количество бит информации необходимое для кодирования одного символа в кодировке ascii равно

1 символ это сколько бит

Я просто смущен. сколько символов в одном бите?

Это зависит от характера и того, в каком кодировании он находится:

Символ ASCII в 8-разрядной кодировке ASCII составляет 8 бит (1 байт), хотя он может поместиться в 7 бит.

Символ ISO-8895-1 в кодировке ISO-8859-1 составляет 8 бит (1 байт).

Символ Unicode в кодировке UTF-8 находится между 8 битами (1 байт) и 32 битами (4 байта).

Символ Юникода в кодировке UTF-16 находится между 16 (2 байтами) и 32 битами (4 байта), хотя большинство общих символов принимают 16 бит. Это кодировка, используемая Windows внутренне.

Символ Unicode в кодировке UTF-32 всегда 32 бита (4 байта).

Символ ASCII в UTF-8 — 8 бит (1 байт), а в UTF-16 — 16 бит.

Дополнительные символы (не ASCII) в ISO-8895-1 (0xA0-0xFF) будут принимать 16 бит в UTF-8 и UTF-16.

Это означало бы, что между 0.03125 и 0.125 символами.

Один бит это 1/8 (одна восьмая или 0.125 символа). Из учебника информатики мы знаем что для того чтобы записать один символ нам нужен 1 байт, который состоит из 8 бит, отсюда 1 бит это 1/8 символа или 0.125 символа. Почему 1 символ это байт? Все дело в том что машина (компьютер) не понимает наши буквы и символы, она понимает только значения «верно» и «ложь» которые записаны в двоичном коде (то есть при помощи двух символов 1 и 0). Соответственно для того чтобы закодировать один из 256 символов при помощи нолей и единиц нам потребуется восемь мест в каждом из которых может быть только один из двух вариантов: единица или ноль. Таким местом как раз и является один бит который может содержать только ноль или единицу, а вот последовательность из восьми нолей или единиц можно описать один из 256 символов. Таким образом и получается что для записи одного символа нам нужно 8 бит или один байт.

Сравнивая UTF-8 и UTF-16, можно отметить, что наибольший выигрыш в компактности UTF-8 даёт для текстов на латинице, поскольку латинские буквы без диакритических знаков, цифры и наиболее распространённые знаки препинания кодируются в UTF-8 лишь одним байтом, и коды этих символов соответствуют их кодам в ASCII. [4] [5]

Содержание

Алгоритм кодирования [ править | править код ]

Алгоритм кодирования в UTF-8 стандартизирован в RFC 3629 и состоит из 3 этапов:

1. Определить количество октетов (байтов), требуемых для кодирования символа. Номер символа берётся из стандарта Юникод.

Для символов Юникода с номерами от U+0000 до U+007F (занимающими один байт c нулём в старшем бите) кодировка UTF-8 полностью соответствует 7-битной кодировке US-ASCII.

2. Установить старшие биты первого октета в соответствии с необходимым количеством октетов, определённом на первом этапе:

Если для кодирования требуется больше одного октета, то в октетах 2-4 два старших бита всегда устанавливаются равными 10₂ (10xxxxxx). Это позволяет легко отличать первый октет в потоке, потому что его старшие биты никогда не равны 10₂.

3. Установить значащие биты октетов в соответствии с номером символа Юникода, выраженном в двоичном виде. Начать заполнение с младших битов номера символа, поставив их в младшие биты последнего октета, продолжить справа налево до первого октета. Свободные биты первого октета, оставшиеся незадействованными, заполнить нулями.

Примеры кодирования [ править | править код ]

Маркер UTF-8 [ править | править код ]

Пятый и шестой байты [ править | править код ]

Источник

Кодировка ASCII. Таблица кодировки ASCII

Под кодированием информации в компьютере понимается процесс ее преобразования в форму, позволяющую организовать более удобную передачу, хранение или автоматическую переработку этих данных. С этой целью используются различные таблицы. Кодировка ASCII — это первая система, разработанная в Соединенных Штатах для работы с англоязычным текстом, которая получила впоследствии распространение во всем мире. Ее описанию, особенностям, свойствам и дальнейшему использованию посвящена статья, представленная ниже.

