Кодирование данных в компьютере Двоичное кодирование чис

Кодирование данных в компьютере

Двоичное кодирование чис ла символы кодировщик рисунки 10101101110110101 звук • в такой форме можно закодировать все виды информации • нужны только устройства с двумя состояниями • практически нет ошибок при передаче • компьютеру легче обрабатывать данные • человеку сложно воспринимать двоичные коды 2

Кодирование текстовой информации в компьютере o o Текст – последовательность символов компьютерного алфавита. При кодировании каждому символу алфавита ставиться в соответствие уникальный двоичный код Таблица кодировки – таблица в которой устанавливается соответствие между символами и их порядковыми номерами в компьютерном алфавите.

Кодирование символов Мощность компьютерного алфавита N=256=28 Мощность компьютерного алфавита N=65536=216 Информационный вес одного символа 8 бит (1 байт) Таблица кодировки ASCII Информационный вес одного символа 16 бит (2 байта) Таблица кодировки Unicode

Кодирование символов Текстовый файл o на экране (символы) o в памяти – двоичные коды 10000012 10000102 10000112 10001002 65 66 67 68 В файле хранятся не изображения символов, а их числовые коды в двоичной системе!

Что нужно знать: o o o все символы кодируются одинаковым числом бит (алфавитный подход) чаще всего используют кодировки, в которых на символ отводится 8 бит (8 -битные) или 16 бит (16 -битные) при измерении количества информации принимается, что в одном байте 8 бит, а в одном килобайте (1 Кбайт) – 1024 байта, в мегабайте (1 Мбайт) – 1024 Кбайта после знака препинания внутри (не в конце!) текста ставится пробел чтобы найти информационный объем текста I, нужно умножить количество символов N на число бит на символ K две строчки текста не могут занимать 100 Кбайт в памяти

ЕГЭ В таблице ниже представлена часть кодовой таблицы ASCII: Символ 1 5 A B Q a b Десятичный код 49 53 65 66 81 97 98 Шестнадцатеричный код 31 35 41 42 51 61 62 Каков шестнадцатеричный код символа «q» ? 1) 7116 2) 8316 3) A 116 4) B 316 Решение: 1)в кодовой таблице ASCII (American Standard Code for Information Interchange, американский стандартный код для обмена информацией) все заглавные латинские буквы A-Z расставлены по алфавиту, начиная с символа с кодом 65=4116 2)все строчные латинские буквы a-z расставлены по алфавиту, начиная с символа с кодом 97=6116 3)отсюда следует, что разница кодов букв «q» и «a» равна разнице кодов букв «Q» и «A» , то есть, 5116 – 4116=1016 4)тогда шестнадцатеричный код символа «q» равен коду буквы «a» плюс 1016 5)отсюда находим 6116 + 1016=7116 (ответ 1).

Кодирование и декодирование информации o o Кодирование – это перевод информации с одного языка на другой (запись в другой системе символов, в другом алфавите) обычно кодированием называют перевод информации с «человеческого» языка на формальный, например, в двоичный код, а декодированием – обратный переход 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) 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, это затрудняет декодирование

ЕГЭ o Для кодирования букв А, Б, В, Г решили использовать двухразрядные последовательные двоичные числа (от 00 до 11, соответственно). Если таким способом закодировать последовательность символов БАВГ и записать результат шестнадцатеричным кодом, то получится 1) 4 B 16 2) 41116 Правильный ответ – 1 3)BACD 16 4) 102316

Кодирование графической информации в компьютере Растровый способ представления Изображение рассматривается как совокупность отдельных точек (пикселей) Пиксель – наименьший элемент растрового изображения Векторный способ представления Изображение рассматривается как совокупность простых элементов (графических примитивов): линий, окружностей, многоугольников и др. Пространственная дискретизация изображения В памяти хранятся коды цветов пикселей, составляющих изображение, перечисленные в определенном порядке В памяти хранятся коды параметров графических примитивов. Положение и форма задаются с системе координат Большой объем графических файлов. Небольшой объем графических Искажение при изменении размеров файлов. Легко масштабируется без потери качества. изображения

o o В видеопамяти любое изображение представляется в растровом виде. Экран монитора разбит на фиксированное число пикселей, образующих графическую сетку (растр). Растр – прямоугольная сетка пикселей на экране монитора. Это двумерный массив точек, упорядоченных в строки и столбцы, который используется для представления изображения на экране монитора

o o Разрешающая способность экрана монитора – размер растра, задаваемого в виде произведения Mх. N, где М – количество точек по горизонтали, N – количество точек по вертикали (число строк). Количество цветов, воспроизводимых на экране монитора (К), и число бит , отводимых в видеопамяти под каждый пиксель (b), (битовая глубина), связаны формулой: K=2 b. Объем видеопамяти необходимый для хранения одной страницы изображения V=b·M·N Разрешение: число пикселей на дюйм, pixels per inch (ppi) экран 96 ppi, печать 300 -600 ppi, типография 1200 ppi

Цветовые модели RGB CMYK HSB (Red – красный, (Cyan - голубой, (Hue – цветовой Green - зеленый, Blue Magenta - пурпурный, оттенок, Saturation - – синий) Yellow - желтый, насыщенность, blac. K – черный) Brightness – яркость) Для отображения на мониторе компьютера модель HSB преобразуется в модель RGB, а при печати на принтере в - CMYK

Глубина цвета (b) 3 4 8 16 (High Color) 24 (True Color) Размер палитры (К) 23=8 24=16 28=256 216=65536 224=16777216

Примеры модели RGB b=3 Цвет R b=24 (True Color) G B Серый (100, 100) Черный 0 0 0 Черный (0, 0, 0) Синий 0 0 1 Синий (0, 0, 255) Зеленый 0 1 0 Зеленый (0, 255, 0) Голубой 0 1 1 Голубой (0, 255) Красный 1 0 0 Красный (255, 0, 0) Пурпурный 1 0 1 Пурпурный (255, 0, 255) Желтый 1 1 0 Желтый (255, 0) Белый 1 1 1 Белый (255, 255)

Что нужно знать: o o o графическая информация может храниться в растровом и векторном форматах векторное изображение – это набор геометрических фигур, которые можно описать математическими зависимостями; задачи на эту тему в ЕГЭ автору пока не встречались растровое изображение хранится в виде набора пикселей, для каждого из которых задается свой цвет, независимо от других глубина цвета – это количество бит на пиксель (обычно от 1 до 24 бит на пиксель) в режиме истинного цвета (True Color) информация о цвете каждого пикселя растрового изображения хранится в виде набора его RGB-составляющих (Red, Green, Blue); каждая из RGB-составляющих – целое число (яркость) в интервале [0, 255] (всего 256 вариантов), занимающее в памяти 1 байт или 8 бит (так как 28 = 256); таким образом, на каждый пиксель отводится 3 байта = 24 бита памяти (глубина цвета – 24 бита); нулевое значение какой-то составляющей означает, что ее нет в этом цвете, значение 255 – максимальная яркость; в режиме истинного цвета можно закодировать 2563 = 224 = 16 777 216 различных цветов

Что нужно знать: o o палитра – это ограниченный набор цветов, которые используются в изображении (обычно не более 256); цвет на Web-страницах кодируется в виде RGB-кода в шестнадцатеричной системе: #RRGGBB, где RR, GG и BB – яркости красного, зеленого и синего, записанные в виде двух шестнадцатеричных цифр; это позволяет закодировать 256 значений от 0 (0016) до 255 (FF 16) для каждой составляющей; коды некоторых цветов: #FFFFFF – белый, #000000 – черный, #CCCCCC и любой цвет, где R =G =B, – это серый разных яркостей #FF 0000 – красный, #00 FF 00 – зеленый, #0000 FF – синий, #FFFF 00 – желтый, #FF 00 FF – фиолетовый, #00 FFFF – цвет морской волны

Что нужно знать: o o o чтобы получить светлый оттенок какого-то «чистого» цвета, нужно одинаково увеличить нулевые составляющие; например, чтобы получить светло-красный цвет, нужно сделать максимальной красную составляющую и, кроме этого, одинаково увеличить остальные – синюю и зеленую: #FF 9999 (сравните с красным – #FF 0000) чтобы получить темный оттенок чистого цвета, нужно одинаково уменьшить все составляющие, например, #660066 – это темно-фиолетовый цвет (сравните с фиолетовым #FF 00 FF) В задачах ЕГЭ место на хранение палитры и служебной информации не учитывается. Кроме того, все популярные графические форматы используют сжатие данных, так что фактический объем файла будет значительно меньше, чем мы считаем.

ЕГЭ o Для хранения растрового изображения размером 32× 32 пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения? 1) 256 o o o 2) 2 3)16 находим общее количество пикселей находим объем памяти в битах определяем количество бит на пиксель Правильный ответ – 3. 4) 4

ЕГЭ Для кодирования цвета фона страницы Интернет используется атрибут bgcolor="#ХХХХХХ", где в кавычках задаются шестнадцатеричные значения интенсивности цветовых компонент в 24 -битной RGB-модели. Какой цвет будет у страницы, заданной тэгом ? 1) белый 2) зеленый 3)красный 4) синий o значение FF 16 = 255 соответствует максимальной яркости, таким образом, яркость всех составляющих максимальна, это белый цвет Правильный ответ – 1

Кодирование звуковой информации в компьютере o o o 1. 2. Звук – волна (непрерывный сигнал) с непрерывно изменяющейся амплитудой и частотой. Звукозапись – процесс сохранения информации о параметрах звуковой волны (непрерывного сигнала). Основные параметры: Частота колебаний звука. Чем больше частота звука, тем выше тон. Диапазон частот, воспринимаемый человеком, 16 Гц – 20 к. Гц Амплитуда колебаний звука. Чем больше амплитуда звука, тем громче звук. Диапазон слышимых человеком звуков, 0 -140 д. Б

Оцифровка (перевод в цифровую форму) цифровой сигнал аналоговый сигнал 10110101010011 аналоговый сигнал 22

Качество кодирования звука зависит от: 1. Частоты дискретизации звука (d) – количество измерений в секунду (Герц). Частота дискретизации звука должна быть как минимум вдвое выше частоты колебаний сигнала. Диапазон значений: 8 -96 к. Гц. 2. Глубины кодирования (квантования) звука (b) – количество двоичных разрядов (бит), используемых для кодирования уровня звука (амплитуды сигнала) за одно измерение.

Объем аудиофайла V=b d t s K=2 b o o o V – объем звукового файла; К – количество уровней звука; b – глубина кодирования звука d – частота дискретизации звука t - длительность звучания файла; S – количество каналов звучания.

Подсчитать, сколько места будет занимать одна минута цифрового звука на жестком диске или любом другом цифровом носителе, записанного с частотой а) 44. 1 к. Гц; б) 11 к. Гц; в) 22 к. Гц; г) 32 к. Гц и разрядностью 16 бит. o Решение. а) Если записывают моносигнал с частотой 44. 1 к. Гц, разрядностью 16 бит (2 байта), то каждую минуту аналого-цифровой преобразователь будет выдавать 44100* 2 * 60 = 529 000 байт (около 5 Мб) данных об амплитуде аналогового сигнала, который в компьютере записываются на жесткий диск. Если записывают стереосигнал, то 1 058 000 байт (около 10 Мб). б) для частот 11, 22, 32 к. Гц расчеты производятся аналогично.

o 2. Какой объем данных имеет моноаудиофайл, длительность звучания которого 1 секунда, при среднем качестве звука (16 бит, 24 к. Гц)? Решение. 16 бит * 24000 = 384 000 бит = 48 000 байт = 46 875 килоб айт. o 3. Рассчитайте объем стереоаудиофайла o Варианты: 44, 1 Mb, 4. 21 Mb, 3, 53 Mb. 4. Определите количество уровней звукового сигнала длительностью 20 секунд при 20 -битном кодировании и частоте дискредитации 44. 1 к. Гц. при использовании 8 -битных звуковых карт. Варианты: 256, 512, 1024, 65 536.