رمزگذاری دیجیتال رسانه ها

( رمزگذاری دیجیتال رسانه ها ) تمامی رسانه های دیجیتال ، چه آن‌هایی که از فرمت های آنالوگ تبدیل شده یا آن‌هایی که از همان اول در شکل دیجیتال تولید شده‌اند، باید در کد باینری نشان داده شوند. دو رویکرد اصلی در رمزگذاری دیجیتال رسانه وجود دارد که عبارتند از: مبتنی بر توضیح و مبتنی بر فرمان. در رویکرد توصیفی، یک فایل رسانه دیجیتال شامل آرایه جزئی از بسیاری از عناصر مجزا است که یک تصویر یا صدا را تشکیل می‌دهد. یک تصویر با ثبت رنگ‌های هر یک از پیکسل‌های مجزای آن توصیف می‌شود که یک مشبک یا نقشه‌ای از موقعیت آن‌ها را ایجاد می‌کند. از این رو به این شیوه رمزگذاری دیجیتال، “تصویر نقش بینی شده” گفته می‌شود. صدا از طریق هزاران نمونه بسامد مجزا تعریف شده و به آن صدای نمونه برداری شده گفته می‌شود.
رمزگذاری توصیفی دیجیتال از توانمندی کامپیوتر جهت ذخیره سازی و پردازش شمار وسیعی از عناصر رسانه ای مجزا سود می‌جوید. هر چند رمزگذاری توصیفی معمولا به تولید فایل هایی با اندازه بزرگ‌تر منجر می‌شود، اما از این روش بیشتر برای نمایش صداها و صحنه‌های طبیعی استفاده می‌شود. این شیوه رمزگذاری همچنین از ویرایش دقیق پشتیبانی می‌کند. تصاویر نقش بینی شده و صدای نمونه برداری شده مثال‌های رایجی از رمزگذاری توصیفی هستند.
دومین رویکرد رمزگذاری رسانه دیجیتال از یکی دیگر از خصوصیات کامپیوتر بهره می‌جوید که آن توانایی اجرای فرامین است. رویکرد مبتنی بر فرمان به جای ذخیره سازی فهرستی دقیق از عناصر سازنده، مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها را ذخیره سازی می‌کند که کامپیوتر بعدها از آن به منظور تولید تصاویر و صداهای مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها را ذخیره سازی می‌کند که کامپیوتر بعدها از آن به منظور تولید تصاویر و صداهای دیجیتال تبعیت می‌کند. این دستورالعمل‌ها، مانند تمامی جنبه‌های پردازش دیجیتال، به عنوان بیت ها و بایت ها رمزگذاری می‌شوند.
صداها را می‌توان با مشخص کردن اعمال موزیکال، مانند ضربه زدن به یک کلید اصلی با نیرو و مدت مشخص، به عنوان فرامین رمزگذاری کرد. از این رویکرد در فرمت محبوب MIDI (رابط دیجیتال ابزار موسیقی) بسیار استفاده می‌شود. یک فایل MIDI به جای ذخیره سازی صداها، فرامینی را ذخیره می‌کند که به تولید این صداها می‌پردازد. هنگامی که کامپیوتر فرامین را اجرا می‌کند، نرم افزار و سخت افزار ویژه‌ای (توالی گر و سینتی سایزر) صداهای مرتبط را تولید می‌کنند. صدای مبتنی بر فرمان را معمولا به عنوان “صدای سینتی سایز شده” رایج بوده که به مفهوم صدایی است که توسط کامپیوتر در کنار هم قرار داده می‌شود. تصاویر دیجیتال را نیز می‌توان به وسیله فرامین ترسیمی رمزگذاری کرد. به عنوان مثال، فرامین مشخص می‌کنند که یک شش ضلعی در موقعیتی مشخص از صفحه ترسیم شده، از رنگی مشخص جهت مرزها و رنگی دیگر جهت پرکردن داخل آن استفاده شود. برنامه های طراحی چون Adobe Illustrator، با استفاده از رویکرد مبتنی بر فرمان به تولید تصاویر می‌پردازند.
رسانه های مبتنی بر فرمان از مزایای مهمی نسبت به رسانه های توصیفی برخوردار هستند. اندازه فایل معمولا بسیار کوچک‌تر بوده و آن‌ها را بالاخص در برنامه هایی که دارای پهنای باند محدود هستند، مفید و قابل استفاده می‌سازد، این مشکل غالبا در وب نیز وجود دارد. علیرغم رسانه توصیفی، این نوع رسانه را می‌توان بدون هرگونه تحریف تنظیم و درجه‌بندی کرد. به عنوان مثال، اندازه یک تصویر را می‌توان بدون معرفی دندانه‌ها، جلوه پله‌ای که بالاخص در خطوط مورب در زمان بزرگ‌سازی تصاویر نقش بینی شده مشهود است، افزایش داد. همچنین می‌توان طول یک صدای سینتی سایز شده را بدون دست کاری زیر و بمی صدا تغییر داد. به عبارت دیگر، تولید یک رسانه پیچیده و طبیعی با استفاده از رویکرد مبتنی بر فرمان دشوارتر است. به عنوان مثال، صدای انسان یا عکس‌ها معمولا از طریق رویکرد مبتنی بر توضیح به طور مؤثرتری رمزگذاری می‌شوند.
Adobe Flash، یک برنامه تألیف محبوب برای وب، از گرافیک‌های مبتنی بر فرمان جهت کاهش اندازه فایل و سرعت بخشیدن به توزیع انیمیشن‌ها استفاده می‌کند. تفاوت‌های میان رمزگذاری مبتنی بر توضیح یا مبتنی بر فرمان رسانه دیجیتال به نگرش ما از رسانه های متعدد که شامل برنامه های چند رسانه ای مدرن نیز می‌شود باز می‌گردد. در پکیج جامع دیجیتال مارکتینگ تخصصی نوکارتو می‌توانید پیرامون موضوع بازاریابی عناصر چند رسانه ای، اطلاعات جامعی را به‌دست بیاورید.

