Какие виды информации содержатся в файлах

Все существующие файлы условно можно разделить на две основные группы: системные и пользовательские. Очевидно, что системные файлы являются составляющими элементами самой системы, содержат в себе библиотеки, алгоритмы, команды, обеспечивающие работоспособность операционной системы. Пользовательские файлы являются виртуальным достоянием пользователя и для их чтения или редактирования требуются соответствующие программы.

Операционная система определяет тип файла по его расширению. Расширением называется последняя часть имени файла, которая следует после точки. Точек в названии может быть несколько, поэтому расширением считается часть имени файла, следующая за последней точкой в его названии. Пример: filename.txt

От расширения файла зависит — какой программой будет производиться чтение или редактирование данного файла.

Здесь возникает некоторая сложность в понимании для новичка. Дело в том, что операционная система, по умолчанию, настроена так, что известные системе расширения файлов не отображаются. В этом случае, пользователь видит только название самого файла. Видимо, создатели ОС посчитали, что пользователю нет смысла вдаваться в технические подробности.

Увы, без знания технических подробностей, полноценное взаимодействие с компьютером невозможно. По той причине, что расширения файлов остаются скрытыми, многие пользователи даже не подозревают о том, что в одной папке (каталоге) не может существовать двух файлов с одинаковыми названиями. Каждое название файла индивидуально для каждой конкретной папки.

Заблуждение возникает по той причине, что один файл может называться filename.txt, а второй файл может называться filename.jpg. Для системы, оба этих названия являются разными из-за разных расширений в имени, а пользователь, если расширения не отображаются, видит два одинаковых имени файла в одной папке и думает, что такое вполне возможно.

Рассмотрим типы пользовательских файлов. Условно их можно разделить на четыре основные группы:

1. Текстовый документ

Основным типом пользовательских файлов является текстовый документ. Данное утверждение не требует объемных доказательств, достаточно напомнить о том, что ни один сайт в интернете не обходится без текста. Кроме того, никакая электронная отчетность, ведение бухгалтерии, логистики, заключение договоров — тоже не могут обойтись без набора текстовых символов. Текст в компьютерном мире является, пусть не самым красочным, но самым основным источником информации. Графические изображения, как правило, являются дополнением к основному текстовому файлу, если содержат графики, чертежи, иллюстрации или фотографии.

Текстовый документ может содержать в себе обычный или форматированный текст. Если текстовый документ содержит неформатированный текст, такая запись, по сути, является единой строкой, содержащей определенный набор символов. Приложения, работающие с текстовыми документами, для удобства чтения автоматически располагают текст в окне в несколько строк, осуществляя перенос по словам.

Неформатированный текст содержит только основной набор символов, без указания типа и размера шрифта. Программы, работающие с текстом, отображают неформатированный текст размером и шрифтом выбранным пользователем. Таким образом, неформатированный текст, на двух разных компьютерах, может выглядеть совершенно по-разному, сохранится только основной логический смысл данного текста.

В операционной системе Windows, для чтения и создания простых текстовых файлов без форматирования, существует гениальное приложение “Блокнот”. Данное приложение позволяет создавать простые текстовые файлы без форматирования. Кроме того, приложение позволяет открывать и редактировать некоторые системные файлы, содержащие техническую текстовую информацию. Также возможно создание или редактирование страниц интернета в формате HTM или HTML.

Форматированный текст имеет заданный и описанный в самом файле тип и размер шрифта, разбивку на абзацы, страницы, отступы текста от краев страницы, что подразумевает дальнейший вывод текста на печать с помощью принтера. Также форматированный текст может иметь таблицы, гипертекстовые ссылки, позволяющие осуществлять переход прямо из текстового документа на указанный ресурс в сети Интернет.

Наиболее известная программа, которая используется для работы с форматированным текстом, разработана компанией Microsoft и называется Word.

Некоторые пользователи полагают, что программа Word является неотъемлемой частью операционной системы Windows.

На самом деле, данное приложение является отдельным продуктом компании и устанавливается дополнительно. Приложение разработано специально для работников офиса, которым постоянно приходится работать с отчетами, сметами, счетами, договорами и другими аналогичными документами.

2. Рисунок

Текст без иллюстраций, фотографий или иконок выглядит слишком сухо и скучно. Иногда рисунки просто необходимы для наглядности. Все изображения, используемые в цифровой среде, можно разделить на две основных группы: растровая и векторная графика. Разница между этими двумя группами значительна и заключается в принципах построения, сохранения и чтения изображения.

Растровые изображения появились раньше и пока остаются наиболее популярными. Связано это с тем, что создавать и редактировать растровые изображения гораздо проще. На сегодняшний день существует множество различных программ, доступных широкому кругу пользователей, которые созданы для работы с растровой графикой.

