V dnešní době je náš život extrémně bohatý na data: vše, co vidíme a slyšíme z počítače, je tvořeno daty. Například dnes jsem cestou do práce poslouchal hudbu a přitom se díval na svůj Twitter a a obrázek kočky své kamarádky na Instagramu. Všechny tyto věci – hudba, text i fotografie – jsou v podstatě jen série jedniček a nul. Na zcela základní úrovni se z toho skládají všechny digitální informace.
Jak se tedy z jedniček a nul stává hudba, zprávy na sociálních sítích nebo obrázky koček? Abych začal odpovídat na tuto otázku, vezmu vás na krátkou exkurzi do historie a významu dat a digitálních médií, abych vám přiblížil, jak jsme se s pouhými jedničkami a nulami dostali tak daleko.
Práce počítače
Počítače byly postaveny za účelem zpracování dat, aby se z nich staly informace. Informace úzce souvisí s daty; hlavní rozdíl spočívá v tom, že data jsou formalizovanou reprezentací něčeho, co se po uvedení do kontextu nebo po analýze stává informací. Data jsou tedy abstraktnější pojem než informace.
V tomto kurzu se zabýváme především tím, jak jsou data reprezentována počítači, a nikoli tím, jak počítače zpracovávají a vytvářejí informace. To je důležité rozlišení, protože cílem tohoto kurzu je pomoci vám pochopit formalizace a kódy, které počítače používají k oživení dat. V podstatě se naučíte chápat věci z pohledu počítače – věci, které vidíte, slyšíte a považujete za samozřejmé ve svém každodenním životě. Tyto znalosti jsou velmi důležité pro mnoho aspektů teorie informatiky.
Počítač je určen k tomu, aby s daty prováděl řadu věcí: + Přijímat data + Ukládat data + Manipulovat s daty + Prezentovat data
To vše se děje uvnitř počítače. Jak tedy počítače přijímají, ukládají, manipulují a prezentují data jen pomocí elektřiny? V našem kurzu Jak fungují počítače vysvětlujeme, že počítače se skládají z řady spínačů, které mohou být buď zapnuté, nebo vypnuté, a tyto stavy odpovídají binárnímu zobrazení 1 (zapnuto) a 0 (vypnuto). Přes spínače protéká elektrický proud, a pokud přidáte více spínačů, získáte více jedniček a nul. Zde je příklad, jak to funguje:
Každý stav 1 (zapnuto) nebo 0 (vypnuto) v jednom přepínači se nazývá bit, což je nejmenší část dat, kterou může počítač uložit. Pokud použijete více přepínačů, získáte více bitů; s více bity můžete reprezentovat složitější data, jako je hudba, text a obrázek, o kterých jsem mluvil dříve. Na jednu desku plošných spojů se vejdou miliardy přepínačů a počítače práci s těmito bity oživují data.
V průběhu tohoto kurzu se budeme zabývat procesy, které počítače používají k přeměně těchto bitů na věci, které můžete vidět a slyšet. Prvním krokem je pochopit, jak se informace převádí z fyzického formátu do digitálního, který lze reprezentovat pomocí bitů. Tento proces převodu se nazývá digitalizace.
Digitalizace
Abychom pochopili digitalizaci, podívejme se, jak moc se technologie za posledních 25 let vyvinula. Multimediální technologie a internet nás proměnily v digitální kulturu. Například toto je technologie, která byla populární před 25 lety, v roce 1993, ve srovnání se současnou technologií:
Dnes se většina forem hromadných sdělovacích prostředků, televize, hudebních nahrávek a filmů vyrábí a distribuuje digitálně a nyní se sbližují s internetem a celosvětovou sítí a vytvářejí digitální mediální krajinu, kterou zažíváme každý den. Zde je několik zajímavých faktů o digitalizaci médií:
- Téměř veškerá hudba, kterou kdy lidé nahráli, je nyní digitalizovaná
- V roce 2011 začal Amazon prodávat více digitálních knih než tištěných
- V roce 1986 bylo 99.2 % světové kapacity pro ukládání informací byla analogová; o 21 let později, v roce 2007, bylo 94 % digitálních
Na obrázcích výše jsou příklady populární techniky z roku 1993 analogové a příklady z roku 2018 digitální. Rozdíly mezi analogovou a digitální technikou si podrobněji rozebereme později. Prozatím vám pro vysvětlení toho, jak digitalizace pokročila od roku 1993 do současnosti, poskytnu stručný přehled analogové a digitální techniky.
Analogová elektronika, stejně jako příklady z roku 1993, používá analogové signály. Analogové signály si můžete představit podobně jako teplotní čáru na rtuťovém teploměru: čára se plynule mění a ukazuje teplotu.
Stejně jako tato čára rtuťového teploměru mohou analogové signály nabývat souvislého rozsahu hodnot, které reprezentují data, a tento rozsah lze vizualizovat. Naproti tomu digitální teploměr zobrazuje hodnoty v nespojitých krocích, například po desetinách stupně.
Dalším příkladem jsou staré televizní přijímače: tyto televizory používají k reprezentaci zvuků a obrazů signál se spojitě proměnnou vlnou.
Protože změny těchto vln jsou tak malé, mohou být vlnové formy rušeny interferencí, což způsobuje například statický zvuk a sněhové obrazy. Aby se rušení omezilo, mohou počítače převádět vlny na jedničky a nuly (neboli bity) jako jednotlivé kusy dat. Použití bitů místo vlnových forem snižuje účinky interference a vede k lepší kvalitě zvuku a obrazu. Počítače tedy reprezentují média v číselné podobě, což má velký a stále větší vliv na to, co vidíme a slyšíme v našem každodenním životě.
Tento týden se ponoříme hlouběji do matematiky a základních výpočetních procesů, které jsou základem pro výpočty a reprezentaci dat v médiích.
Aktivita: každodenní data
Teď jste viděli několik příkladů reprezentace dat, zamyslete se nad daty, která pro vás každý den ožívají prostřednictvím vašeho telefonu, notebooku nebo stolního počítače a všech dalších počítačů kolem vás, jako jsou digitální displeje při každodenní jízdě vlakem, chytrá televize doma nebo digitální rádio v autě.
.