1 Кодирование информации

2 Алфавитный подход Естественный язык – развивается веками, служат для общения людей между собой. Естественный язык – развивается веками, служат для общения людей между собой. Формальный язык - разрабатывается для специальных применений. Формальный язык - разрабатывается для специальных применений.

3 Структура языка Алфавит - набор используемых символов Грамматика – правила образования основных объектов языка - слов Синтаксис – правила образования предложений из слов Семантика – правила истолкования конструкция языка

4 Представление информации может осуществляться с помощью языков, которые являются знаковыми системами. Каждая знаковая система строится на основе определенного алфавита и правил выполнения операций над знаками. Мощность алфавита – количество составляющих алфавит символов.

5 Кодирование Кодирование – это представление информации в соответствии с определенными правилами. Кодирование – это представление информации в соответствии с определенными правилами. Декодирование – процесс, обратный кодированию. Декодирование – процесс, обратный кодированию. Код – совокупность символов, предназначенных для кодирования. Код – совокупность символов, предназначенных для кодирования. Вся информация в компьютере кодируется в цифровом виде. Вся информация в компьютере кодируется в цифровом виде.

6 Двоичный алфавит Двоичный (бинарный) алфавит включает в себя два символа – 1 и 0. Двоичный (бинарный) алфавит включает в себя два символа – 1 и 0. Да – Нет Истина – Ложь Включено – Выключено Бит – наименьшая единица информации, уменьшающая неопределенность вдвое. Слово – последовательность символов. Байт – восьмибуквенное двоичное слово. Каждая цифра машинного кода несет количество информации, равное одному биту.

7 Двоичное кодирование корень

8 Все виды информации в компьютере кодируются на машинном языке, в виде последовательностей нулей и единиц. Все виды информации в компьютере кодируются на машинном языке, в виде последовательностей нулей и единиц. Следовательно, информация в компьютере представлена в двоичном коде, алфавит которого состоит из 0 и 1. Следовательно, информация в компьютере представлена в двоичном коде, алфавит которого состоит из 0 и 1. Вывод:

9 Задачи 1. Закодируйте в двоичном алфавите первые 15 букв русского алфавита и пробел. Составьте из этих букв 5 слов и закодируйте их в двоичном алфавите. Запишите 5 произвольных последовательностей из 0 и 1 и декодируйте их.

10 2. Для 5 букв русского алфавита заданы их двоичные коды: А – 01 А – 01 В – 000 В – 000 Д – 10 Д – 10 К – 11 К – 11 Р Р Из четырех полученных сообщений в этой кодировке только одно прошло без ошибки и может быть корректно декодировано. Найдите его: a b c d

11 3. Сколько символов можно закодировать, используя четырехзначный код из нулей и единиц? 4. Сколько различных символов можно закодировать, используя код Морзе длиной не менее пяти и не более шести сигналов? 5. Для букв латинского алфавита заданы их двоичные коды: A=000, B=01, C=100, D=10, E=011. Определите, какой набор букв закодирован строкой

6. Русские слова шифруют, записывая вместо каждой буквы ее номер в алфавите (без пробелов). Номера букв даны в таблице. Некоторые шифровки можно расшифровать не одним способом. Например, может означать: НИНА, АДИНА, АДИАДА. Даны четыре шифровки: 1526, 4210, 2316, Выберите шифровку, которая расшифровывается наибольшим числом способов, запишите все способы. 12 А 1Д 5З 9Л 13П 17У 21Ч 25Ы 28Я 33 Б 2Е 6И 10М 14Р 18Ф 22Ш 26Ь 30 В 3Ё 7Й 11Н 15С 19Х 23Щ 27Э 31 Г 4Ж 8К 12О 16Т 20Ц 24Ъ 28Ю 32

7. Сообщение закодировано некоторым шифром. В сообщении присутствуют только буквы из приведенного фрагмента кодовой таблицы. Определите, какие буквы в сообщении повторяются. 8. Сообщение закодировано с использованием азбуки Морзе: «_._._.._ _._ _». При передачи было потеряно разбиение на буквы, но известно что использовались только буквы из таблицы. Определите текст сообщения. 13 А10 Б110 В12 Г122 Д0 Е22 Ж102 Т _ А._ У.._ Ж …- Х ….

