единицы измерения информации кодирование текстовой графической звуковой информации декодирование

Измерение и кодирование информации

Единицы информации

1 байт = 8 бит; 1 Кбайт = 2 10 байт = 1024 байт; 1 Мбайт = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайт; 1 Гбайт = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт

Определение количества (объема) информации

Количество (объем) получаемой информации (I) при известном количестве возможных событий (N):

Для равновероятных событий: I = log₂N

Для разновероятных событий: (формула Шеннона),

Количество (объем) информации, которое содержит сообщение, закодированное с помощью знаковой системы, равно: Информационная емкость «знака» * Количество знаков в сообщении.

Представление информации в компьютере

Логические последовательности нулей и единиц представляют собой машинный язык.

Кодирование текстовой информации

Принцип кодирования: каждому символу ставится в соответствие определенный уникальный числовой (двоичный) код. Таблица, устанавливающая такое соответствие, называется таблицей кодировки символов.

Наиболее распространенные 8-разрядные таблицы кодировок: ASCII (принята в качестве стандарта в MS-DOS), Windows-1251 (CP1251), КОИ-8, ISO.

Кодирование графической информации

Наиболее распространенные значения глубины цвета: 4, 8, 16, 24 бита на точку.

Наиболее частот используемые экранные разрешения: 640×480, 800×600, 1024×768, 1280×1024 точек.

Глубина кодирования и разрешение влияют на качество кодирования изображения.

Кодирование звуковой информации

Глубина кодирования и частота дискретизации влияют на качество кодирования звука.

Представление чисел в памяти компьютера

В компьютере числа представляются в одной из двух форм:

Источник

Информатика. 10 класс

Конспект урока

Информатика, 10 класс. Урок № 17.

Тема — Кодирование графической и звуковой информации

Большую часть информации человек получает с помощью зрения и слуха. Важность этих органов чувств обусловлена развитием человека как биологического вида, поэтому человеческий мозг с большой скоростью способен обрабатывать огромное количество графической и звуковой информации.

С появлением компьютеров возникла огромная потребность научить их обрабатывать такую информацию. Как же такую информацию может обработать компьютер?

Итак, кодирование графической информации осуществляется двумя различными способами: векторным и растровым

Программы, работающие с векторной графикой, хранят информацию об объектах, составляющих изображение в виде графических примитивов: прямых линий, дуг окружностей, прямоугольников, закрасок и т.д.

Достоинства векторной графики:

— Преобразования без искажений.

— Маленький графический файл.

— Рисовать быстро и просто.

— Независимое редактирование частей рисунка.

— Высокая точность прорисовки.

— Редактор быстро выполняет операции.

Недостатки векторной графики:

— Векторные изображения выглядят искусственно.

— Ограниченность в живописных средствах.

Программы растровой графики работают с точками экрана (пикселями). Это называется пространственной дискретизацией.

КОДИРОВАНИЕ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ

Давайте более подробно рассмотрим растровое кодирование информации.

Компьютер запоминает цвет каждой точки, а пользователь из таких точек собирает рисунок.

При этом зная количество пикселей по вертикале и горизонтали, мы сможем найти — разрешающую способность изображения.

Разрешающая способность находится по формуле:

где n, m — количество пикселей в изображении по вертикали и горизонтали.

В процессе дискретизации каждый пиксель может принимать различные цвета из палитры цветов. При этом зная количество цветов, которые можно использовать в палитре и воспользовавшись формулой Хартли, мы сможем найти количество информации, которое используется для кодирования цвета точки, что мы будем называть глубиной цвета.

где N — количество цветов в палитре;

Таким образом, чтобы найти вес изображения достаточно перемножить разрешающую способность изображения на глубину цвета: L=P*i.

Каким именно образом возможно закодировать пиксель? Для этого используются кодировочные палитры.

КОДИРОВОЧНАЯ ПАЛИТРА RGB

Когда художник рисует картину, цвета он выбирает по своему вкусу. Но цвет в компьютере надо стандартизировать, чтобы его можно было распознать. Поэтому надо определить, что такое каждый цвет.

В экспериментах по производству цветных стекол М. В. Ломоносов показал, что получить любой цвет возможно, используя три различных цвета.

Этот факт был обобщен Германом Грассманом в виде законов аддитивного синтеза цвета.

Давайте рассмотрим два из этих законов:

— Закон трехмерности. С помощью трех независимых цветов можно, смешивая их в однозначно определенной пропорции, выразить любой цвет.

— Закон непрерывности. При непрерывном изменении пропорции, в которой взяты компоненты цветовой смеси, получаемый цвет также меняется непрерывно.