فشرده سازی فایل

یک فایل دیجیتال، در حالت عادی می‌تواند بسیار بزرگ باشد. چنین چیزی بالاخص در زمانی روی می‌دهد که یک فایل شامل گرافیک های مبتنی بر توضیح، صدا و ویدیو باشد. یک مانیتور ۶۰۰ × ۸۰۰ کامپیوتر، ۴۸۰٫۰۰۰ عنصر تصویر را نشان می‌دهد. در درجه وضوح کیفیت عکس، هر یک از این‌ها با ۲۴ بیت نمایش داده می‌شوند. نمایش چنین تصویری به کامپیوتری نیاز دارد که قادر به ذخیره سازی، خواندن و پردازش بیش از یازده میلیون بیت یا تقریبا ۴/۱ مگابیت اطلاعات باشد. یک ویدیو در هر ثانیه ۳۰ عدد از این تصاویر را به نمایش گذاشته و صدا نیز به آن می‌افزاید. در بالای ۳۰ مگابایت در ثانیه، این جریان داده دیجیتال خیلی سریع حافظه و ظرفیت پردازش بیشتر کامپیوترهای مجزا را پوشش می‌دهد.

WinZip, StuffIt و PKzip نمونه هایی از برنامه های فشرده سازی متداول هستند.