Общий принцип растрового изображения заключается в том, что оно состоит из точек — пикселей. Такой принцип продиктован устройством самих мониторов, где также используются трехцветные пиксели. Каждый пиксель монитора состоит из трех ячеек, которым заданы базовые цвета: красный, зеленый и синий.
От яркости свечения каждой цветной ячейки, входящей в состав одного пикселя, зависит его общий суммарный цвет. Одинаковое свечение красного и зеленого порождают желтый цвет, одинаковое свечение зеленого и синего — дают голубой, а все три цвета в сумме дают белый. Разное процентное соотношение трёх базовых цветов — создает всю богатую палитру не только виртуального, но и окружающего мира.

Качество растрового изображения зависит от количества пикселей. Чем больше пикселей, тем выше может быть качество изображения. Пиксели в графическом рисунке образуют горизонтальные строки и вертикальные столбцы. Любое растровое изображение имеет четкий размер по ширине и высоте, который также указывается в пикселях.

Основной недостаток растрового изображения заключается в том, что изменение исходного размера изображения приводит к ухудшению качества. Связано это с тем, что при уменьшении изображения соседние пиксели суммируются и сливаются в один. При увеличении изображения добавляются новые пиксели, которым присваивается промежуточное значение соседних.
Если исходное изображение не уменьшать, а сразу увеличивать, то и в этом случае, за счет появления промежуточных пикселей теряется исходная четкость изображения. Наименьшие потери качества происходят при увеличении изображения на коэффициент кратный четырем: в два, в четыре, в восемь или шестнадцать раз.
В этих случаях, каждый пиксель просто увеличивается в четыре раза, либо в восемь, шестнадцать раз, но не появляются пиксели с промежуточными значениями.

Помимо растровой графики, существует векторная графика. Принцип построения векторного изображения заключается в том, что в исходном файле сохраняется сама форма каждого элемента изображения, в процентном соотношении от общей площади изображения. Подобное сохранение информации обеспечивает четкость изображения при любом изменении размера.
Векторное изображение, созданное на дисплее обычного компьютера, не потеряет своё качество даже в том случае, если его растянуть до размеров многоэтажного дома. Объем файла векторной графики зависит от количества элементов, используемых в рисунке.

3. Аудио

Возможность воспроизведения звука на компьютере не является такой важной и необходимой составляющей, как текст или графическое изображение, но делает цифровой мир более совершенным и многогранным. Если же рассматривать техническую составляющую, компьютер, лишенный возможности работы со звуком, стал бы бесполезной игрушкой для композиторов, музыкантов, аранжировщиков и других специалистов, чья творческая или трудовая деятельность связана непосредственно со звуковыми файлами.
Для того чтобы понять структуру звукового файла, обратимся к базовым понятиям возникновения звука в природе. Известно, что любой звук это волна, которая порождается источником звука с помощью колебаний. От частоты колебаний источника звука зависит частота звуковой волны. Частота колебаний выражается в Герцах. Один Герц (Гц или Hz) означает одно колебание в секунду. Человеческое ухо способно слышать звуковые колебания в диапазоне от 20 колебаний в секунду (20 Гц) до 20 000 колебаний (20 кГц).

Некоторые источники утверждают, что человеческое ухо слышит не от 20, а от 30 Герц. Так или иначе, но всё, что ниже слышимого диапазона — принято считать инфразвуком, а диапазон свыше 20 000 Герц — принято считать ультразвуком.
Звуковой файл, по своей сути, это цифровая запись колебаний источника звука. При воспроизведении звукового файла, считывается запись колебаний, а сигнал, сгенерированный в соответствии с записью, подаётся на усилитель мощности, а уже затем воспроизводится динамиками звукового устройства.
Запись звука можно представить в виде графика. Для простоты восприятия, на графике изображена частота равная одному колебанию в секунду, что соответствует 1 Герц. Естественно, человеческое ухо не может услышать такую частоту, но на данном примере проще объяснить общий принцип звучания частот.

Когда мы слышим музыку, мы можем различать звучание множества различных музыкальных инструментов. Все они звучат на разных частотах, но запись подобного звучания выглядит в виде всего одной звуковой дорожки. Возникает вполне справедливый вопрос: Каким образом одна звуковая дорожка может содержать запись нескольких музыкальных инструментов?
Чтобы ответить на данный вопрос, воспользуемся двумя графиками. На одном графике изображена частота 1 Герц, на втором графике изображена частота 10 Герц. Как будет выглядеть график, если две этих частоты суммировать в один график?
Примитивная математика здесь бессильна и 1 плюс 10 Герц не будет равняться 11 Герцам. Полученный график будет сочетать в себе обе частоты, которые, при воспроизведении будут слышаться по отдельности. То есть, не сольются в единый звук. Однако, следует заметить, что суммируется громкость частот.

