Wat is digitaal?

Gegevens bewaren om later te gebruiken is één van de fundamenten van ons bestaan. Als je denkt dat dit een dierlijk fenomeen is, ben je mis. Alle levende wezens (ook planten) hebben in hun DNA alle gegevens om hun soort voort te zetten.... Dit is dus ook een soort geheugen.

Mensen slaan gegevens bijvoorbeeld op als volgt:

BIOS

letters op papier

muziek CD schilderij
DVD bandopnemer
diskette kleitablet
chip filmrol
hersenen CD ROM
memory stick langspeelplaat
harde schijf fotografisch papier
GSM geheugen video
DNA rekentoestel
enz...  

Bij sommige van bovenstaande voorbeelden is de opslagmethode digitaal. Een digitaal (digit = twee tekens) systeem heeft slechts twee toestanden. Je kan het vergelijken met een alfabet met slechts 2 letters... vb 01010111waarbij de 0 staat voor de éne toestand en 1 voor de andere toestand. Een toestand is bvb bij een Cd een gaatje of geen gaatje. Bij harde schijven  is de éne toestand magnetisch, de andere niet. Een tamtam die slechts 2 tonen kan voortbrengen is dus ook digitaal. De vroegere ponskaarten (Colruyt) vertoonden gaatjes of geen gaatjes en zijn dus ook digitaal. Onze stem kan verschrikkelijk veel tonen uitbrengen en is zeker niet digitaal. Digitaal betekent dus dat de basisinformatie slechts twee waarden kan innemen.

CD (optisch)

 

harde schijf (magnetisch)

 

 

 

De volgbundels houden de hoofdbundel op zijn lijn. De meest rechtse lijn van onder naar boven komt overeen met 0111

 

 

Dit stukje is wat men microscopisch kan waarnemen op een stukje harde schijf. Dit komt overeen met 010101

Welke van de opslagmethoden in de tabel zijn digitaal? Welke van de digitale methoden zijn optisch en magnetisch.

  Hoe worden letters digitaal bewaard?

Hoe kan men nu in hemelsnaam bvb een letter A bewaren op CD of harde schijf met dit digitaal systeem.
Wel; alles is kwestie van afspraak:

Deze afspraken werden gemaakt door 'the American Standard Code for Information Interchange' kortweg ASCII genoemd.

Zo komt de hoofdletter A overeen met 01000001, B met 01000010 en C met 01000011, enz...Merk op dat men 8 bits tegelijk neemt. Inderdaad met 8 bits of één byte heeft men 256 (2 tot de macht 8) combinatiemogelijkheden. Voldoende om alle tekens op het toetsenbord een code te geven. Inderdaad... tel het aantal toetsen op je toetsenbord en vermenigvuldig het met drie, want de meeste toetsen hebben drie mogelijkheden. Je komt aan een getal dat niet met zeven (128 combinatiemogelijkheden) maar met acht digitale tekens (256 combinatiemogelijkheden) moet geschreven worden. Een byte vind hier zijn oorsprong.

  • één bit:  0 of 1 of 21 combinatiemogelijkheden
  • twee bits:  00,01,10 en 11 of 22
  • drie bits: 000,001,010,100,011,101,110,111 of 23
  • zeven bits : 27 of 128
  • acht bits : 28 of 256

 Over binaire en decimale getallen...

Om het voor de mens een beetje gemakkelijk te maken kan men de binaire code omzetten naar decimaal. Als je telefonisch moet vertellen aan iemand dat de letter 'A' de code 0100 0001 heeft ( nul één nul nul nul nul nul nul één) wens ik je veel succes. Zeggen dat de letter 'A' de code 65 is lijkt mij gemakkelijker. Soms gebruikt men ook hexadecimale codes. Hieronder vind je een overzicht van enkele ASCII codes.