خوشبختانه می‌توان اندازه فایل های دیجیتال را به وسیله فشرده سازی فایل به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش داد. فشرده سازی فرایند رمزگذاری مجدد داده های دیجیتال به منظور کاهش اندازه فایل است. برنامه ای حرفه‌ای به نام کدک، برایCompressor / DECompressor فایل اصلی را به نسخه‌ای کوچک‌تر تغییر داده و سپس محتوای آن را جهت نمایش داده ها در شکلی قابل استفاده به حالت نخست باز می‌گرداند. داشتن درکی اصولی از فشرده سازی در توسعه چند رسانه ای به دو دلیل حائز اهمیت است. دلیل اول این که فشرده سازی یکی از استراتژی های عمده‌ای است که توسعه دهندگان از آن جهت کاهش اندازه فایل استفاده می‌کنند. کاهش اندازه فایل به برنامه های کارآمدتر چند رسانه ای منجر شده و غالبا برای توزیع اثربخش روی وب الزامی است. دلیل دوم این که انتخاب شکل خاصی از فشرده سازی بر کیفیت رسانه ها به طور چشمگیری تأثیر می‌گذارد و دامنه انتخاب‌های فشرده سازی وسیع بوده و مدام در حال تکامل است. توسعه دهندگان برای برگزیدن مناسب‌ترین انتخاب باید درکی از اصول فشرده سازی داشته باشند. فشرده سازی دارای دو نوع عمده توأم با اتلاف و بدون اتلاف است. در فشرده سازی توأم با اتلاف تعداد بیت ها در فایل اصلی کاهش یافته و بخشی از داده ها نیز از دست می‌رود. فشرده سازی توأم با اتلاف انتخاب مناسبی برای فایل هایی که شامل متن و اعداد هستند و به آن اطلاعات حرفی – عددی گفته می‌شود، نیست. از دست رفتن یک حرف یا عدد به راحتی می‌تواند معنای داده را تغییر دهد. حفظ صدا یا تصاویر با کیفیت بالا با داده هایی کمتر از آن‌چه در فایل اصلی است، معمولا امکان‌پذیر می‌باشد. فشرده سازی بدون اتلاف یک رمزگذاری کارآمدتر را جهت کاهش اندازه فایل جایگزین می‌کند در حالی که تمامی داده های اصلی را نیز نگه می‌دارد. زمانی که فایل فشرده سازی شده به حالت نخست خود بازگشت با فایل اصلی خود یکسان خواهد بود دو مثالی که در زیر آمده است می‌تواند در روشن سازی بهتر ماهیت فشرده سازی و به خصوص تفاوت‌های میان تکنیک های فشرده سازی توأم با اتلاف و بدون اتلاف کمک کند.

فشرده سازی توأم با اتلاف – MP3

MP3 یک فرمت فایل صدا است که فایل های فشرده سازی توأم با اتلاف را به صورت یکپارچه در می‌آورد. این فرمت بخشی از مجموعه‌ای وسیع از استانداردهای فشرده سازی است که توسط گروه (MPEG) Motion Picture Expert Group ساخت یافته است. MP3 (برای ۳MPEG , Audio Level) محبوبیت اولیه خود را پیدا کرد، زیرا بدین وسیله انتقال فایل های صدای با کیفیت نزدیک به CD در وب امکان‌پذیر می‌شد. بدون فشرده سازی، انتقال یک فایل CD اصلی برای بسیاری از کاربران وب، شدنی نبود. استاندارد صوتی CD از نمونه های ۱۶ بیتی موسیقی اصلی استفاده می‌کند که برای هر دو کانال استریوی خود ۴۴٫۱۰۰ بار در هر ثانیه نیاز دارد. چنین چیزی در فایل هایی ایجاد می‌شود که شامل ۱٫۴۱۱٫۲۰۰ بیت اطلاعات در هر ثانیه از صدا (۴۴٫۱۰۰ نمونه × ۱۶ بیت در نمونه × ۲ کانال) هستند. یک مودم ۵۶kb برای دریافت یک ثانیه از صدا ( ۱٫۴۱۱٫۲۰۰ بیت ۵۶٫۰۰۰ بیت در ثانیه) تقریبأ به ۲۵ ثانیه زمان نیاز دارد. با این سرعت انتقال داده، یک آهنگ سه دقیقه‌ای به بیش از یک ساعت برای دانلود کردن زمان نیاز خواهد داشت. فایل های MP3 این اطلاعات را فشرده سازی می‌کنند و فایلی را تولید می‌کنند که تقریبا ۱۲ بار کوچک‌تر از فایل اصلی است. یک مودم قادر به دانلود یک فایل فشرده تنها در چند دقیقه است و ارتباطات باند پهن که استفاده آن‌ها رو به افزایش است این زمان را به چند ثانیه کاهش داده است. خدمات تخصصی اینستاگرام اعتبار و تداوم کسب و کارتان را تضمین می‌کند.
MP3 و موسیقی قابل حمل MP3 دستگاه‌های پخش موسیقی قابل حمل را نیز متحول کرده است. یک مگابایت می‌تواند تقریبا یک دقیقه صدای MP3 را در خود نگه دارد این امکان به iPod ها و دستگاه‌های پخش MP3 فرصت ذخیره سازی صدها آهنگ را داده است.
MP3 فایل صدا را تحلیل کرده و داده هایی را که برای پخش با کیفیت بالا ضروری نیستند، جدا می‌کند. به عنوان مثال، این فرمت فرکان‌ های بالای دامنه شنیداری انسان را حذف می‌کند. MP3 همچنین قادر به ارزیابی دو صدایی است که در یک زمان پخش می‌شوند و صدای آرام‌تر را حذف می‌کند. این نوع داده ها را می‌توان بدون آن که تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر کیفیت گذاشت حذف کرد. نتیجه یک فشرده سازی توأم با اتلاف است زیرا بعضی از اطلاعات حذف شده اما آن دسته از اطلاعاتی که عملکردی نزدیک به کیفیت CD دارند حفظ می‌شوند.

