Общи принципи на кодиране на информация в компютър. „Кодиране на информация на компютър“

Предаването на вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студентите, аспирантите, младите учени, които използват базата от знания в своите изследвания и работа, ще ви бъдат много благодарни.

Публикувано на http://www.allbest.ru//

Публикувано на http://www.allbest.ru//

Кодиране на информация в компютър

Модерен компютър може да обработва цифрова, текстова, графична, звукова и видео информация. Всички тези видове информация в компютър са представени в двоичен код, тоест се използва азбука с капацитет два (общо два знака 0 и 1). Това се дължи на факта, че е удобно да се представя информация под формата на поредица от електрически импулси: няма импулс (0), има импулс (1). Такова кодиране обикновено се нарича двоично, а логическите последователности от нули и такива се наричат \u200b\u200bмашинен език

Всяка цифра на машинния двоичен код носи количество информация, равна на един бит.

Този извод може да бъде направен, като се считат числата на машинната азбука като еднозначни събития. Когато пишете двоична цифра, можете да осъзнаете избора на само едно от две възможни състояния, което означава, че тя носи количество информация, равна на 1 бит. Следователно, две цифри носят информация 2 бита, четири цифри - 4 бита и т.н. За да определите количеството информация в битове, достатъчно е да определите броя на цифрите в двоичния машинен код.

кодиране текстова информация

В момента повечето потребители използват компютър за обработка на текстова информация, която се състои от знаци: букви, цифри, препинателни знаци и т.н.

Традиционно, за да се кодира един символ, се използва количество информация, равна на 1 байт, т.е. I \u003d 1 байт \u003d 8 бита. Използвайки формула, която свързва броя на възможните събития K и количеството информация I, може да се изчисли колко различни символи могат да бъдат кодирани (ако приемем, че героите са възможни събития):

K \u003d 2I \u003d 28 \u003d 256,

тоест, азбука с капацитет 256 знака може да се използва за представяне на текстова информация.

Същността на кодирането е, че всеки знак е назначен двоичен код  00000000 до 11111111 или съответстващият му десетичен код от 0 до 255.

Трябва да се помни, че понастоящем пет различни кодови таблици се използват за кодиране на руски букви (KOI - 8, CP1251, CP866, Mac, ISO), а текстовете, кодирани с помощта на една таблица, няма да бъдат правилно показани в друго кодиране. Това може да бъде визуално представено като фрагмент от комбинирана таблица за кодиране на символи.

Различни двоични символи са присвоени на един и същ двоичен код.

Въпреки това, в повечето случаи за кодирането на текстови документи се грижи потребителят, а специалните програми са конвертори, които са вградени в приложения.

От 1997 г. най-новите версии на Microsoft Windows & Office поддържат новото кодиране на Unicode, което разпределя 2 байта на символ и следователно е възможно да се кодира не 256 знака, а 65536 различни знака.

За да определите числовия код на символ, можете да използвате таблицата с кодове или, като работите в текстов редактор на Word 6.0 / 95. За да направите това, изберете "Вмъкване" - "Символ" от менюто, след което на екрана се появява диалоговият прозорец "Символ". Таблица с символи за избрания шрифт се появява в диалоговия прозорец. Героите в тази таблица са подредени ред по ред, последователно отляво надясно, като се започне с символа Space (горния ляв ъгъл) и завършва с буквата "I" (долния десен ъгъл).

За да определите цифровия код на символа при кодиране на Windows (CP1251), използвайте мишката или клавишите на курсора, за да изберете символа, който искате, след което щракнете върху бутона Key. След това на екрана се появява диалоговият прозорец Настройки, в който в долния ляв ъгъл се намира десетичният цифров код на избрания символ.

1. Два текста съдържат еднакъв брой знаци. Първият текст е написан на руски, а вторият на езика на племето Нагури, чиято азбука се състои от 16 знака. Чий текст носи повече информация?

I \u003d K * a (информационният обем на текста е равен на произведението на броя знаци от теглото на информацията на един знак).

защото Тъй като и двата текста имат един и същ брой знаци (K), разликата зависи от информационното съдържание на един символ от азбуката (a).