Отображение и хранение информации в ЭВМ

Символы на мониторе компьютера или того или иного мобильного цифрового гаджета формируются на основе наборов векторных форм всевозможных знаков и кода, позволяющего найти среди них тот символ, который необходимо вставить в нужное место. Он представляет собой последовательностей бит. Таким образом, каждому символу должен однозначно соответствовать набор нулей и единиц, которые стоят в определенном, уникальном порядке.

Как все начиналось

Исторически сложилось так, что первые ЭВМ были англоязычными. Для кодирования символьной информации в них было достаточно использовать всего лишь 7 бит памяти, тогда как для этой цели выделялся 1 байт, состоящий из 8 битов. Количество знаков, понимаемых компьютером в таком случае, было равно 128. В число таких символов входили английский алфавит с его знаками препинания, числа и некоторые специальные символы. Англоязычная семибитная кодировка с соответствующей таблицей (кодовой страницей), разработанная в 1963 году, была названа American Standard Code for Information Interchange. Обычно для ее обозначения использовалась и используется и по сей день аббревиатура «Кодировка ASCII».

Переход к мультиязычности

Со временем компьютеры стали широко использоваться и в неанглоговорящих странах. В связи с этим появилась нужда в кодировках, позволяющих использовать национальные языки. Было решено не изобретать велосипед, и взять за основу ASCII. Таблица кодировки в новой редакции значительно расширилась. Использование 8-го бита позволило переводить на компьютерный язык уже 256 символов.

Описание

Кодировка ASCII имеет таблицу, которая делится на 2 части. Общепринятым международным стандартом принято считать лишь ее первую половину. В нее входят:

Некоторые свойства

«Юникод»

Как известно, для отображения текстов на языках группы юго-восточной Азии требуются тысячи знаков. Такое их количество никак не описывается в одном байте информации, поэтому даже расширенные версии ASCII уже не могли удовлетворять возросшие потребности пользователей из разных стран.

Так, возникла необходимость создания универсальной кодировки текста, разработкой которой при сотрудничестве со многими лидерами мировой IT-индустрии занялся консорциум «Юникод». Его специалистами была создана система UTF 32. В ней для кодирования 1 символа выделялось 32 бита, составляющих 4 байта информации. Главным недостатком было резкое увеличение объема необходимой памяти в целых 4 раза, что влекло за собой множество проблем.

В результате дальнейшей работы специалистов из консорциума «Юникод» появилась кодировка UTF-16. Она стала тем вариантом преобразования символьной информации, которая устроила всех как по объему требуемой памяти, так и по числу кодируемых символов. Именно поэтому UTF-16 была принята по умолчанию и в ней для одного знака требуется зарезервировать 2 байта.

Даже эта достаточно продвинутая и удачная версия «Юникода» имела некоторые недостатки, и после перехода от расширенной версии ASCII к UTF-16 увеличивала вес документа в два раза.

В связи с этим было решено использовать кодировку переменной длины UTF-8. В таком случае каждый символ исходного текста кодируется последовательностью длиной от 1 до 6 байт.

Связь с American standard code for information interchange

Все знаки латинского алфавита в UTF-8 переменной длины кодируются в 1 байт, как в системе кодировки ASCII.

Особенностью ЮТФ-8 является то, что в случае текста на латинице без использования других символов, даже программы, не понимающие «Юникод», все равно позволят его прочитать. Иными словами, базовая часть кодировки текста ASCII просто переходит в состав новой UTF переменной длины. Кириллические знаки в ЮТФ-8 занимают 2 байта, а, например, грузинские — 3 байта. Созданием UTF-16 и 8 была решена основная проблема создания единого кодового пространства в шрифтах. С тех пор производителям шрифтов остается только заполнять таблицу векторными формами символов текста исходя из своих потребностей.

В различных операционных системах предпочтение отдается различным кодировкам. Чтобы иметь возможность читать и редактировать тексты, набранные в другой кодировке, применяются программы перекодировки русского текста. Некоторые текстовые редакторы содержат встроенные перекодировщики и позволяют читать текст вне зависимости от кодировки.

Теперь вы знаете, сколько символов в кодировке ASCII и, как и почему она была разработана. Конечно, сегодня наибольшее распространение в мире получил стандарт «Юникод». Однако нельзя забывать, что он создан на базе ASCII, поэтому следует по достоинству оценивать вклад его разработчиков в сферу IT.

