2.3.6.Кодирование звуковой информации.

Методы кодирования далеки от стандартизации. Используется два основных подхода. Метод FM (Frequency Modulation – частотная модуляция) основан на том, что звук раскла- дывается на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду и описывается числовыми параметрами, т.е. кодом. Разложение звуков в гармонические ряды и представление в виде дискретных циф- ровых сигналов выполняют специальные устройства АЦП (аналогово-цифровой преобразова- тель). Обратное преобразование (при воспроизведении) осуществляет ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). При этом, часть информации теряется и качество звука не очень хорошее. Однако такой метод обеспечивает достаточно компактный код Экономическая информатика (материалы к лекциям для самостоятельного изучения) 5 Метод таблично-волнового (Wave-Tables) синтеза основан на хранении в специальных таб- лицах образцов звуков для множества музыкальных инструментов. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения и т.д. Качество звука получается достаточно высоким. Изучить самостоятельно!

2.4. Структуры данных. Файловая структура.

2.4.1. Структуры данных.

Существуют три основных типа структур данных:

• линейная

• табличная

• иерархическая

При создании любой структуры данных решаются две проблемы:

• как разделяются элементы данных между собой

• как разыскиваются необходимые элементы

Изучить самостоятельно!

Если данные хранятся не как попало, а в организованной структуре, то каждый элемент данных приобретает новое свой- ство (параметр), который можно назвать адресом.

Линейная структура – это список и представляет собой упорядоченную структуру, в кото- рой местоположение (адрес) элемента однозначно определяется его номером. Таким образом, список отличается тем, что каждый элемент однозначно определяется своим номером в масси- ве. Например, проставляя номера на отдельных страницах рассыпанной книги, мы создаем структуру списка. Линейные структуры могут быть последовательного или прямого доступа. Линейные структуры последовательного доступа используются, когда элементы могут иметь разную длину. В этом случае для разделения элементов используются специальные зна- ки-разделители (например, знаки окончания строки или абзаца). В таких структурах для розы- ска элемента с номером n необходимо просмотреть список, начиная с самого начала и пересчи- тать встретившиеся разделители. Линейные структуры прямого доступа еще называют векторами данных. Они используют- ся, когда элементы имеют одинаковую длину. В этом случае разделители в списке не нужны. Если длина любого элемента a (например букв или байтов), то для розыска элемента с номером n достаточно отсчитать a⋅(n–1) длин элементов данных. Следующим будет необходимый нам элемент, длина которого также равна a, поэтому нет необходимости определять окончание это- го элемента.

Табличная структура (таблицы данных, матрицы данных) – это упорядоченная структура, в которой местоположение (адрес) элемента определяется номерами строки и столбца, на пере- сечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент. Такая структура отличается от линейной тем, что элементы данных определяются адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких. В памяти компьютера обычно табличная структура представляется линейным способом, когда строки таблицы записываются последовательно друг за другом. При этом используется как последовательный доступ (если элементы имеют разную длину), так и прямой доступ (если элементы имеют одинаковую длину). Табличная структура последовательного доступа требует большее количество разделите- лей, чем линейная, поскольку необходимо разделять не только элементы в строке, но и строки. Для доступа к элементу, имеющему адрес ячейки (m,n), надо просмотреть набор данных с само- го начала и пересчитать внешние разделители (для строк). Когда будет отсчитан m–1 раздели- тель, надо пересчитать внутренние n–1 разделители, после чего начнется необходимый элемент, который закончится, когда встретится любой очередной разделитель. Табличная структура прямого доступа называется матрицей. В этом случает разделители не нужны, поскольку все элементы имеют равную длину и их количество известно. Для доступа к конкретному элементу с адресом (m,n) в матрице, имеющей M строк и N столбцов, надо от- считать a⋅[N⋅(m–1)+(n–1)] длин (здесь a – длина одного элемента). Следующим будет требуе- мый элемент, длина которого тоже равна a, поэтому его окончание определить нетрудно.

Иерархическая структура. В такой структуре местоположение (адрес) каждого элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу. Подобные структуры широко применяются в различных систематизациях и классификациях, например,

Иерархические структуры используются для представления нерегулярных данных, которые трудно представить в виде списка или таблицы. В компьютере таким способом представлена структура каталогов, структура команд. Например, путь доступа к каталогу C:\Windows\System или путь доступа к команде Пуск ⇒ Программы ⇒ Стандартные ⇒ Калькулятор. Основным недостатком иерархических структур является увеличенный размер пути досту- па. Часто бывает так, что длина маршрута оказывается больше длины самих данных, к которым он ведет. У рассмотренных выше структур есть свои достоинства и недостатки.

Линейная и табличная структура.

• Достоинства. Списочными и табличными структурами легко пользоваться, поскольку ад- рес каждого элемента задается числом (для списка), двумя числами (для двумерной таблицы) или несколькими числами (для многомерной таблицы). Они также легко упорядочиваются, на- пример, сортировкой.

• Недостаток. Такие структуры трудно обновлять. Удаление или добавление элемента в упорядоченную структуру может привести к изменению адресных данных у других элементов. Например, при переносе элемента из одного списка в другой изменения надо вносить сразу в оба списка. При этом, в обоих списках будет нарушена списочная структура. Удаление элемен- та в первом списке нарушает нумерацию оставшихся, а его добавление во второй список нару- шает упорядочивание по алфавиту (если добавить его в конец списка) или нумерацию элемен- тов, следующих за ним (если вписать его в соответствии с алфавитом).

Иерархическая структура.

• Достоинства. Такие структуры не создают проблем с обновлением данных. Например, до- бавление нового элемента приводит лишь к созданию новой ветви или нового уровня. Недостатки. По форме такие структуры сложнее линейных и табличных.

• Недостатком ие- рархических структур является относительная трудоемкость записи адреса элемента данных и сложность упорядочения. Часто методы упорядочения в таких структурах основывают на предварительной индексации, которая заключается в присваивании каждому элементу уникаль- ного индекса, который можно использовать при поиске, сортировке и т.п.