2a1 \u003d 32, т.е. A1 \u003d 5 бита

2a2 \u003d 16, т.е. A2 \u003d 4 бита.

I1 \u003d K * 5 бита, I2 \u003d K * 4 бита.

Така че текстът, написан на руски 5/4 пъти, носи повече информация.

2. Обемът на съобщението, съдържащ 2048 знака, възлиза на 1/512 от MB. Определете силата на азбуката.

I \u003d 1/512 * 1024 * 1024 * 8 \u003d 16384 бита. - преобразува се в битове информационния обем на съобщението.

a \u003d I / K \u003d 16384/1024 \u003d 16 бита - пада върху един символ от азбуката.

216 \u003d 65536 знака - силата на използваната азбука.

Именно тази азбука се използва при кодирането на Unicode, която трябва да се превърне в международен стандарт за представяне на символична информация в компютър

Графично кодиране

В средата на 50-те години на миналия век за големите компютри, които се използват за научни и военни изследвания, за първи път се прилага графично представяне на данните. В момента широко се използват технологии за обработка на графична информация с помощта на компютър. Графичният потребителски интерфейс стана фактически стандарт за софтуер от различни класове, започвайки от операционните системи. Това вероятно се дължи на свойството на човешката психика: визуализацията допринася за по-бързото разбиране. Широко се използва в специална област на компютърните науки, която изучава методи и средства за създаване и обработка на изображения с помощта на софтуерни и хардуерни изчислителни системи - компютърна графика. Без него е трудно да си представим не само компютъра, но и доста материалния свят, тъй като визуализацията на данните се използва в много области на човешката дейност. Като пример, експериментално развитие, медицина ( компютърна томография), изследвания и др.

Особено интензивно технологията за обработка на графична информация с помощта на компютър започва да се развива през 80-те години. Графичната информация може да бъде представена в две форми: аналогова или дискретна. Живописно платно, чийто цвят се променя непрекъснато, е пример за аналогово представяне, а изображение, отпечатано с мастиленоструен принтер и състоящо се от отделни точки с различни цветове, е дискретно изображение. С разделянето на графичното изображение (дискретизация) графичната информация се преобразува от аналогова форма в дискретна. В същото време се извършва кодиране - на всеки елемент се присвоява определена стойност под формата на код. При кодиране на изображение възниква неговото пространствено дискретизиране. Може да се сравни с изграждането на изображение от голям брой малки цветни фрагменти (мозаечен метод). Цялото изображение е разделено на отделни точки, на всеки елемент е присвоен код от цвета му. В този случай качеството на кодирането ще зависи от следните параметри: размера на точката и броя на използваните цветове. Колкото по-малък е размерът на точките и следователно изображението се състои от по-голям брой точки, толкова по-високо е качеството на кодиране. Колкото повече цветове се използват (тоест точката на изображение може да приеме повече възможни състояния), толкова повече информация носи всяка точка и следователно, качеството на кодиране се увеличава. Създаването и съхранението на графични обекти е възможно под няколко форми - под формата на векторно, фрактално или растрово изображение. Отделна тема се счита за 3D (триизмерна) графика, която съчетава векторни и растерни методи за формиране на изображение. Тя изучава методите и техниките за конструиране на триизмерни модели на обекти във виртуално пространство. Всеки тип използва свой собствен метод за кодиране на графична информация.

Растрово изображение.

С помощта на лупа можете да видите, че черно-бялото графично изображение, например от вестник, се състои от най-малките точки, които съставят определен шаблон - растер. Във Франция през 19 век се появява нова посока в живописта - пуантилизъм. Техниката му беше, че върху платното рисунката се нанася с четка под формата на многоцветни точки. Също така този метод отдавна се използва при печат за кодиране на графична информация. Точността на предаване на картината зависи от броя точки и техния размер. След като разделите картината на точки, започвайки от левия ъгъл, движейки се по линиите отляво надясно, можете да кодирате цвета на всяка точка. След това ще наречем една такава точка пиксел (произходът на тази дума е свързан с английското съкращение "picture element" - елемент на картината). Обемът на растерно изображение се определя чрез умножаване на броя на пикселите (от информационния обем на една точка, което зависи от броя на възможните цветове. Качеството на изображението се определя от разделителната способност на монитора. Колкото по-висок е той, толкова повече е броят на линиите на растра и точките в линията, толкова по-високо е качеството на изображението. В съвременните Компютрите използват главно следните разделителни способности на екрана: 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768 и 1280 на 1024 точки, тъй като яркостта на всяка точка и нейните линейни координати могат да бъдат изразени с помощта на цели числа , Може да се каже, че този метод за кодиране позволява използването на двоичен код за обработка на данните на изображението.

