Ako fungujú formáty súborov?

Formáty súborov sú v podstate dohody o tom, ako by sa mali údaje usporiadať a ukladať do počítačového súboru. Myslite na ne ako recepty na ukladanie informácií. Každý formát má svoju vlastnú špecifickú štruktúru a pravidlá, ktoré určujú, ako sú údaje kódované, interpretované a zobrazované softvérom.

Tu je zrútenie toho, ako fungujú:

1. Kódovanie údajov:

* Reprezentácia údajov: Rôzne typy údajov (text, obrázky, zvuk, video) sú v digitálnej podobe odlišné. Napríklad:

* text: Kódované ako sekvencie čísel predstavujúcich znaky (napr. ASCII, UTF-8).

* obrázky: Znázornené ako pixely, pričom každý pixel má farebné informácie (napr. Hodnoty RGB).

* audio: Znázornené ako sekvencia vzoriek, z ktorých každá predstavuje amplitúdu zvukovej vlny v konkrétnom čase.

* Video: Sekvencia obrázkov (rámov) sa rýchlo zobrazuje, často so sprievodným zvukom.

* kompresia (voliteľné): Mnoho formátov súborov používa kompresné techniky na zníženie veľkosti súboru.

* bezstratová kompresia: Znižuje veľkosť súboru bez straty akýchkoľvek údajov (napr. ZIP, PNG, GIF, FLAC). Pôvodné údaje je možné dokonale zrekonštruovať.

* Strata kompresia: Znižuje veľkosť súboru vyradením niektorých údajov, zvyčajne sa údaje považujú za menej dôležité pre celkovú kvalitu. (napr. JPEG, MP3, MP4). Vedie k menším súborom, ale k určitej strate vernosti.

2. Štruktúra súborov („recept“):

* hlavička: Začiatok súboru, obsahujúci metadáta alebo identifikačné informácie o formáte súboru. Je to rozhodujúce pre softvér na rozpoznávanie typu súboru a pochopenie toho, ako interpretovať nasledujúce údaje. Bežné prvky v hlavičke zahŕňajú:

* Magic Number: Unikátna sekvencia bajtov, ktorá identifikuje formát súboru (napr. 89 50 4E 47` pre PNG). Toto je často najspoľahlivejší spôsob, ako program určiť typ súboru, aj keď rozšírenie súboru je nesprávne.

* Informácie o verzii: Určuje verziu použitého formátu súboru.

* Veľkosť súboru: Celková veľkosť súboru.

* rozmery obrázkov (pre obrázky): Šírka a výška obrázka.

* Audio vzorkovanie (pre zvuk): Počet vzoriek za sekundu.

* Typ kompresie: Označuje použitý kompresný algoritmus (ak existuje).

* Sekcia údajov: Hlavné telo súboru obsahujúceho skutočné kódované údaje (text, obrazové pixely, zvukové vzorky atď.). Štruktúra tejto časti je definovaná konkrétnym formátom súboru. Tu sa skutočný obsah ukladá podľa pravidiel formátu.

* sekcia metadát (voliteľná): Ďalšie informácie o súbore, napríklad:

* Autor: Tvorca súboru.

* Dátum vytvorený: Dátum vytvorenia súboru.

* Informácie o autorských právach: Podrobnosti o autorských právach.

* Geografické umiestnenie (pre obrázky): GPS súradnice.

* päta (voliteľné): Niektoré formáty zahŕňajú pätu na konci súboru na kontrolné súčty, detekciu chýb alebo iné účely integrity údajov.

3. Ako softvér interpretuje súbory:

* Prípona súboru: Prípona na konci názvu súboru (napr. `.Txt`,` .jpg`, `.mp3`) je náznakom operačného systému a softvérových aplikácií týkajúcich sa typu súboru. Aj keď je to užitočné, nie je to definitívne. Obsah súboru (konkrétne hlavička) je skutočný identifikátor.

* rozpoznávanie softvéru: Keď otvoríte súbor, softvérová aplikácia (napr. Textový editor, prehliadač obrázkov, hudobný prehrávač) skúma hlavičku súboru.

* analýza údajov: Na základe hlavičky softvér pozná formát súboru a podľa toho môže analyzovať časť údajov. Sleduje pravidlá formátu na dekódovanie kódovaných údajov a prezentáciu používateľovi (napr. Zobraziť obrázok, prehrávanie zvuku, zobrazenie textu).

* vykreslenie/prehrávanie: Po dekódovaní softvér vykresľuje údaje do použiteľnej formy. To by mohlo znamenať zobrazenie obrázka na obrazovke, prehrávanie zvuku prostredníctvom reproduktorov alebo zobrazenie textu v čitateľnom formáte.

Príklady:

* Plain Text (.txt): Jednoduchá sekvencia znakov, zvyčajne kódovaná v ASCII alebo UTF-8. Nie sú uložené žiadne informácie o formátovaní.

* jpeg (.jpg, .jpeg): Formát obrázka pomocou stratovej kompresie. Hlavička obsahuje informácie o rozmeroch obrazu, farebnom priestore a parametroch kompresie.

* png (.png): Formát obrázka pomocou bezstratovej kompresie. Hlavička obsahuje podobné informácie ako JPEG, ale používa iný kompresný algoritmus.

* mp3 (.mp3): Audio formát pomocou stratovej kompresie. Hlavička obsahuje informácie o rýchlosti vzorkovania, bitovej rýchlosti a ďalších zvukových parametroch.

* pdf (.pdf): Prenosný formát dokumentu. Môže obsahovať text, obrázky, písma a ďalšie prvky. Navrhnuté tak, aby sa zobrazovali dôsledne na rôznych platformách a zariadeniach.

Kľúčové koncepty:

* Špecifikácia: Formálny dokument, ktorý definuje pravidlá a štruktúru formátu súboru. Toto je konečná autorita toho, ako by sa mal súbor vytvárať a interpretovať.

* binárny vs. text:

* Binárne formáty: Uložte údaje ako surové bajty, ktoré si často vyžadujú interpretáciu konkrétneho softvéru. (napr. JPEG, MP3)

* textové formáty: Uložte údaje ako textové znaky čitateľné človeka (napr. TXT, CSV). Ľahšie skontrolujú a upravujú základné textové redaktory.

v súhrne:

Formáty súborov sú nevyhnutné na organizovanie a ukladanie digitálnych informácií. Poskytujú štandardizovaný spôsob, ako pre softvérové ​​aplikácie na porozumenie a spracovanie rôznych typov údajov. Hlavička pôsobí ako cestovná mapa pre softvér, čo mu umožňuje správne interpretovať časť údajov a zmysluplne prezentovať informácie. Pochopenie toho, ako môžu formáty súborov fungovať, môže byť užitočné pri riešení problémov s problémami s problémami, optimalizácii veľkostí súborov a dokonca aj s reverzným inžinierstvom alebo vytvorení vlastných formátov súborov (aj keď je to pokročilejšia téma).

• Predchádzajúca strana: Aké sú typy formátov materiálov na digitalizáciu? 
• Ďalšia strana: Ako ukazujete vlastnosti v dokumente Word?