в каком формате информация представляется в компьютере

Урок информатики на тему Представление информации в компьютере. Кодирование информации.

Что такое информация?

Как представлена информация в компьютере?

Информация в компьютере представлена в виде двоичного кода, алфавит которого состоит из двух цифр: 0 и 1.

0 — отсутствие электрического сигнала;

1 — наличие электрического сигнала.

Язык как способ представления информации.

Естественные языки. Например мы общаемся или переписываемся на русском или белорусском языке. Алфавит естественного языка является кодом письменной культуры. При разговоре этот код передается звуками, при письме — буквами.

Формальные языки — языки, в которых заложены строгие однозначные правила и ограниченный словарь. Например математические, физические или химические формулы., азбука Морзе и так далее.

Что такое кодирование информации?

Кодирование информации — это процесс преобразования информации из одной формы в другую. Например, перевод с одного языка на другой или шифровка и передача сигнала, азбука Морзе.

Код и декодирование.

Код — это совокупность условных знаков, каждому из которых присваивается определенное значение.

Декодирование — процесс обратный кодированию.

ВЫВОД: С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса: кодирование и декодирование.

Источник

В каком формате информация представляется в компьютере

Электронные облака

Лекции

Рабочие материалы

Тесты по темам

Template tips

Задачи

Логика вычислительной техники и программирования

Лекция «Аналоговый и дискретный способы представления изображений и звука»

Аналоговое и дискретное предоставление графической информации

Информация, в том числе графическая и звуковая, может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно.

Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения и непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, то есть присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Звук в памяти компьютера

Основные понятия: аудиоадаптер, частота дискретизации, разрядность регистра, звуковой файл.

Аудиоадаптер (звуковая плата) – специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука.

В процессе записи звука аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в реги стр двоичный код полученной величины. Затем полученный код из регистра переписывается в оперативную память компьютера. Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и разрядностью.

Разрядность регистра – число бит в регистре аудиоадаптера. Разрядность определяет точность измерения входного сигнала. Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно. Если разрядность равна 8(16), то при измерении входного сигнала может быть получено 2 8 =256 (2 16 =65536) различных значений. Очевидно, 16-разрядный аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 8-разрядный.

Звуковой файл – файл, хранящий звуковую информацию в числовой двоичной форме. Как правило, информация в звуковых файлах подвергается сжатию.

Примеры решенных задач.

Пример №1.
Определить размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен.

Решение.
Формула для расчета размера (в байтах) цифрового аудиофайла (монофоническое звучание): (частота дискретизации в Гц)*(время записи в секундах)*(разрешение в битах)/8.

Таким образом файл вычисляется так: 22050*10*8/8 = 220500 байт.

Задания для самостоятельной работы

№1. Определить объем памяти для хранения цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет две минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 бит.

№2. В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб. Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью звучания 1 минута. Какой должна быть частота дискретизации и разрядность?

№3. Объем свободной памяти на диске – 5,25 Мб, разрядность звучания платы – 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц?

№4. Одна минута цифрового аудиофайла занимает на диске 1,3 Мб, разрядность звуковой платы – 8. С какой частотой дискретизации записан звук?

№5. Две минуты записи цифрового аудиофайла занимает на диске 5,1 Мб. Частота дискретизации – 22050 Гц. Какова разрядность аудиоадаптера? №6. Объем свободой памяти на диске – 0,01 Гб, разрядность звуковой платы – 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 44100 Гц?

Представление графической информации.

Растровое представление.

Основные понятия: Компьютерная графика, пиксель, растр, разрешающая способность экрана, видеоинформация, видеопамять, графический файл, битовая глубина, страница видеопамяти, код цвета пикселя, графический примитив, система графических координат.

Компьютерная графика – раздел информатики, предметом которого является работа на компьютере с графическими изображениями (рисунками, чертежами, фотографиями, видеокадрами и пр.).

Пиксель – наименьший элемент изображения на экране (точка на экране).

Растр – прямоугольная сетка пикселей на экране.

Разрешающая способность экрана – размер сетки растра, задаваемого в виде произведения M*N, где M – число точек по горизонтали, N – число точек по вертикали (число строк).

Видеоинформация – информация об изображении, воспроизводимом на экране компьютера, хранящаяся в компьютерной памяти.