Ако говорим за черно-бели илюстрации, тогава, ако не използвате полутонове, пикселът ще приеме едно от две състояния: свети (бяло) и не свети (черно). И тъй като информацията за цвета на пиксела се нарича пикселен код, един бит памет е достатъчен за кодирането му: 0 - черно, 1 - бяло. Ако илюстрациите се разглеждат под формата на комбинация от точки с 256 нюанса сиво (а именно, те понастоящем са общоприети), тогава е необходимо осем битово двоично число, което да кодира яркостта на всяка точка. В компютърната графика цветът е изключително важен. Той действа като средство за повишаване на визуалното впечатление и повишаване на информационното насищане на изображението. Как се създава усещане за цвят от човешкия мозък? Това се получава в резултат на анализа на светлинния поток, влизащ в ретината от отразяващи или излъчващи обекти. Общоприето е, че човешките цветни рецептори, които се наричат \u200b\u200bсъщо и конуси, се разделят на три групи, всяка от които може да възприема само един цвят - червен, зелен или син.

Цветни модели.

Ако говорим за кодирането на цветни графични изображения, тогава трябва да разгледаме принципа на разлагане на произволен цвят в основните компоненти. Те използват няколко кодиращи системи: HSB, RGB и CMYK. Първият цветен модел е прост и интуитивен, тоест е удобен за хората, вторият е най-удобен за компютър, а последният модел е CMYK за принтери. Използването на тези цветни модели се дължи на факта, че светлинният поток може да се образува чрез излъчване, което е комбинация от "чисти" спектрални цветове: червено, зелено, синьо или техните производни. Разграничава се адитивното цветово възпроизвеждане (типично за излъчващите обекти) и изваждането на цветното възпроизвеждане (типично за отразяващите обекти). Пример за обект от първи тип е катодната лъчева тръба на монитор, а вторият вид е отпечатък за печат. символ за кодиране на информация азбука

1) Моделът HSB има три компонента: нюанс, насищане и яркост. Голям брой цветове по избор могат да бъдат получени чрез регулиране на тези компоненти. Този цветен модел се използва най-добре в онези графични редактори, в които изображенията се създават сами, а не се обработват от готовите. След това създадената от вас работа може да бъде преобразувана в цветен модел RGB, ако се планира да се използва като екранна илюстрация, или CMYK, ако е отпечатана, стойността Color е избрана като вектор, идващ от центъра на кръга. Посоката на вектора е определена в ъглови градуси и определя главния цвят. Наситеността на цветовете се определя от дължината на вектора, а цветната яркост е зададена на отделна ос, нулевата точка на която е черна. Точката в центъра съответства на бял (неутрален) цвят, а точките по периметъра съответстват на чисти цветове.

2) Принципът на метода RGB е следният: известно е, че всеки цвят може да бъде представен като комбинация от три цвята: червен (Червен, R), зелен (зелен, Ж), син (син, В). Други цветове и техните нюанси се получават поради наличието или отсъствието на тези компоненти.При първите букви на основните цветове системата получи името си - RGB. Този цветен модел е добавъчен, тоест всеки цвят можете да получите комбинация от първични цветове в различни пропорции. Когато един компонент от основния цвят се наслагва върху друг, яркостта на общото излъчване се увеличава. Ако комбинираме и трите компонента, получаваме ахроматичен сив цвят, с увеличаване на яркостта на който има приближение към бялото.