 ASCII-codes met de bijhorende tekens.

binair dec. teken   binair dec. teken   binair dec. teken   binair dec. teken
00000000 0 NULL   00100000 32 space   01000000 64 @   01100000 96 `
00000001 1 SOH   00100001 33 !   01000001 65 A   01100001 97 a
00000010 2 STX   00100010 34 "   01000010 66 B   01100010 98 b
00000011 3 ETX   00100011 35 #   01000011 67 C   01100011 99 c
00000100 4 EOT   00100100 36 $   01000100 68 D   01100100 100 d
00000101 5 ENQ   00100101 37 %   01000101 69 E   01100101 101 e
00000110 6 ACK   00100110 38 &   01000110 70 F   01100110 102 f
00000111 7 BELL   00100111 39 '   01000111 71 G   01100111 103 g
00001000 8 BS   00101000 40 (   01001000 72 H   01101000 104 h
00001001 9 Htab   00101001 41 )   01001001 73 I   01101001 105 i
00001010 10 LF   00101010 42 *   01001010 74 J   01101010 106 j
00001011 11 VT   00101011 43 +   01001011 75 K   01101011 107 k
00001100 12 FF   00101100 44 ,   01001100 76 L   01101100 108 l
00001101 13 CR   00101101 45 -   01001101 77 M   01101101 109 m
00001110 14 SOH   00101110 46 .   01001110 78 N   01101110 110 n
00001111 15 SI   00101111 47 /   01001111 79 O   01101111 111 o
00010000 16 DLE   00110000 48 0   01010000 80 P   01110000 112 p
00010001 17 DC1   00110001 49 1   01010001 81 Q   01110001 113 q
00010010 18 DC2   00110010 50 2   01010010 82 R   01110010 114 r
00010011 19 DC3   00110011 51 3   01010011 83 S   01110011 115 s
00010100 20 DC4   00110100 52 4   01010100 84 T   01110100 116 t
00010101 21 NAK   00110101 53 5   01010101 85 U   01110101 117 u
00010110 22 SYN   00110110 54 6   01010110 86 V   01110110 118 v
00010111 23 ETB   00110111 55 7   01010111 87 W   01110111 119 w
00011000 24 CAN   00111000 56 8   01011000 88 X   01111000 120 x
00011001 25 EM   00111001 57 9   01011001 89 Y   01111001 121 y
00011010 26 SUB   00111010 58 :   01011010 90 Z   01111010 122 z
00011011 27 ESC   00111011 59 ;   01011011 91 [   01111011 123 {
00011100 28 FS   00111100 60 <   01011100 92 \   01111100 124 |
00011101 29 GS   00111101 61 =   01011101 93 ]   01111101 125 }
00011110 30 RS   00111110 62 >   01011110 94 ^   01111110 126 ~
00011111 31 US   00111111 63 ?   01011111 95 _   01111111 127 DEL

De omrekening van binair (01000001) naar decimaal gebeurt als volgt: de som komt  op 64 + 1 = 65 en komt overeen met letter'A'

omrekeningscode 128 64 32 16 8 4 2 1
vb 1 0 1 0 0 0 0 0 1

De omrekening van binair(01010101) wordt: 64 +16+4+1 = 85 en komt overeen met letter 'U'

omrekeningscode 128 64 32 16 8 4 2 1
vb 2 0 1 0 1 0 1 0 1

Onthoud dat de computer enkel de binaire gegevens opslaat. De decimale waarden zijn er om het ons wat makkelijker te maken.

  Veelvouden van bits en bytes

Omdat één bit en één byte kleine informatiestukjes zijn komen ze dan ook in grote getale voor. Ze wordend dan ook vaak weergegeven in veelvouden van zichzelf:    

            b staat voor bit

            B voor byte

            K staat voor kilo. KB, kilobyte  is ongeveer duizend bytes (1024 )

           M staat voor Mega. MB, megabyte  is ongeveer een  miljoen bytes (1024 x 1024)

            G staat voor Giga. GB, gigabyte is ongeveer een miljard bytes (1024 x 1024 x 1024)

            T staat voor Tera.  TB, terabyte is ongeveer duizend miljard bytes (1024 x 1024 x 1024x 1024)

         De 1024 in plaats van 1000 komt door het digitale systeem. 210  komt overeen met 1024...