9. Для кодирования сообщения, состоящего из букв А, Б, В, Г, Д используют неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать сообщение. Использовали коды: A. А=011, Б=010, В=000, Г=001. Укажите, какой код может быть использован для буквы Д: 1, 0, 01, 00. B. А=011, Б=010, В=000, Г=001. Укажите, какой код не может быть использован для буквы Д: 1, 0, 11,

15 Кодирование текстовой информации Для кодирования одного символа требуется 1 байт информации (в кодировке Unicode – 2 байта). Для кодирования одного символа требуется 1 байт информации (в кодировке Unicode – 2 байта). Используя 1 байт, можно закодировать 256 (2 8 ) символов, 2 байта – (2 16 ) символов. Используя 1 байт, можно закодировать 256 (2 8 ) символов, 2 байта – (2 16 ) символов.

16 Кодирование текстовой информации заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный или двоичный код. Кодирование текстовой информации заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный или двоичный код. При вводе в компьютер текста происходит его двоичное кодирование, изображение символа преобразуется в его двоичный код и хранится в оперативной памяти компьютера. При вводе в компьютер текста происходит его двоичное кодирование, изображение символа преобразуется в его двоичный код и хранится в оперативной памяти компьютера. При выводе символа на экран происходит обратный процесс – декодирование, код преобразуется в выражение. При выводе символа на экран происходит обратный процесс – декодирование, код преобразуется в выражение.

17Задачи 1. Считая, что каждый символ кодируется одним байтом, оцените информационный объем следующего сообщения: Унылая пора! Очей очарованье! 2. Считая, что каждый символ кодируется двумя байтами, оцените информационный объем следующего сообщения в битах: Еще бежит за мельницу ручей, но пруд уже застыл…

3. Сколько бит содержится в слове «информатика», если используется система кодирования ASCII? 4. В кодировке Unicode на каждый символ отводится 2 байта. Определите информационный объем сообщения из 24 символов. 5. Статья, набранная на компьютере, содержит 12 страниц, на каждой странице 64 строки, в каждой строке 64 символа. Использовалась кодировка Unicode. Определите информационный объем статьи. 18

19 6. Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке, первоначально записанного в 16-битном коде, в 8-битную кодировку. При этом объем сообщения уменьшился на 480 бит. Сколько символов в сообщении? 7. Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке длиной в символа, первоначально записанного в коде Unicode, в 8-битную кодировку. На сколько Кбайт уменьшился объем сообщения?

8. Используя таблицу символов, записать последовательность кодов для слов «Информатика» и «Microsoft Word 2007 в разных кодировках. 9. Определите, какая кодировка использовалась для кодирования, если получены следующие корректные последовательности символов: a B A D003F, b , c. 00CA00F300F000F100EE00F0, d

21 Кодирование графики и звука

22 Формы представления информации Аналоговая форма – величина принимает бесконечное множество значений, причем значения изменяются непрерывно. Аналоговая форма – величина принимает бесконечное множество значений, причем значения изменяются непрерывно. Дискретная форма – величина принимает конечное множество значений, причем значения изменяются скачкообразно Дискретная форма – величина принимает конечное множество значений, причем значения изменяются скачкообразно

23 Дискретизация Аналоговая Дискретная Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

24 Построение графического изображения на экране компьютера Пиксель – мельчайший элемент изображения, подсвечивание которого создает видимое отображения текста и рисунков. Пиксель – мельчайший элемент изображения, подсвечивание которого создает видимое отображения текста и рисунков. Основные цвета – красный, синий, зеленый (RGB-модель). Основные цвета – красный, синий, зеленый (RGB-модель). Другие цвета – изменением интенсивности основных цветов. Другие цвета – изменением интенсивности основных цветов.

25 Формирование цветов при глубине цвета 24 бита Название цвета Интенсивность КрасныйЗеленыйСиний Черный Красный Зеленый Синий Голубой Желтый Белый

Определите цвет по интенсивностям трех составляющих (0 – минимальная, 255 – максимальная):

27 Растровая графика Формируется из определенного количества строк, которые содержат определенного количества пикселей. В памяти компьютера необходимо хранить информацию (цвет, яркость) о каждой из точек изображения. Формируется из определенного количества строк, которые содержат определенного количества пикселей. В памяти компьютера необходимо хранить информацию (цвет, яркость) о каждой из точек изображения. Векторная графика Состоит из набора элементарных деталей – графических примитивов, положение которых определяется координатами точек. Состоит из набора элементарных деталей – графических примитивов, положение которых определяется координатами точек. Виды графики

28 Представление звука Звук – звуковая волна с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Звук – звуковая волна с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче, чем больше частота, тем выше тон. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче, чем больше частота, тем выше тон. Для того, чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц). Для того, чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

29 Основные параметры кодирования Графика Пространственная дискретизация – разбиение изображения на отдельные маленькие фрагменты (пиксели), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета. Пространственная дискретизация – разбиение изображения на отдельные маленькие фрагменты (пиксели), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета.Звук Временная дискретизация - разбиение непрерывной звуковой волны на отдельные маленькие участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная амплитуда. Временная дискретизация - разбиение непрерывной звуковой волны на отдельные маленькие участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная амплитуда.