При 256 градации на тона (всяка точка е кодирана в 3 байта) минималните RGB стойности (0,0,0) съответстват на черните, а белите съответстват на максималните с координати (255, 255, 255). Колкото по-голяма е байтната стойност на цветния компонент, толкова по-ярък е този цвят. Например, наситено синьо е кодирано с три байта (0, 0, 128) и ярко синьо (0, 0, 255).

3) Принципът на метода CMYK. Този цветен модел се използва за подготовка на публикации за печат. На всеки от основните цветове е присвоен допълнителен цвят (допълващ първичния към бялото). Получете допълнителен цвят, като сумирате чифт други основни цветове. И така, допълващите цветове за червено са циан (Cyan, C) \u003d зелено + синьо \u003d бяло - червено, за зелено - магента (Magenta, M) \u003d червено + синьо \u003d бяло - зелено, за синьо - жълто (жълто, Y) \u003d червен + зелен \u003d бял - син. Освен това принципът на разлагане на произволен цвят на компоненти може да бъде приложен както към основен, така и към допълнителен, тоест всеки цвят може да бъде представен или като сбор от червен, зелен, син цвят или като сума от син, пурпурен, жълт компонент. По принцип този метод е възприет в печатарската индустрия. Но те все още използват черен цвят (BlacК, тъй като буквата B вече е заета в синьо, тя се обозначава с буквата K). Това се дължи на факта, че припокриването на допълнителни цветове не води до чисто черно.

Има няколко режима на представяне на цветна графика:

а) пълен цвят (True Color);

в) индекс.

В пълноцветен режим се използват 256 стойности (осем бинарни бита) за кодиране на яркостта на всеки компонент, тоест за кодиране на цвета на един пиксел (в системата RGB) са необходими 8 * 3 \u003d 24 бита. Това ви позволява да идентифицирате уникално 16,5 милиона цвята. Това е доста близко до чувствителността на човешкото око. Когато кодирате с помощта на CMYK системата, за да представите цветната графика, трябва да имате 8 * 4 \u003d 32 двоични бита.

Режимът High Color е кодиране, използващо 16-битови двоични числа, тоест броят на двоичните битове намалява при кодирането на всяка точка. Но това значително намалява гамата от кодирани цветове.

С цветово кодиране на индексите могат да се предават само 256 цветни тона. Всеки цвят е кодиран с помощта на осем бита данни. Но тъй като 256 стойности не предават цялата гама от цветове, достъпни за човешкото око, се разбира, че към графичните данни е прикрепена палитра (таблица за преглед), без която възпроизвеждането ще бъде недостатъчно: морето може да се превърне в червено, а листата да станат сини. Кодът на растерната точка в този случай не означава самия цвят, а само неговият номер (индекс) в палитрата. Оттук и името на режима - индекс.

Публикувано на Allbest.ru

Подобни документи

Средства и технологии за обработка на текстова информация: MS-DOS Editor, Word Pad, Notepad, Microsoft Word. Двоично кодиране  текстова информация в компютъра. Разглеждане на разновидности на кодови таблици за руски букви: Windows, MS-DOS, KOI-8, Mac, ISO.

терминал, добавен 27.04.2013 г.


Технологията за обработка на графична информация с помощта на компютър, приложение в научни и военни изследвания: форми, кодиране на информация, нейното пространствено дискретизиране. Създаване и съхранение на графични обекти, средства за обработка на векторна графика.

резюме, добавено 28.11.2010


Представяне на числова информация с помощта на цифрови системи. Кодиране на символна, текстова, цифрова и графична информация. Устройство за твърд диск; CD-ROM устройство. Използване на главното меню на Windows; програмни езици.

тест, добавен 16.03.2015г


Представяне на информация в двоична система. Необходимостта от кодиране в програмирането. Кодиране на графична информация, цифри, текст, звук. Разликата между криптиране и криптиране. Двоично кодиране на символна (текстова) информация.

резюме, добавено 27.03.2010


Програми за работа с текстове: MS-DOS Editor, Word Pad, бележник, word, текстообработващ. Редактори за обработка на документи. Стилове за форматиране Двоично кодиране на текстова информация в компютър. операции технологичен процес  неговата обработка.