  Een kijkje in je eigen computer...

Hoeveel geheugen heeft je harde schijf én hoeveel RAM geheugen heeft je computer? Via deze dialoogvensters kom je dit te weten... Onderstaand voorbeeld is van mijn computer(tje). Ga nu zelf kijken in uw computer.

  Hoe worden kleuren bewaard?

De kleuren van een webpagina achtergrond, tabel, formulier, knop, ...  worden door drie bytes bepaald.

De kleurcodes worden veel in Hexadecimale waarden weergegeven. Dit is een tussenstap tussen binair en decimaal (onze normale cijfers). Zo is de kleurcode van deze pagina  11100101   11100101   01110000  of in hexadecimaal E5 E5 70. De omrekening gebeurt als volgt:

Binair naar Hexadecimale omrekeningstabel

  0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
0000 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F
0001 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F
0010 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2A 2B 2C 2D 2E 2F
0011 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 3A 3B 3C 3D 3E 3F
0100 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F
0101 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 5A 5B 5C 5D 5E 5F
0110 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6A 6B 6C 6D 6E 6F
0111 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 7A 7B 7C 7D 7E 7F
1000 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 8A 8B 8C 8D 8E 8F
1001 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 9A 9B 9C 9D 9E 9F
1010 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 AA AB AC AD AE AF
1011 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 BA BB BC BD BE BF
1100 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA CB CC CD CE CF
1101 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 DA DB DC DD DE DF
1110 E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 EA EB EC ED EE EF
1111 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 FA FB FC FD FE FF

De drie bytes van een kleurcode zorgen voor de mengkleuren rood, groen en blauw. Met deze kleuren worden alle andere opgebouwd. Voorbeeld:

  • KLEUR   FF0000 is 100% Rood

  • KLEUR   00FF00 is 100% Groen

  • KLEUR   0000FF is 100% Blauw

  • KLEUR  008080 is 50% Groen + 50% Blauw

  • KLEUR   808080 is 50% Rood + 50% Groen + 50% Blauw (een grijze tint)

  • KLEUR  FFFFFF is 100% Rood + 100% Groen + 100% Blauw (wit)

Het aantal bits zo klein mogelijk houden

Men slaat echter niet alleen tekst op ... Als je verbaasd bent door de grote opslagcapaciteit van letters op uw harde schijf, moet ik u teleurstellen...U moet ook nog rekening  houden met figuren, foto's kleuren enz ... dit zijn de grote verslinders van bits en bytes....

Als je weet dat je scherm is opgebouwd uit pixels (bvb 1024 X 768) zoals het onderstaand voorbeeld toont, én elke pixel  voor zijn kleurcode vier bytes (zie je de 32 bits staan...) nodig heeft, dan weet je genoeg. Ga naar je beeldinstelling om te controleren welke beeldschermresolutie je hebt. (rechtsklikken op bureaublad/Eigenschappen/Instellingen)


Een kleine berekening levert  1024 X 768 X 4 = 3 145 728  bytes op  per schermvullende figuur. Drie van deze figuren hebben bijna 10 MB nodig. Elk beeld moet door het RAM geheugen opgebouwd worden ...

Gelukkig zijn er compressiemethoden om figuren op een compactere manier weer te geven. Deze methoden kijken bijvoorbeeld of niet een stukje lijn dezelfde kleur heeft. De code om dit stukje te kleuren is kleiner dan elk pixel weer te geven. Hieronder een voorbeeld van een niet gecomprimeerde figuur = .bmp (bitmap) en dezelfde figuur als .jpg (JPEG). Deze laatste neemt veel minder plaats in met slechts klein verlies aan kwaliteit.

 Welke geheugenruimte nemen beide figuren in?
 Klik rechts op de figuren en kies 'EIGENSCHAPPEN'.

Klik om de fullsize foto te bekijken

Zie je het verschil tussen bitmap en jpeg qua kwaliteit?

Hoeveel keer minder geheugen neemt de rechtse figuur in beslag?