Источник

Количество бит информации необходимое для кодирования одного символа в кодировке ascii равно

Электронные облака

Лекции

Рабочие материалы

Тесты по темам

Template tips

Задачи

Логика вычислительной техники и программирования

Лекция «Технология кодирования и измерения количества информации»

Качество и количество информации

Анализируя информацию, мы сталкиваемся с необходимостью определения качества и определения количества полученной информации. Определить качество информации чрезвычайно сложно, а часто и вообще невозможно. Какие-либо сведения, например исторические, могут десятилетиями считаться ненужными и вдруг их ценность может резко возрасти.

Вместе с тем определить количество информации не только можно, но и нужно. Это необходимо для того, чтобы сравнить друг с другом различные массивы информации, а также определить, какие размеры должны иметь материальные объекты (бумага, магнитные носители и т.д.), хранящие эту информацию.

Далее, говоря об измерении информации, мы будем иметь в виду определение ее количества.

Единая форма кодирования и измерения количества информации

Как измерять количество информации? Для этого нужно иметь универсальный способ, позволяющий представить любую ее форму (текстовую, графическую и др.) в едином стандартном виде.

За такой способ принята так называемая двоичная форма представления информации. Она заключается в записи любой информации в виде последовательности только двух символов: 0 и 1 (то есть в виде двоичных чисел) и с технической точки зрения наиболее проста и удобна (есть ток/нет тока, намагничено/размагничено, высокое напряжение/низкое напряжение).

Рассмотрим сначала одноразрядное двоичное число – бит. Оно может принимать два различных значения: 0 и 1

Если с помощью одноразрядного числа попробовать закодировать какую-либо информацию (например, ответ на вопрос «идет ли дождь?»), то мы успешно справимся с поставленной задачей, поскольку количество различных вариантов кодирования в данном случае равно двум (0-не идет, 1-идет).

К = 2 n °, где n – число разрядов двоичного числа.

В общем случае, верно, что чем больше различных видов однотипной информации требуется закодировать, тем больше разрядов двоичного числа (бит) требуется.

Единицы измерения информации

Таким образом, можно утверждать: информацию можно измерять в битах, то есть в количестве двоичных разрядов. Бит является наименьшей единицей измерения количества информации.

В 100 Мб можно уместить:

Представление текстовой информации в компьютере. Кодовые таблицы

Кодирование текстового сообщения

Каждому символу ставится в соответствие двоичное число, причем таким образом, что чем дальше символ расположен от начала алфавита, тем больше значение двоичного числа, которое является кодом данного символа. Сколько разрядов (бит) требуется, чтобы закодировать все буквы, знаки препинания, математические и специальные символы? Легко подсчитать:

Находим, что для кодирования всех символов необходимо 8-разрядное двоичное число. Каждому символу ставится в соответствие свое уникальное значение восьмиразрядного двоичного числа. Так, если 10000000 – код буквы А, а 10001100 – код буквы М, то слово «МАМА» кодируется последовательностью из 32-х двоичных цифр (бит):

10000000 10001100 10000000 10001100, именно в такой форме данное текстовое сообщение и будет закодировано компьютером с использованием ровно 32-х бит.

Таблица кодирования ASCII

Как мы уже выяснили, традиционно для кодирования одного символа используется 8 бит. И, когда люди определились с количеством бит, им осталось договориться о том, каким кодом кодировать тот или иной символ, чтобы не получилось путаницы, т.е. необходимо было выработать стандарт – все коды символов сохранить в специальной таблице кодов. В первые годы развития вычислительной техники таких стандартов не существовало, а сейчас наоборот, их стало очень много, но они противоречивы. Первыми решили эти проблемы в США, в Институте стандартизации. Этот институт ввел в действие таблицу кодов ASCII (American Standard Code for Information Interchange – стандартный код информационного обмена США).

Рассмотрим таблицу кодов ASCII:

Таблица ASCII разделена на две части. Первая – стандартная – содержит коды от 0 до 127. Вторая – расширенная – содержит символы с кодами от 128 до 255.

Первые 32 кода отданы производителям аппаратных средств и называются они управляющие, т.к. эти коды управляют выводом данных. Им не соответствуют никакие символы.