срочна книга, добавена на 25.04.2013 г.


Същността на линейното и двумерното кодиране. Схема за удостоверяване на баркод Анализ на методите за кодиране на информация. Изчисляване на контролната цифра. Барното кодиране като ефективна област на автоматизация на процеса на въвеждане и обработка на информация.

презентация, добавена на 05/10/2014


Запознаване с идеята за векторен начин на представяне на изображения в цифрова форма. Разработване на последователност от команди за кодиране на графичен обект. Основни екипи; двоично кодиране на графична информация, растерни и векторни опции.

презентация, добавена на 05/01/2012


Понятието информация и основните принципи на нейното кодиране, използваните методи и техники, инструменти и задачи. Специфични характеристики на процесите на кодиране на цифрова и текстова, графична и аудио информация. Логичната основа на компютъра.

срочна книга, добавена на 23.04.2014 г.


Информация и информационни процеси в природата, обществото, технологиите. Информационна дейност на човек. Кодиране на информация. Методи за кодиране Кодиране на изображения Информация в кибернетиката. Информационни свойства. Измерване на количеството информация.

резюме, добавено 18.11.2008


Поставете темата „Кодиране на информация“ в училищния курс по компютърни науки. Препоръки за изучаване на „Информационно кодиране“ в училищен курс по компютърни науки. Дидактически материал за изучаване на темата „Информационно кодиране“ и извънкласно събитие по компютърни науки.

Модерен компютър може да обработва цифрова, текстова, графична, звукова и видео информация. Всички тези видове информация в компютър са представени в двоичен код, тоест се използва азбука с капацитет два (общо два знака 0 и 1). Това се дължи на факта, че е удобно да се представя информация под формата на поредица от електрически импулси: няма импулс (0), има импулс (1). Такова кодиране обикновено се нарича двоично, а самите логически последователности от нули и такива се наричат \u200b\u200bмашинен език.

Всяка цифра на машинния двоичен код носи количество информация, равна на един бит.

Този извод може да бъде направен, като се считат числата на машинната азбука като еднозначни събития. Когато пишете двоична цифра, можете да осъзнаете избора на само едно от две възможни състояния, което означава, че тя носи количество информация, равна на 1 бит. Следователно, две цифри носят информация 2 бита, четири цифри - 4 бита и т.н. За да определите количеството информация в битове, достатъчно е да определите броя на цифрите в двоичния машинен код.

Кодиране на текстова информация

В момента повечето потребители използват компютър за обработка на текстова информация, която се състои от знаци: букви, цифри, препинателни знаци и т.н.

Традиционно, за да се кодира един символ, се използва количество информация, равна на 1 байт, т.е. I \u003d 1 байт \u003d 8 бита. Използвайки формула, която свързва броя на възможните събития K и количеството информация I, може да се изчисли колко различни символи могат да бъдат кодирани (ако приемем, че героите са възможни събития):

K \u003d 2 I \u003d 2 8 \u003d 256,

тоест, азбука с капацитет 256 знака може да се използва за представяне на текстова информация.

Същността на кодирането е, че на всеки символ е присвоен двоичен код от 00000000 до 11111111 или съответстващият му десетичен код от 0 до 255.

Трябва да се помни, че понастоящем пет различни кодови таблици се използват за кодиране на руски букви (KOI - 8, CP1251, CP866, Mac, ISO), а текстовете, кодирани с помощта на една таблица, няма да бъдат правилно показани в друго кодиране. Това може да бъде визуално представено като фрагмент от комбинирана таблица за кодиране на символи.

Различни двоични символи са присвоени на един и същ двоичен код.

Въпреки това, в повечето случаи за кодирането на текстови документи се грижи потребителят, а специалните програми са конвертори, които са вградени в приложения.

От 1997 г. най-новите версии на Microsoft Windows & Office поддържат новото кодиране на Unicode, което разпределя 2 байта на символ и следователно е възможно да се кодира не 256 знака, а 65536 различни знака.

