات موجود برای n بیت از طریق رابطه یn 2 به دست می آید. حال اگر از 8 بیت (یک بایت) استفاده کنیم، می توانیم 256 ترکیب مختلف بسازیم که هریک می تواند نشان دهنده ی یک عضو خاص باشد؛ به عبارت دیگر با قرار دادن چند بیت و ایجاد ترکیبات خاص می توانیم عناصر سازنده ی متن را کدگذاری کنیم.

برخی از روش های کدگذاری مرسوم عبارتند از :

ASCII (اَسکی) : یک روش کدگذاری 8 بیتی است که در ریزرایانه ها مورد استفاده قرار می گیرد
- EBCDIC (به صورت اِب – سی – دیک تلفظ می شود): یک روش کدگذاری 8 بیتی است که در رایانه های بزرگ کاربرد دارد

یونی کد : یک روش کدگذاری 16 بیتی است که برای کدگذاری حروف زبان هایی چون چینی و ژاپنی که دارای حروف زیادی هستند به کار می رود.
زمانی که یکی از کلیدهای صفحه کلید را فشار می دهید، کاراکتر مربوطه به یک سری از پالس های الکترونیکی تبدیل می شود که برای سیستم قابل تشخیص نیست؛ برای مثال اگر حرف A را فشار دهید یک سیگنال الکترونیکی به واحد سیستم ارسال می شود که در آنجا تبدیل به کد ASCII ، 01000001 می شود

روش کدگذاری تصویر و صوت :

تصاویر گرافیکی و همچنین صوت وصدای دیجیتال شده را نیز می توان با استفاده از 0 و 1 کدگذاری کرد. برای درک ساده از نحوه ی نمایش تصویر، یک صفحه ی شطرنجی مانند یک کاغذ میلیمتری را در نظر بگیرید. فرض کنید هر ضلع یک ماتریس دارای 10 مربع (جمعا 100 مربع) باشد. برای ترسیم حروف اول نام خود، برخی از این مربع ها را سیاه کنید . سپس خواهید دید برخی از مربع های این مجموعه ی 100 تایی، سیاه وبرخی دیگر سفید هستند. (در اینجا منظور حرف A است.) حال اگر بخواهید تمام ماتریس 10*10 را در رایانه ذخیره کنید، برای هر مربع یا نقطه، نیاز به یک بیت دارید. مقدار بیت برای یک مربع سیاه شده، 1 و برای یک مربع سفید، 0 خواهد بود.در نهایت تمام ماتریس به صورت مقادیر متوالی از بیت ها در حافظه ی رایانه ذخیره می شود.حال اگر اندازه ی این ماتریس را چندین هزار نقطه یا مربع افزایش دهید، وضوح تصویر بسیار بهتر خواهد شد. به هرکدام از این نقطه ها یک پیکسل می گویند. پس پیکسل ها در واقع اجزای سازنده ی تصویر هستند و در تصویری با وضوح 350*640 (یعنی 640 ردیف و در هر ردیف 350 پیکسل)، تعداد آن ها به 224000 می رسد. تصویر در رایانه به صورت رکوردی از بیت هایی که 1(سیاه) و 0(سفید) هستند، نگه داشته می شود. حال اگر برای نمایش هرپیکسل از بیش از یک بیت (مثلا 4، 8، 16 یا 24 بیت) استفاده کنیم، هر پیکسل می تواتند یک رنگ از مجموع 16، 256، 65000 یا چندین میلیون رنگ را داشته باشد. برای مثال اگر برای نمایش هر پیکسل از یک بایت (8 بیت) استفاده کنیم، می توان به هر پیکسل یک ترکیب از 256 ترکیب مختلف را نسبت داد که می تواند نشان دهنده ی یک رنگ به خصوص از بین 256 رنگ مختلف باشد.


روش ذخیره سازی صوت در رایانه کاملا شبیه به ضبط صوت دیجیتال ، بر روی CD های صوتی است. تمام صوت ها، از جمله موسیقی و صدای انسان دارای شکل فیزیکی موج صوتی هستند که با واحد هرتز یا کیلوهرتز اندازه گیری می شوند. وقتی صوت ساخته می شود، رایانه از موج صوتی مربوطه نمونه برداری می کند.سپس نمونه های برداشته شده برای ساخت تقریبی صوت اصلی درکنار یکدیگر قرار می گیرند.هرقدر تعداد نمونه ها در ثانیه ( مثلا 22000 یا 44000 ) بیشتر باشد، صوت ساخته شده به صورت اصلی نزدیک تر و شبیه تر است . نمونه های گرفته شده در واقع تصاویرعددی دامنه ی موج در لحظات مختلف هستند و در نتیجه به راحتی به اعداد دودویی تبدیل و در حافظه ی رایانه ذخیره می شوند.

ورودی آنالوگ (صوت)

اندازه نمونه 8 بیت

خروجی دیجیتال (نمونه ها)

سرعت نمونه برداری


در زمان پخش، یک وسیله ی تولید صوت ( Synthesizer ) با استفاده از اطلاعات دیجیتال ذخیره شده ( نمونه ها ) ، صوت خروجی را با کیفیت قابل قبول تولید می کند.


منبع:تبیان