فشرده سازی بدون اتلاف – رمزگذاری Run Length

یکی از استراتژی های ساده‌تر دست یافتن به فشرده سازی بدون اتلاف اجرای رمزگذاری Run Length (RLE) است. از رمزگذاری Run Length گاهی اوقات جهت فشرده سازی فایل های تصویر نقش بینی شده مانند فرمت Windows PCX استفاده می‌شود. همان‌گونه که پیشتر نیز بدان اشاره شد، تصاویر نقش بینی شده، معمولا بسیار بزرگ هستند، زیرا هر پیکسل با مجموعه‌ای از بیت هایی نمایش داده می‌شود که اطلاعات در مورد رنگ آن را فراهم می‌آورد. رمزگذاری Run Length کدی را جهت نشان دار کردن ابتدای خط پیکسل‌های همرنگ تولید می‌کند. اطلاعات این رنگ سپس تنها یک بار برای هر پیکسل ثبت می‌شود. در واقع، RLE به کامپیوتر می‌گوید تا یک رنگ را برای تعداد مشخصی از پیکسل‌های مجاور تکرار کند تا این که به تکرار اطلاعات مشابه برای تمامی پیکسل‌ها بپردازد. فایل فشرده سازی شده RLE کوچک‌تر است اما تمامی داده های تصویر اصلی در آن حفظ خواهند شد. این فشرده سازی از نوع بدون اتلاف است. با استفاده از خدمات دیجیتال مارکتینگ شرکت نوکارتو می‌توانید به کسب و کار خود رونق بخشید.