За да определите числовия код на символ, можете да използвате таблицата с кодове или, като работите в текстов редактор на Word 6.0 / 95. За да направите това, изберете "Вмъкване" - "Символ" от менюто, след което на екрана се появява диалоговият прозорец "Символ". Таблица с символи за избрания шрифт се появява в диалоговия прозорец. Героите в тази таблица са подредени ред по ред, последователно отляво надясно, като се започне с символа Space (горния ляв ъгъл) и завършва с буквата "I" (долния десен ъгъл).

За да определите цифровия код на символа при кодиране на Windows (CP1251), използвайте мишката или клавишите на курсора, за да изберете символа, който искате, след което щракнете върху бутона Key. След това на екрана се появява диалоговият прозорец Настройки, в който в долния ляв ъгъл се намира десетичният цифров код на избрания символ.

Задачите

1. Два текста съдържат еднакъв брой знаци. Първият текст е написан на руски, а вторият на езика на племето Нагури, чиято азбука се състои от 16 знака. Чий текст носи повече информация?

I \u003d K * a (информационният обем на текста е равен на произведението на броя знаци от теглото на информацията на един знак).
  защото Тъй като и двата текста имат един и същ брой знаци (K), разликата зависи от информационното съдържание на един символ от азбуката (a).
  2 a1 \u003d 32, т.е. A1 \u003d 5 бита
  2 a2 \u003d 16, т.е. A2 \u003d 4 бита.
  I1 \u003d K * 5 бита, I2 \u003d K * 4 бита.
  Така че текстът, написан на руски 5/4 пъти, носи повече информация.

1. Обемът на съобщението, съдържащ 2048 знака, възлиза на 1/512 от MB. Определете силата на азбуката.

I \u003d 1/512 * 1024 * 1024 * 8 \u003d 16384 бита. - преобразува се в битове информационния обем на съобщението.
  a \u003d I / K \u003d 16384/1024 \u003d 16 бита - пада върху един символ от азбуката.
  2 16 \u003d 65536 знака - силата на използваната азбука.
  Именно тази азбука се използва при кодирането на Unicode, което трябва да се превърне в международен стандарт за представяне на символична информация в компютър.

Графично кодиране

В средата на 50-те години на миналия век за големите компютри, които се използват за научни и военни изследвания, за първи път се прилага графично представяне на данните. В момента широко се използват технологии за обработка на графична информация с помощта на компютър. Графичният потребителски интерфейс стана фактически стандарт за софтуер от различни класове, започвайки от операционните системи. Това вероятно се дължи на свойството на човешката психика: визуализацията допринася за по-бързото разбиране. Широко използвано е в специална област на компютърните науки, която изучава методи и средства за създаване и обработка на изображения с помощта на софтуерни и хардуерни изчислителни системи - компютърна графика. Без него е трудно да си представим не само компютъра, но и доста материалния свят, тъй като визуализацията на данните се използва в много области на човешката дейност. Пример е експериментално развитие, медицина (компютърна томография), изследвания и др.

Особено интензивно технологията за обработка на графична информация с помощта на компютър започва да се развива през 80-те години. Графичната информация може да бъде представена в две форми: аналогова или дискретна. Живописно платно, чийто цвят се променя непрекъснато, е пример за аналогово представяне, а изображение, отпечатано с мастиленоструен принтер и състоящо се от отделни точки с различни цветове, е дискретно изображение. С разделянето на графичното изображение (дискретизация) графичната информация се преобразува от аналогова форма в дискретна. В същото време се извършва кодиране - на всеки елемент се присвоява определена стойност под формата на код. При кодиране на изображение възниква неговото пространствено дискретизиране. Може да се сравни с изграждането на изображение от голям брой малки цветни фрагменти (мозаечен метод). Цялото изображение е разделено на отделни точки, на всеки елемент е присвоен код от цвета му. В този случай качеството на кодирането ще зависи от следните параметри: размера на точката и броя на използваните цветове. Колкото по-малък е размерът на точките и следователно изображението се състои от по-голям брой точки, толкова по-високо е качеството на кодиране. Колкото повече цветове се използват (тоест точката на изображение може да приеме повече възможни състояния), толкова повече информация носи всяка точка и следователно, качеството на кодиране се увеличава. Създаването и съхранението на графични обекти е възможно под няколко форми - под формата на векторно, фрактално или растрово изображение. Отделна тема се счита за 3D (триизмерна) графика, която съчетава векторни и растерни методи за формиране на изображение. Тя изучава методите и техниките за конструиране на триизмерни модели на обекти във виртуално пространство. Всеки тип използва свой собствен метод за кодиране на графична информация.