30 Графика Палитра цветов – совокупность используемых в наборе цветов. Палитра цветов – совокупность используемых в наборе цветов. Разрешающая способность – количество точек, из которых складывается изображение на экране. Разрешающая способность – количество точек, из которых складывается изображение на экране. Глубина цвета – количество битов, используемых для кодирования цвета точки. Глубина цвета – количество битов, используемых для кодирования цвета точки.Звук Уровень громкости – набор возможных состояний звука. Уровень громкости – набор возможных состояний звука. Частота дискретизации – количество измерений уровня сигнала в единицу времени. Частота дискретизации – количество измерений уровня сигнала в единицу времени. Глубина кодирования звука – количество битов, используемых для кодирования значений амплитуды. Глубина кодирования звука – количество битов, используемых для кодирования значений амплитуды.

31 Качество двоичного кодирования определяется: Для графики: Разрешающей способностью экрана; Разрешающей способностью экрана; Глубиной цвета (8, 16, 24, 32 бита). Глубиной цвета (8, 16, 24, 32 бита). Для звука: Для звука: Частотой дискретизации; Частотой дискретизации; Глубиной кодирования звука (16 бит). Глубиной кодирования звука (16 бит).

32 Количество Цветов Различных уровней звукового сигнала Определяется по формуле: N=2 I где I - глубина цвета звука

Информационный объем файла определяется по формуле Графический: Графический: M=R I, где R – разрешение (пиксел) или линейные размеры файла (см, мм, точка) I – глубина цвета (бит) Звуковой: Звуковой: M=k I t w, где k – количество каналов, I – глубина звука (бит), t – время звучания (с), w – частота дискретизации (Гц, 1Гц=1/с) 33

34Задачи 1. Определите количество отображаемых цветов при глубине цвета 1, 2, 16, 24, 32 бита. 2. Определите глубину цвета, если количество отображаемых цветов – 256, 65536, , Рассчитайте необходимый объем видеопамяти для графического режима с разрешением 1024х768 точек и глубиной цвета 16 бит.

35 4. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 64х64 пикселя, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. 5. В цветовой модели RGB для кодирования одного пикселя используется 3 байта. Фотографию размером 2048х1536 сохранили в виде несжатого файла с использованием RGB-кодирования. Определите размер получившегося файла.

36 6. Для хранения растрового изображения размером 64х64 пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения? 7. Для хранения растрового изображения размером 128х128 пикселей отвели 4 кбайта. Каково максимально возможное число цветов в палитре? 8. Для хранения растрового изображения, использующего цветов, отвели 8 Мбайт памяти. Определить размеры изображения, если известно, что оно квадратное.

9. Цвет пикселя монитора определяется тремя составляющими. Под красную и синюю отвели по 5 бит. Сколько бит отвели под зеленую составляющую пикселя, если растровое изображение размером 8х8 пикселей занимает 128 байт? 10. Укажите минимальный объем памяти для хранения растрового изображения размером 64х64 пикселя, если в палитре 256 цветов. 11. Укажите минимальный объем памяти для хранения черно-белого растрового изображения размером 16х32 пикселя. 37

12. Монитор позволяет получать на экране цветов. Какой объем памяти в байтах занимает 1 пиксель? 13. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 1024 до 32. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла? 14. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 512 до 8. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла? 38

15. После преобразования 256-цветного графического файла в черно-белый формат его размер уменьшился на 70 байт. Каков был размер исходного файла? 16. В процессе преобразования растрового графического файла его объем уменьшился в 1,5 раза. Сколько цветов было в палитре первоначально, если после преобразования было получено изображение такого же размера в 256- цветной палитре? 39

Оцените информационный объем стереоаудиофайла длительностью звучания 1 сек. при глубине звука 16 бит, частоте дискретизации 48кГц. 18. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 3 сек. при глубине звука 8 бит, частоте дискретизации 16 кГц. 19. Информационный объем стереоаудиофайла длительностью 2 сек. при частоте дискретизации 40 кГц равен 156,25 Кбайт. Определите какую глубину звука обеспечивает звуковая карта.

Информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 4 секунды при глубине звука 16 бит равен 256 Кбайт. Определите частоту дискретизации. 21. Информационный объем моноаудиофайла при глубине звука 8 бит, частоте дискретизации 32 кГц равен 937,5 Кбайт. Определите время звучания файла.