Коды с 32 по 127 соответствуют символам английского алфавита, знакам препинания, цифрам, арифметическим действиям и некоторым вспомогательным символам.

Коды расширенной части таблицы ASCII отданы под символы национальных алфавитов, символы псевдографики и научные символы.

Все буквы расположены в них по алфавиту, а цифры – по возрастанию. Этот принцип последовательного кодирования позволяет определить код символа, не заглядывая в таблицу.

Коды цифр берутся из этой таблицы только при вводе и выводе и если они используются в тексте. Если же они участвуют в вычислениях, то переводятся в двоичную систему счисления.

Альтернативные системы кодирования кириллицы

Таблица Unicode разделена на несколько областей. Область с кодами от 0000 до 007F содержит символы набора Latin 1 (младшие байты соответствуют кодировке ISO 8859-1). Далее идут области, в которых расположены знаки различных письменностей, а также знаки пунктуации и технические символы. Часть кодов зарезервирована для использования в будущем (29000). 6000 кодовых комбинаций оставлено программистам.

Символам кириллицы выделены коды в диапазоне от 0400 до 0451.

Использование Unicode значительно упрощает создание многоязычных документов, публикаций и программных приложений.

Решение задач

1. Закодируйте с помощью ASCII слово: МИР

Решение: открываем таблицу ASCII,
по таблице ищем букву М, её код 204
по таблице ищем букву И, её код 200
по таблице ищем букву Р, её код 208

Ответ: код слова МИР – 204 200 208

2. Декодируйте тексты, заданные десятичным кодом: 192 203 195 206 208 200 210 204

Решение: открываем таблицу ASCII, в таблице ищем коды и соответствующую им букву:
192 – А; 203 – Л; 195 – Г; 206 – О; 208 – Р; 200 – И; 210 – Т; 204 – М, т. е. получили слово: АЛГОРИТМ

Ответ: 192 203 195 206 208 200 210 204 – АЛГОРТИМ

3. Десятичный код буквы «I» в таблице ASCII равен 73. Не пользуясь таблицей, составьте последовательность кодов, соответствующих слову MIR

Решение: Зная, что все буквы расположены по алфавиту, а цифры по возрастанию делаем следующие выводы: I – 73, J – 74, K – 75, L – 76, M – 77, N – 78, O – 79, P – 80, Q – 81, R – 82

Ответ: MIR – 77 73 82

4. Каков информационный объём текста, содержащего слово МИР:

а) в 16-битовой кодировке; б) в 8-битовой кодировке

Решение:
Зная, что в 8-битовой кодировке 1 символ – 8 бит делаем следующие выводы:
МИР – 3 символа = 24 бит (3*8)

Зная, что в 16-битовой кодировке 1 символ – 16 бит делаем следующие выводы:
МИР – 3 символа = 48 бит (3*16)

Ответ: а) 48 бит; б) 24 бит.

5. Текст занимает полных 2 страницы. На каждой странице размещается 45 строк по 45 символов. Определить объём оперативной памяти, который займёт этот текст.

Кодирование графической информации

Общие понятия о графической информации

Графическая информация представляет собой изображение, сформированное из определенного числа точек – пикселей. Добавим к этой информации новые сведения. Процесс разбиения изображения на отдельные маленькие фрагменты (точки) называется пространственной дискретизацией. Ее можно сравнить с построением рисунка из мозаики. При этом каждой мозаике (точке) присваивается код цвета.

От количества точек зависит качество изображения. Оно тем выше, чем меньше размер точки и соответственно большее их количество составляет изображение. Такое количество точек называется разрешающей способностью и обычно существуют четыре основных значений этого параметра: 640×480, 800×600, 1024×768, 1280×1024.

Качество изображения зависит также от количества цветов, т.е. от количества возможных состояний точек изображения, т.к. при этом каждая точка несет большее количество информации. Используемый набор цветов образует палитру цветов.

Кодирование цвета

Рассмотрим, каким образом происходит кодирование цвета точек. Для кодирования цвета применяется принцип разложения цвета на составляющие. Их три: красный цвет (Red, R), синий (Blue, В) и зелёный (Green, G). Смешивая эти составляющие, можно получать различные оттенки и цвета – от белого до черного.

Сколько бит необходимо выделить для каждой составляющей, чтобы при кодировании изображения его качество было наилучшим?