Из биологии вы знаете, что рецепторы человеческого глаза делятся на две группы: палочки и колбочки. Палочки более чувствительны к интенсивности поступаемого света, а колбочки — к длине волны.

Если посмотреть, как распределяется количество колбочек по тому, на какую длину волны они «настроены», то количество колбочек «настроенных» на синий, красный и зеленый цвета окажется больше.

Поэтому такие цвета были взяты основными для построения цветовой модели, которая получила название RGB (Red, Green, Blue). То есть задавая количество любого из этих трех цветов, можно получить любой другой. Для кодирования каждого цвета было выделено 8 бит (режим True-Color). Таким образом, количество каждого цвета может изменяться от 0 до 255, часто это количество выражается в шестнадцатеричной системе счисления (от 0 до FF).

Так как описание цвета происходит определением трех величин, то это наводит на мысль считать их координатами точки в пространстве. Получается, что координаты цветов заполняют куб.

При этом яркость цвета определяется тем насколько близка к максимальному значению хотя бы одна координата из трех.

КОДИРОВАНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Давайте перейдем к кодированию звуковой информации.

Из курса физики вам всем известно, что звук — это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой.

Для того, чтобы компьютер мог обрабатывать непрерывный звуковой сигнал, он должен быть дискретизирован, т. е. превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Для этого звуковая волна разбивается на отдельные временные участки.

Гладкая кривая заменяется последовательностью «ступенек». Каждой «ступеньке» присваивается значение громкости звука. Чем больше количество уровней громкости, тем больше количество информации будет нести значение каждого уровня и более качественным будет звучание. Причем, чем больше будет количество измерений уровня звукового сигнала в единицу времени, тем качественнее будет звучание. Эта характеристика называется частотой дискретизации Данная характеристика измеряется в Гц.

При этом на каждое измерение выделяется одинаковое количество бит. Такая характеристика называется — глубина кодирования.

Таким образом, чтобы подсчитать вес звуковой волны достаточно перемножить частоту дискретизации, глубины кодирования и времени звучания такого звука. При этом, рассматривая современное звучание, количество звуковых волн может быть различное, например, для стереозвука — это 2, а для квадрозвука — 4.

Источник

Кодирование текстовой, звуковой и графической информации в ЭВМ

Для хранения двоичного кода одного символа выделен 1 байт = 8 бит. Учитывая, что каждый бит принимает значение 1 или 0, количество возможных сочетаний единиц и нулей равно 2 8 = 256. Следовательно, с помощью 1 байта можно получить 256 разных двоичных кодовых комбинаций и отобразить с их помощью 256 различных символов. Эти коды и составляют таблицу ASCII.

Для сравнения рассмотрим представление числа 27₁₀ для двух вариантов кодирования.

При использовании в вычислениях код этого числа будет получен по специальным правилам перевода и представлен в виде 8-разрядного двоичного числа 00011011, на что потребуется 1 байт.

В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования: базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127: цифры, буквы латинского алфавита, знаки препинания, управляющие символы (таблица 2.3). Первые 32 символа являются управляющими и предназначены в основном для передачи команд управления. Их назначение может варьироваться в зависимости от программных и аппаратных средств. Расширенная таблица (символы с номерами от 128
до 255) американским стандартом не определена и предназначена для символов национальных алфавитов, псевдографических и некоторых математических символов. В разных странах могут использоваться различные варианты второй половины кодовой таблицы.

Отсутствие единого стандарта расширенной таблицы ASCII кодов в привело к множественности одновременно действующих кодировок. Только в России можно указать несколько действующих стандарта кодировки.

Базовая таблица кодировки ASCII

Кодирование графических данных. Есть два основных способа представления изображений.

Модель RGB. Чтобы оцифровать цвет, его необходимо измерить. Немецкий ученый Грасман сформулировал три закона смешения цветов:

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать 256 значений (8 двоичных разрядов), как это принято для полутоновых черно-белых изображений, то на кодирование цвета одной точки требуется 4 разряда. При этом система кодирования обеспечивает определение 16,5 млн. различных цветов, что близко к чувствительности человеческого глаза. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (True Color).

Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодируемых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом High Color.

Расчет необходимого объема видеопамяти для хранения битовой карты изображения в различных видеорежимах.Графическая информация на экране дисплея ПК представляется в виде изображения, которое формируется из точек (пикселей). В современных компьютерах разрешающая способность (количество точек на экране дисплея), а также количество цветов зависят от видеоадаптера и могут меняться программно.

Цветные изображения могут иметь различные режимы: 16 цветов, 256 цветов, 65 536 цветов (high color), 16 777 216 цветов (true color).