Видеопамять – оперативная память, хранящая видеоинформацию во время ее воспроизведения в изображение на экране.

Графический файл – файл, хранящий информацию о графическом изображении.

Число цветов, воспроизводимых на экране дисплея (K), и число бит, отводимых в видеопамяти под каждый пиксель (N), связаны формулой: K=2 N

Величину N называют битовой глубиной.

Страница – раздел видеопамяти, вмещающий информацию об одном образе экрана (одной «картинке» на экране). В видеопамяти могут размещаться одновременно несколько страниц.

Все многообразие красок на экране получается путем смешивания трех базовых цветов: красного, синего и зеленого. Каждый пиксель на экране состоит из трех близко расположенных элементов, светящихся этими цветами. Цветные дисплеи, использующие такой принцип, называются RGB (Red-Green-Blue)-мониторами.

Код цвета пикселя содержит информацию о доле каждого базового цвета.
Если все три составляющие имеют одинаковую интенсивность (яркость), то из их сочетаний можно получить 8 различных цветов (2 3 ). Следующая таблица показывает кодировку 8-цветной палитры с помощью трехразрядного двоичного кода. В ней наличие базового цвета обозначено единицей, а отсутствие нулем.

Шестнадцатицветная палитра получается при использовании 4-разрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно. Например, если в 8-цветной палитре код 100 обозначает красный цвет, то в 16-цветной палитре: 0100 – красный, 1100 – ярко-красный цвет; 0110 – коричневый, 1110 – ярко-коричневый (желтый).

Большое количество цветов получается при раздельном управлении интенсивностью базовых цветов. Причем интенсивность может иметь более двух уровней, если для кодирования каждого из базовых цветов выделять более одного бита.

При использовании битовой глубины 8 бит/пиксель количество цветов: 2 8 =256. Биты такого кода распределены следующим образом: КККЗЗСС.

Это значит, что под красную и зеленую компоненты выделяется по 3 бита, под синюю – 2 бита. Следовательно, красная и зеленая компоненты имеют по 2 3 =8 уровней яркости, а синяя – 4 уровня.

Векторное представление.

При векторном подходе изображение рассматривается как совокупность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами. Графическая информация – это данные, однозначно определяющие все графические примитивы, составляющие рисунок.

Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана. Сетка пикселей совпадает с координатной сеткой. Горизонтальная ось X направлена слева направо; вертикальная ось Y – сверху вниз.

Отрезок прямой линии однозначно определяется указанием координат его концов; окружность – координатами центра и радиусом; многогранник – координатами его углов, закрашенная область – граничной линией и цветом закраски и пр.

Нарисовать линию от текущей позиции в позицию (X1, Y1).

Нарисовать линию с координатами начала X1, Y1 и координатами конца X2, Y2. Текущая позиция не устанавливается.

Нарисовать окружность: X, Y – координаты центра, R – длина радиуса в шагах растровой сетки.

Эллипс X1, Y1, X2, Y2

Нарисовать эллипс, ограниченный прямоугольником; (X1, Y1) – координаты левого верхнего, а (X2, Y2) – правого нижнего угла этого прямоугольника.

Прямоугольник X1, Y1, X2, Y2

Нарисовать прямоугольник; (X1, Y1) – координаты левого верхнего угла, а (X2, Y2) – правого нижнего угла этого прямоугольника.

Цвет рисования ЦВЕТ

Установить текущий цвет рисования.

Цвет закраски ЦВЕТ

Установить текущий цвет закраски.

Закрасить X, Y, ЦВЕТ ГРАНИЦЫ

Закрасить произвольную замкнутую фигуру; X, Y – координаты любой точки внутри замкнутой фигуры, ЦВЕТ ГРАНИЦЫ – цвет граничной линии.

Примеры решенных задач.

Пример №1.
Для формирования цвета используются 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего. Какое количество цветов может быть отображено на экране в этом случае?

Пример №2.
На экране с разрешающей способностью 640*200 высвечиваются только двухцветные изображения. Какой минимальный объем видеопамяти необходим для хранения изображения?

Решение.
Так как битовая глубина двухцветного изображения равна 1, а видеопамять, как минимум, должна вмещать одну страницу изображения, то объем видеопамяти равен: 640*200*1=128000 бит =16000 байт.

Пример №3.
Какой объем видеопамяти необходимы для хранения четырех страниц изображения, если битовая глубина равна 24, а разрешающая способность дисплея – 800*600 пикселей?

Решение.
Для хранения одной страницы необходимо

800*600*24 = 11 520 000 бит = 1 440 000 байт. Для 4 соответственно 1 440 000 * 4 = 5 760 000 байт.

Пример №4.
Битовая глубин равна 24. Сколько различных оттенков серого цвета может быть отображено на экране?
Замечание: Оттенок серого цвета получается при равных значениях уровней яркости всех трех составляющих. Если все три составляющие имеют максимальный уровень яркости, то получается белый цвет; отсутствие всех трех составляющих представляет черный цвет.

Решение.
Так как для получения серых оттенков составляющие RGB одинаковы, то глубина равна 24/3=8. Получаем количество цветов 2 8 =256.

Пример №5.
Дана растровая сетка 10*10. Описать буку «К» последовательностью векторных команд.

Задачи для самостоятельной работы.

№1. Какой объем видеопамяти необходим для хранения двух страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640*350 пикселей, а количество используемых цветов – 16?

№2. Объем видеопамяти равен 1 Мб. Разрешающая способность дисплея – 800*600. Какое максимальное количество цветов можно использовать при условии, что видеопамять делится на две страницы?

№3. Битовая глубина равна 24. Опишите несколько вариантов двоичного представления светло-серых и темно-серых оттенков.

№4. На экране компьютера необходимо получить 1024 оттенка серого цвета. Какой должна быть битовая глубина?

№5. Для изображения десятичных цифр в стандарте почтового индекса (как пишут на конвертах) получить векторное и растровое представление. Размер растровой сетки выбрать самостоятельно.

№6. Воспроизвести на бумаге рисунки, используя векторные команды. Разрешающая способность 64*48.

А)
Цвет рисования Красный
Цвет закраски Желтый
Окружность 16, 10, 2
Закрасить 16, 10, Красный
Установить 16, 12
Линия к 16, 23
Линия к 19, 29
Линия к 21, 29
Линия 16, 23, 13, 29
Линия 13, 29, 11, 29
Линия 16, 16, 11, 12
Линия 16, 16, 21, 12

Б)
Цвет рисования Красный
Цвет закраски Красный
Окружность 20, 10, 5
Окружность 20, 10, 10
Закрасить 25, 15, Красный
Окружность 20, 30, 5
Окружность 20, 30, 10
Закрасить 28, 32, Красный

Источник

Представление текста в компьютере

Урок 8. Информатика 10 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Представление текста в компьютере»

· использование таблицы кодировок;

· информационный объём текста.

Компьютер может работать с пятью видами информации:

Одним из самых массовых приложений ЭВМ является работа с текстами.

Имея компьютер, можно создавать тексты, не тратя на это много времени и бумагу. Носителем текста становится память компьютера. Текст на внешних носителях сохраняется в виде файла.

Как вы уже знаете, вся информация, независимо от того, какая она графическая, видео или звуковая, представляется в компьютере с помощью чисел, это всего два символа двоичного кода, 0 и 1, которые легко перевести в сигналы.

Прежде всего, вспомним о байтовом принципе организации памяти компьютера.

Как вы помните, каждая клетка обозначает бит памяти. Восемь подряд идущих битов образуют байт памяти. Байты пронумерованы. Порядковый номер байта определяет его адрес в памяти компьютера. По этим адресам процессор обращается к данным, считывает их или записывает в память.

Схема представления текста в памяти компьютера очень проста. Каждая буква алфавита, цифра, знак препинания или любой другой символ необходимый для записи текста обозначается определённым двоичным кодом, длина которого фиксирована.

Например, в системах кодировки Windows – 1251 и KОИ-8 каждый символ заменяется на восьмиразрядное целое положительное двоичное число, оно хранится в одном байте памяти. Это число является порядковым номером символа в кодовой таблице.

Мы уже говорили о том, что разрядность ячейки памяти i и количество различных целых положительных чисел, которые можно записать в эту ячейку n связаны соотношением:

Восьмиразрядный двоичный код позволяет получить 256 различных кодовых комбинаций, то есть 2 8 = 256.