Подобным образом происходит наложение и слияние многих частот. В конце-концов, человеческое ухо — также имеет всего одну мембрану (барабанную перепонку), которая воспринимает всё многообразие звуков реального мира.

4. Видео

Видеофайлы являются наиболее “тяжелыми” по своему объему и наиболее сложными для воспроизведения на компьютере. Впрочем, для любого компьютера нет ничего страшнее, чем качественная видеоигра с трехмерной графикой и массой реалистичных эффектов: дым, туман, падающие тени от объектов и многие другие эффекты, которые создают максимальную нагрузку для видеокарты, заставляя её просчитывать весь виртуальный мир трёхмерной сцены.

Игровой режим с 3D-графикой наиболее опасен для ноутбуков потому, что система охлаждения обслуживает одновременно главный процессор и видеочип. Однако, скорость вращения кулера зависит от температуры главного процессора. Видеоигра может давать незначительную нагрузку для главного процессора при максимальной нагрузке видеочипа. В этом случае, кулер работает на пониженных оборотах, видеочип нагревается сильнее, чем главный процессор, но не получает достойного охлаждения, из-за чего значительно сокращается срок службы видеочипа.

Если учитывать нагрузку, которую создаёт трехмерная игра, то воспроизведение видеофайлов можно считать пустяком, который создаёт нагрузку процессора в пределах от 25-30% до 67-75%. Конечно, процент загрузки зависит ещё от мощности самого процессора. Чем мощнее процессор, тем проще ему работать. Для видеокарты-же нагрузка остается минимальной, поскольку, вся работа заключается в просчете плоского, двухмерного изображения, имеющего лишь ширину и высоту кадра.
Как говорилось ранее, видеофайл представляет собой серию последовательных, графических рисунков, сопровождающихся аудиодорожкой. Объем видеофайла напрямую зависит от размера и количества кадров. Правда, помимо этих параметров, существуют и такие, как интерлейсинг, битрейт, сжатие…
Известно, что человеческий глаз воспринимает движение на экране в том случае, если скорость смены кадров не ниже 24 кадров в секунду. Однако, некоторые цифровые форматы имеют настройку от шести с половиной кадров в секунду и выше. Как такое возможно?

Всё дело в том, что в подобных случаях смена кадра происходит так же быстро и резко, но время показа одного кадра на экране значительно увеличено. Конечно, чем больше кадров в секунду мы видим, тем плавнее воспринимается движение на экране.

Есть ещё такое заблуждение, что 24 кадра в секунду это максимум для человеческого глаза,  а повышать количество кадров не имеет смысла. На самом деле, видео, воспроизводимое со скоростью 30 кадров в секунду, воспринимается глазом более плавно и кажется более натуральным, а 60 кадров в секунду создаёт ещё более плавный и реалистичный эффект движения.

Заключение

По своей сути, любой файл содержит запись, состоящую из набора символов. Разница лишь в том, что значения символов, в разных типах файлов, имеют разное значение. Текстовые файлы появились одними из первых, ещё на заре развития компьютерной техники. Они могут иметь простое или сложное форматирование, подразумевающее отступы текста от краёв, разбивку текста на отдельные страницы, если подразумевается вывод документа на печать.

Вторым по значению можно смело назвать графический рисунок. К этой категории относится любое растровое изображение, будь то фотография, сделанная с помощью цифровой камеры или рисунок, созданный от руки. Для компьютера не имеет значения, каким образом был создан графический рисунок, для него это просто файл, в котором описано количество точек по вертикали и горизонтали, а также указан цвет каждой точки. Открывая изображение для просмотра, компьютер должен прочитать графический файл от начала до конца и затем, в соответствии с его содержимым, отобразить область рисунка указанными цветами. Пользователь видит картинку или фотографию.

Если графические файлы содержат информацию о количестве и цветах точек, из которых состоит рисунок, то аудиофайл содержит в себе запись частоты колебаний мембраны динамиков или наушников. Компьютер, считывая информацию аудиофайла, генерирует необходимые частоты и передает их на предварительный усилитель громкости, с которого сигнал поступает на усилитель мощности и далее начинает звучать в наушниках или динамиках.

Самым “тяжелым” и сложным для обработки и чтения является видеофайл, который состоит из двух частей: видеоряд и звуковая дорожка. По своей сути, видеофайл это объединение графического рисунка с аудиофайлом, с той разницей, что видеофайл подразумевает не один рисунок, а целую серию графических рисунков, которые сменяются со скоростью 12.5, 15, 25, 29.9 или 30 кадров в секунду. Скорость смены кадров также указана в самом видеофайле. Следует учитывать, что воспроизведение видеоряда должно ещё сопровождаться синхронным воспроизведением аудиодорожки. Из-за такой сложности, на слабых компьютерах нередко возникает рассинхронизация потоков, когда видеоряд отстает от аудиодорожки, либо наоборот: опережает её.