Очевидно, что количество бит на точку (пиксель), например, режима true color, равно:

I= log₂ 65 536 = 16 бит = 2 байта.

Наиболее распространенной разрешающей способностью экрана является разрешение 800 на 600 точек, т.е. 480 000 точек.

Рассчитаем, например, необходимый для режима true color (65 536 цветов) объем видеопамяти:

V= 2 байта х 480 000 = 960 000 байт = 937,5 Кбайт.

Аналогично рассчитывается объем видеопамяти, необходимый для хранения битовой карты изображений при других видеорежимах.

В видеопамяти компьютера хранится битовый план (bit map), являющийся двоичным кодом изображения, отсюда она считывается (не реже 50 раз в секунду) и отображается на экране.

Т.о. при двоичном кодировании аналогового звукового сигнала непрерывный сигнал дискретизируется (оцифровывается), т. е. заменяется серией отдельных выборок (см. рис. 2.3). Качество двоичного кодирования зависит от двух параметров: количества распознаваемых дискретных уровней сигнала и количества выборок в секунду.

Рис. 2.2. Схема обработки звукового сигнала

Рис. 2.3. Схема дискретизации звукового сигнала

Частота дискретизации аналогового звукового сигнала (количество выборок в секунду) также может принимать различные значения (5,5, 11, 22 и 44 кГц). Таким образом, качество звука в дискретной форме может быть очень плохим (качество радиотрансляции) при 8 битах и 5,5 кГц и весьма высоким (качество аудио-СD) при 16 битах и 44 кГц.

Можно оценить объем моноаудиофайла с длительностью звучания
1 с. при среднем качестве звука (16 бит, 22 кГц). Для этого 16 бит на одну выборку необходимо умножить на 22 000 выборок в секунду, что дает в результате 43 Кбайта.

Вопросы и задания для самопроверки

1. Дайте определение понятию «система счисления». Приведите пример.

2. Правила перевода чисел из десятичной системы счисления в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления.

3. Правила перевода чисел из двоичной системы счисления в восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления.

4. Правила сложения и вычитания двоичных чисел.

5. Правила умножения двоичных чисел.

6. Числа с фиксированной и плавающей запятой.

7. Прямой, обратный и дополнительный код. Правила перевода.

8. Правило сложения чисел в обратном коде.

9. Правило сложения чисел в дополнительном коде.

10. Кодирование текста в ЭВМ.

11. Кодирование графической информации в ЭВМ.

12. Модель RGB и CMYK.

13. Кодирование звуковой информации в ЭВМ.

14. Перевести число 26₁₀ из десятичной системы счисления в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления?

15. Перевести число 1110010010₂ в десятичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления?

16. Сложить/вычесть числа 10101₂ и 11001₂, умножить числа 10101₂ и 1001₂.

17. Перевести число 0,39₁₀ из десятичной системы счисления в двоичную.

18. Найти прямой, обратный и дополнительный код чисел 101.01₂ и – 1101.101₂.

19. Сложить числа из п. 18 в обратном и дополнительном коде.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник

Конспект по теме: «Кодирование текстовой, графической и звуковой информации»

Для удобства представления информации в компьютере все возможные виды информации переводятся в числовую форму, и эти числа хранятся в компьютере в двоичном виде, т. е. кодируются.

Кодирование информации — процесс преобразования информации из формы, удобной для непосредственного использования, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки.

Кодирование текстовой информации

Для записи текстовой (знаковой) информации всегда используется какой-либо язык (естественный или формальный).

Всё множество используемых в языке символов называется алфавитом. Полное число символов алфавита N называют его мощностью. При записи текста в каждой очередной позиции может появиться любой из N символов алфавита, т. е. может произойти N событий. Следовательно, каждый символ алфавита содержит i бит информации, где i определяется из неравенства (формула Хартли): 2i ≥ N. Тогда общее количество информации в тексте определяется формулой:

где V – количество информации в тексте; k – число знаков в тексте (включая знаки препинания и даже пробелы), i— количество бит, выделенных на кодирование одного знака.

Если кодирование – это перевод информации с одного языка на другой (запись в другой системе символов, в другом алфавите), то декодирование – обратный перевод.

При кодировании один символ исходного сообщения может заменяться одним символом нового кода или несколькими символами, а может быть и наоборот – несколько символов исходного сообщения заменяются одним символом в новом коде (китайские иероглифы обозначают целые слова и понятия), поэтому кодирование может быть равномерное и неравномерное. При равномерном кодировании все символы кодируются кодами равной длины, при неравномерном кодировании разные символы могут кодироваться кодами разной длины, что затрудняет декодирование.

Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с начала, если выполняется условие Фано: никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с конца, если выполняется обратное условие Фано: никакое кодовое слово не является окончанием другого кодового слова. Условие Фано – это достаточное, но не необходимое условие однозначного декодирования.

Решение задач на кодирование текстовой информации

1.Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке длиной в 20 символов, первоначально записанного в 2-байтном коде Unicode, в 8-битную кодировку КОИ-8. На сколько бит уменьшилась длина сообщения? В ответе запишите только число.

1) при 16-битной кодировке объем сообщения – 16*20 бит

2) когда его перекодировали в 8-битный код, его объем стал равен– 8*20 бит

3) таким образом, сообщение уменьшилось на 16*20 – 8*20 = 8*20 = 160 бит

2. Определите информационный объем текста в битах

1) в этом тексте 19 символов (обязательно считать пробелы и знаки препинания)

2) если нет дополнительной информации, считаем, что используется 8-битная кодировка (чаще всего явно указано, что кодировка 8- или 16-битная), поэтому в сообщении 19*8 = 152 бита информации

3. В таблице ниже представлена часть кодовой таблицы ASCII:

Источник

Кодирование текстовой, графической и звуковой информации

Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов

Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте

откроется в новом окне

Выдаем Удостоверение установленного образца:

Описание презентации по отдельным слайдам:

Кодирование текстовой, графической и звуковой информации План: Кодирование графической информации. Кодирование звуковой информации.

1. Кодирование графической информации Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами – как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображений используется свой способ кодирования.

Для кодирования черно-белого изображения глубина цвета составляет 1 бит. Для кодирования четырехцветного изображения глубина цвета составляет 2 бита.

Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего (модель RGB). Для получения богатой палитры базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности. 4 294 967 296 цветов (True Color) – 32 бита (4 байта).

Объем растрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объема одной точки: I = k*i

Кодирование векторных изображений Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов (точка, отрезок, эллипс…). Каждый примитив описывается математическими формулами. Кодирование зависти от прикладной среды.

2. Двоичное кодирование звука Звук – волна с непрерывно изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота, тем выше тон. В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки.

Звуковой сигнал – это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой. Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временно́й дискретизации. 2. Кодирование звуковой информации.

Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки Причем для каждого такого участка устанавливается определенный уровень громкости Происходит замена гладкой кривой на последовательность «ступенек»

Качество полученного цифрового звука зависит от частоты дискретизации. Частота дискретизации – количество измерений громкости звука за 1 секунду. стерео- и моно-режимы

Некоторые значения уровней шума Порог слышимости 0 дБ Шорох листьев, шум слабого ветра 10-20 дБ Шепот (на задней парте) 20-30 дБ Разговор средней громкости (в кабинете директора) 50-60 дБ Автомагистраль с интенсивным движением 80-90 дБ Авиадвигатели 120-130 дБ Болевой порог 140 дБ

MIDI (англ. Musical Instrument Digital Interface — В отличие от других форматов, хранит не оцифрованный звук, а наборы команд (проигрываемые ноты, ссылки на проигрываемые инструменты, значения изменяемых параметров звука), которые могут воспроизводиться по-разному в зависимости от устройства воспроизведения. Удобство формата MIDI как формата представления данных позволяет реализовывать устройства, производящие автоматическую аранжировку по заданным аккордам, а также приложения 3D-визуализации звука. Кроме того, такие файлы, как правило, имеют на несколько порядков меньший размер, чем оцифрованный звук сравнимого качества.

Возможности редакторов Графический редактор Плюсы Минусы Растровый Векторный

Домашнее задание: т.2.5.4, стр.86; т.2.12-2.13, стр.112-118 В тетради на листе в клеточку нарисуйте рисунок. Закодируйте ваш рисунок двоичным кодом.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Применение облачных сервисов в педагогической практике учителя (практический курс)

Курс профессиональной переподготовки

Информатика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Номер материала: ДБ-289097

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Минпросвещения подготовит программу по обучению детей плаванию к 1 октября

Время чтения: 2 минуты

Школы организуют экскурсии и спортивные игры в день выборов

Время чтения: 1 минута

До конца года построят и отремонтируют более 780 школьных дорог

Время чтения: 1 минута

В пяти регионах России протестируют новую систему оплаты труда педагогов

Время чтения: 2 минуты

ЕГЭ в 2022 году может пройти в допандемийном формате

Время чтения: 1 минута

У детей, проводящих много времени с гаджетами, больше друзей

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник