Информация. Двоичное кодирование информации

Информация -это сведения об окружающем нас мире Информацию можно собирать, хранить, передавать, обрабатывать и использовать. В ПК информацию кодируют с помощью последовательности сигналов двух видов: включено и выключено, используются цифры 0 и 1. Это двоичное кодирование, цифры 0 и 1 называют битами (bit). 8 бит=1 байт

Единицы измерения количества информации Для измерения количества информации, емкости памяти, скорости передачи информации используют единицы: 1 байт = 2 3 бит=8 бит 1 Кбайт (килобайт)= 2 10 = 1024 байт 1 Мбайт (мегабайт)= 2 20 байт=1024Кб 1 Гбайт (гигабайт)= 2 30 байт=1024Мб

Единица измерения информации носит название «бит». Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза, несет 1 бит информации. Неопределенность знаний о некотором событии – это количество возможных результатов события.

События равновероятные, если ни одно из них не имеет преимущества перед другим. Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятных, несет 1 бит информации.

Количество информации i, содержащееся в сообщении о том, что произошло одно из N равновероятных событий, определяется из решения показательного уравнения: 2 i =N

Задача: Учащийся на уроке может получить одну из четырех оценок от 2 до 5. Сколько бит информации содержится в его ответе на вопрос: «Что получил?». Решение: Всего оценок, которые может получить учащийся 4. Значит всего N=4 равновероятных событий. По формуле 2 i =N ищем i. 2 i =4=2 2, i=2 бит.

Количество информации в сообщении об одном из N равновероятных событий

Задача: На книжном стеллаже восемь полок. Книга может быть поставлена на любую из них. Сколько информации содержит сообщение о том, где находится книга? Задача: Определить объем информации о том, какая выпадет грань игрального кубика.

Алфавитный подход к измерению информации Все множество используемых в языке символов будем традиционно называть алфавитом. Полное количество символов алфавита принято называть мощностью алфавита. Будем обозначать эту величину буквой N. Например, мощность алфавита из русских букв и отмеченных дополнительных символов равна 54.

Пусть текст поступает последовательно, по одному знаку. В каждой очередной позиции текста может появиться любой из N символов. Тогда каждый такой символ несет i бит информации, которые можно определить из решения уравнения: 2 i =N Для N=54 получаем i =5,755 бит.

Количество информации, содержащееся в символьном сообщении, равно K i, где K – количество символов в тексте сообщения, i – информационный вес символа, который находится из уравнения 2 i =N, где N – мощность используемого алфавита.

Задача: Книга, набранная с помощью ПК, содержит 150 страниц, на каждой странице 40 строк, в каждой строке 60 символов. Какой объем информации в книге? Решение: Мощность компьютерного алфавита 256 символов. Один символ – 1 байт. Страница содержит 40*60*1= 2400 байт информации. Объем всей книги 2400*150=360000байт= /1024=351,5625Кбайт= 351,5625/1024=0, Мбайт.

Следовательно, при алфавитном подходе к измерению информации ее объем не зависит от содержания. Количество информации зависит от размера текста и от мощности алфавита.

Кодирование символов 1 символ – 1 байт (8 бит) Найти количество различных символов, закодированных байтами в сообщении Разбиваем на байты Исключаем повторяющиеся Различных 4 символа.

Кодирование графики Объем графического изображения V=n*i, где n –количество пикселей, i- количество бит на 1 пиксель.

Современный монитор позволяет получать на экране различных цветов. Сколько бит занимает один пиксель? Решение: K= = 2 24, то n=24 бит на пиксель. Растровое представление

На экране с разрешающей способностью 640*200 высвечиваются только двухцветные изображения. Какой объем видеопамяти необходим для хранения 1 страницы информации? Решение: Двухцветное изображение имеет битовую глубину 1 бит (2=2 n, n=1 бит). Объем видеопамяти равен 640*200*1=128000бит = байт. Растровое представление

Кодирование звука Объем звукового файла равен V=t*i*λ, где t –время звучания файла, i- количество бит на 1 звук, λ – частота измерения звука.

Звуковой файл – файл, хранящий звуковую информацию в числовой двоичной форме. Формула для расчета размера (в байтах) цифрового аудиофайла (монофоническое звучание): (частота дискретизации в Гц) (время записи в секундах) (разрешение в битах) / 8. Звук в памяти компьютера

Определить размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Решение: Размер файла вычисляется так: (22050*10*8)/8 =22050 байт Звук в памяти компьютера