Если рисунок черно-белый, то общепринятым на сегодняшний день считается представление его в виде комбинации точек с 256 градациями серого, т.е. для кодирования точки достаточно 1 байта.

Если же изображение цветное, то с помощью 1 байта можно также закодировать 256 разных оттенков цветов. Этого достаточно для рисования изображений типа тех, что мы видим в мультфильмах. Для изображений же живой природы этого недостаточно. Если увеличить количество байт до двух (16 бит), то цветов станет в два раза больше, т.е. 65536. Это уже похоже на то, что мы видим на фотографиях и на картинках в журналах, но все равно хуже, чем в живой природе. Увеличим еще количество байтов до трех (24 бита). В этом случае можно закодировать 16,5 миллионов различных цветов. Именно такой режим позволяет работать с изображениями наилучшего качества.

Количество бит, необходимое для кодирования цвета точки называется глубиной цвета. Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 4, 8, 16 и 24 бита на точку.

Решение задач

1. Какой объём видеопамяти необходим для хранения четырёх страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640Х480 точек, а используемых цветов – 32?

Теперь все параметры нам известны, находим объём:

V = 640*480*5*4 =6144000 бит = 750 Кбайт (т.к. в 1 байте – 8 бит и в 1 Кбайте – 1024 байт)

Ответ: 750 Кбайт

2. 256-цветный рисунок содержит 1 Кбайт информации. Из скольки точек он состоит?

Переведём известный объём в биты: 1Кбайт = 1024 байт*8бит = 8192 бит

Зная глубину и объём находим количество точек на изображении: 8192:8 = 1024 точек

Кодирование звуковой информации

Оцифровка звука

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Для человека звук тем громче, чем больше амплитуда сигнала, и тем выше тон, чем больше частота сигнала. Непрерывный сигнал не несет в себе информации, поэтому он должен быть превращен в последовательность двоичных нулей и единиц – двоичный (цифровой) код.

Оцифровку звука выполняет специальное устройство на звуковой плате. Называется оно аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Обратный процесс – воспроизведение закодированного звука производится с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

Весь процесс кодирования и декодирования представить в виде следующей схемы:

Схема кодирования звука:

В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится дискретизация по времени, или, как говорят, «временная дискретизация». Звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого участка устанавливается определенная величина амплитуд. Данный метод называется импульсно-амплитудной модуляцией РСМ Code Modulation).

Таким образом, гладкая кривая заменяется на последовательность «ступенек».. Каждой «ступеньке» присваивается значение громкости звука (1, 2, 3). Чем больше «ступенек», тем большее количество уровней громкости выделено в процессе кодирования, и тем большее количество информации будет нести значение каждого уровня и более качественным будет звучание.

Характеристики оцифрованного звука

Качество звука зависит от двух характеристик – глубины кодирования и частоты дискретизации. Рассмотрим эти характеристики.

Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука, и тогда общее количество различных уровней будет: N=2 16 = 65536.

Частота дискретизации (М) – это количество измерений уровня звукового сигнала в единицу времени. Эта характеристика показывает качество звучания и точность процедуры двоичного кодирования. Измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц, 1000 измерений за одну секунду – 1 килогерц (кГц). Частота дискретизации звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц – качеству звучания аудио-CD.

Высокое качество звучания достигается при частоте дискретизации 44,1 кГц и глубины кодирования звука, равной 16 бит. Для мрачного, приглушенного звука характерны следующие параметры: частота дискретизации – 11 кГц, глубина кодирования – 8 бит.

Для того, чтобы найти объем звуковой информации, необходимо воспользоваться следующей формулой:
V= M*I*t,
где М — частота дискретизации (в Гц),
I — глубина кодирования (в битах),
t — время звучания (в секундах).

Решение задач

1. Определить объём памяти для хранения моноаудиофайла, время звучания которого составляет пять минут при частоте дискретизации 44 кГц и глубине кодирования 16 бит.

Решение: Воспользуемся формулой: V = M*I*t

В нашем случае М = 44 кГц = 44000 Гц
I = 16 бит
t = 5 минут,
подставляем в формулу и получаем:
V = 44000*16*5 = 3520000 бит = 430 Кбайт (примерно)

Источник