С помощью 256 кодовых комбинаций можно закодировать все символы двух алфавитов (английского и русского) и все остальные дополнительные символы, расположенные на клавиатуре компьютера — цифры и знаки арифметических операций, знаки препинания и скобки и так далее, а также ряд управляющих символов, без которых невозможно создание текстового документа (удаление предыдущего символа, переход на новую строку, пробел и другие).

Мощность алфавита равна 256 символов. Сколько Килобайт памяти потребуется для сохранения 160 страниц текста, содержащего в среднем 192 символа на каждой странице?

В современном мире около 6700 живых языков и около 25 алфавитов.

8-разрядной кодировки хватает, для того чтобы можно было одновременно пользоваться не более чем двумя языками. Для того чтобы на компьютере можно было устанавливать больше языков был разработан новый стандарт кодирования символов, получивший название Юникод.

Юнико́д или Унико́д (англ. Unicode) — стандарт кодирования символов, позволяющий представить знаки практически всех письменных языков.

Он является результатом сотрудничества Международной организации по стандартизации (ISO) с ведущими производителями компьютеров и программного обеспечения.

Этот стандарт был предложен в 1991 году некоммерческой организацией «Консорциум Юникода». С помощью этого стандарта можно закодировать очень большое число символов из разных письменностей: в документах Unicode могут соседствовать китайские иероглифы, математические символы, буквы греческого алфавита, латиницы и кириллицы, при этом становится ненужным переключение кодовых страниц.

В Юникод каждый символ кодируется 16-битовым двоичным кодом, то есть два байта на символ. В данном случае можно закодировать 2 16 = 65536 различных символов.

Однако в последнее время объединение Unicode приступило к кодированию письменности мёртвых языков и в этом случае 16-битового кодирования уже недостаточно. Поэтому Unicode приступил к освоению новых кодов.

Иногда, работая с электронной почтой, программа может запросить нас воспользоваться кодировкой Unicode для пересылаемых сообщений. В таком случае можно избавиться от проблемы несоответствия кодировок, по которой иногда не удаётся прочесть русский текст.

Текстовый документ, который хранится в памяти компьютера, состоит из кодов символьного алфавита, кодов управления форматами текста. Также текстовые процессоры, например, Microsoft Word позволяют включать и редактировать такие объекты как таблицы, оглавления, ссылки и гиперссылки, историю вносимых изменений и так далее. Все это также представляется в виде последовательности байтовых кодов.

Вам известно, что информационный объём сообщения I равен произведению количества символов К в сообщении умноженному на информационный вес символа алфавита i:

В зависимости от разрядности используемой кодировки информационный вес символа текста, создаваемого на компьютере, может быть равен:

• 8 бит или 1 байт — если используется восьмиразрядная кодировка;

• 16 бит или 2 байта — если используется шестнадцатиразрядная кодировка.

Информационным объёмом фрагмента текста будем называть количество битов, байтов или производных единиц (килобайтов, мегабайтов и так далее), необходимых для записи этого фрагмента заранее оговорённым способом двоичного кодирования.

Информационный объем текста, набранного на компьютере с использованием кодировки UNICODE равен 4 Килобайта. Определить количество символов в тексте.

Как мы уже говорили бывают случаи, когда, работая с текстом, программа может запросить воспользоваться другой кодировкой, например, текст в восьмибитном коде Windows перекодировать в кодировку Unicode. Давайте выясним, что произойдёт с информационным объёмом текста.

Итак, рассмотрим такой пример.

Информационное сообщение на русском языке, первоначально записанное в 8-битной кодировке Windows, было перекодировано в 16-битную кодировку Unicode. В результате информационный объём сообщения стал равен 2 Мегабайта. Нужно найти количество символов в сообщении.

Соответствие между изображениями и кодами символов устанавливается с помощью кодовых таблиц.

Существуют 8-разрядные таблицы кодировки – это ASCII, КОИ-8 и другие. А также 16-разрядная кодовая таблица Юникод.

В зависимости от разрядности используемой кодировки информационный вес символа текста, создаваемого на компьютере, может быть равен:

• 8 бит (1 байт) — если используется 8-разрядная кодировка;

• 16 бит (2 байта) — если используется 16-разрядная кодировка.

Информационный объём фрагмента текста — это количество битов, байтов и производных единиц, необходимых для записи фрагмента оговорённым способом кодирования.

Источник