شناسایی خطا و اصلاح آن

داده دیجیتال شامل رشته وسیعی از صفرها و یک‌ها است. تغییر یا حذف تعداد اندکی از این بیت ها می‌تواند تحریف جدی را به وجود آورد. راه های متعددی وجود دارد که در آن تحریف می‌تواند رخ دهد. به عنوان مثال، حفره‌ها و سطوح صاف یک CD را می‌توان با یک خراش یا گرد و غبار تغییر داد. سطوح مغناطیسی یک دیسک فلاپی را نیز می‌توان با کمک یک مغناطیس یا بر اثر گرما تخریب کرد. داده در انتقال الکترونیکی نیز می‌تواند دستخوش تغییر شده و یا از بین برود. برای معتبر ساختن داده دیجیتال باید از ابزارهای شناسایی و اصلاح خطا بهره جست.
استراتژی های فراوانی برای اصلاح و شناسایی خطا وجود دارد و مانند فشرده سازی، توسعه دهنده چند رسانه ای به ندرت از فرصت وارد شدن به عمق این نواحی برخوردار است. به سخن دیگر، نیازمندی‌های ذخیره سازی برای داده به فرمت های گوناگون (مانند CD یا DVD) به طور چشم‌گیری تحت تأثیر نیاز به افزودن کد برای شناسایی و اصلاح خطا قرار دارد. از این رو، درک اصول عملیات آن‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است.
اولین چالش در تضمین معتبر بودن اطلاعات دیجیتال یافتن ابزاری جهت شناسایی خطا است. یک استراتژی ساده برای انجام این کار بیت توازن است. یک بیت توازن یک بیت اضافه است که به کد داده جهت زوج یا فردن نگه داشتن یک‌ها در کد افزوده می‌شود. یک بیت اضافه سپس به منظور زوج یا فرد کردن مجموع تعداد بیت های “۱” افزوده می‌شود. به بیت افزوده شده بیت توازن گفته می‌شود. در صورتی که تمایل به تعداد بیت های یک فرد باشد به طرح رمزگذاری “توزان مفرد” گفته می‌شود. حال، در صورتی که قرار باشد تعداد یک‌ها زوج باشد به آن “توازن زوج” می‌گویند. به عنوان مثال، کد ASCII برای حرف A، ۰۱۰۰۰۰۰۱ است. این کد دارای تعداد بیت های زوج عدد یک است (دو). در یک سیستم توازن زوج، بیت توازن افزوده شده یک بیت صفر است و کد این حرف ۰۱۰۰۰۰۰۱۰ خواهد بود. حرفی چون C با کد ASCII 010000011 دارای تعداد بیت های فرد عدد یک است (سه). در توازن فرد یک “۱” به تعداد بیت ها افزوده شده و رمزگذاری بیت توازن ۰۱۰۰۰۰۱۱۱ را تولید خواهد کرد.
در دریافت یک بلوک داده، بیت ها مجددا شمارش می‌شوند. در صورتی که انتظار نمی‌رود تعداد بیت ها (بسته به نوع توازنی که از آن استفاده می‌شود) زوج یا فرد باشد، به طور حتم اشتباهی رخ داده است. این سیستم ساده می‌تواند بسیاری از خطاها را شناسایی کند اما دارای محدودیت‌های جدی است. غالبأ از رویکردهای پیشرفته‌تری در شناسایی خطاها استفاده می‌شود. زمانی که یک خطا شناسایی شد، چالش دوم اصلاح آن با بیت های داده دقیق است.
برای بعضی از برنامه ها، مانند برنامه انتقال داده، شناختن این که خطایی رخ داده است کفایت دارد خطای داده درخواستی را از دریافت کننده به منظور انتقال مجدد آیتم داده جریان یافته تولید می‌کند. این فرایند تا زمانی ادامه می‌یابد که یک پیام عاری از خطا دریافت شود. البته این استراتژی برای تمامی انواع رسانه های دیجیتال کار نمی‌کند. به عنوان مثال، پخش دقیق CD های صوتی به شناسایی بلافاصله و اصلاح خطاهای داده نیاز دارد. برای این منظور یک کد اصلاح خطا به بازساخت توالی بیت اصلی افزوده می‌شود. این امر به داده افزون شده در جریان بیتی نیاز دارد که الزامات ذخیره سازی داده را افزایش می‌دهد. این امر همچنین قادر است به طور چشم‌گیری اعتبارپذیری را افزایش دهد. دیسک‌های صوتی CD تقریبا یک سوم ذخیره سازی خود را به شناسایی و اصلاح خطاها اختصاص می‌دهد. شما می‌توانید با استفاده از پکیج جامع بازاریابی و تبلیغات تخصصی اینستاگرام باعث پیشرفت کسب و کار خود شوید.

برای مطالعه مقاله های دیگر در زمینه‌های مختلف فناوری اطلاعات و ارتباطات اینجا کلیک کنید.