Растрово изображение

С помощта на лупа можете да видите, че черно-бялото графично изображение, например от вестник, се състои от най-малките точки, които съставят определен шаблон - растер. Във Франция през 19 век се появява нова посока в живописта - пуантилизъм. Техниката му беше, че върху платното рисунката се нанася с четка под формата на многоцветни точки. Също така този метод отдавна се използва при печат за кодиране на графична информация. Точността на предаване на картината зависи от броя точки и техния размер. След като разделите картината на точки, започвайки от левия ъгъл, движейки се по линиите отляво надясно, можете да кодирате цвета на всяка точка. След това ще наречем една такава точка пиксел (произходът на тази дума е свързан с английското съкращение "picture element" - елемент на картината). Обемът на растерно изображение се определя чрез умножаване на броя на пикселите (от информационния обем на една точка, което зависи от броя на възможните цветове. Качеството на изображението се определя от разделителната способност на монитора. Колкото по-висок е той, толкова повече е броят на линиите на растра и точките в линията, толкова по-високо е качеството на изображението. В съвременните Компютрите използват главно следните разделителни способности на екрана: 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768 и 1280 на 1024 точки, тъй като яркостта на всяка точка и нейните линейни координати могат да бъдат изразени с помощта на цели числа , Може да се каже, че този метод за кодиране позволява използването на двоичен код за обработка на данните на изображението.

Ако говорим за черно-бели илюстрации, тогава, ако не използвате полутонове, пикселът ще приеме едно от две състояния: свети (бяло) и не свети (черно). И тъй като информацията за цвета на пиксела се нарича пикселен код, един бит памет е достатъчен за кодирането му: 0 - черно, 1 - бяло. Ако илюстрациите се разглеждат под формата на комбинация от точки с 256 нюанса сиво (а именно, те понастоящем са общоприети), тогава е необходимо осем битово двоично число, което да кодира яркостта на всяка точка. В компютърната графика цветът е изключително важен. Той действа като средство за повишаване на визуалното впечатление и повишаване на информационното насищане на изображението. Как се създава усещане за цвят от човешкия мозък? Това се получава в резултат на анализа на светлинния поток, влизащ в ретината от отразяващи или излъчващи обекти. Общоприето е, че човешките цветни рецептори, които се наричат \u200b\u200bсъщо и конуси, се разделят на три групи, всяка от които може да възприема само един цвят - червен, зелен или син.

Цветни модели

Ако говорим за кодирането на цветни графични изображения, тогава трябва да разгледаме принципа на разлагане на произволен цвят в основните компоненти. Те използват няколко кодиращи системи: HSB, RGB и CMYK. Първият цветен модел е прост и интуитивен, тоест е удобен за хората, вторият е най-удобен за компютър, а последният модел е CMYK за принтери. Използването на тези цветни модели се дължи на факта, че светлинният поток може да се образува чрез излъчване, което е комбинация от "чисти" спектрални цветове: червено, зелено, синьо или техните производни. Разграничава се адитивното цветово възпроизвеждане (типично за излъчващите обекти) и изваждането на цветното възпроизвеждане (типично за отразяващите обекти). Пример за обект от първи тип е катодната лъчева тръба на монитор, а вторият вид е отпечатък за печат.

1) Моделът HSB има три компонента: нюанс, насищане и яркост. Голям брой цветове по избор могат да бъдат получени чрез регулиране на тези компоненти. Този цветен модел се използва най-добре в онези графични редактори, в които изображенията се създават сами, а не се обработват от готовите. След това създадената от вас работа може да бъде преобразувана в цветен модел RGB, ако се планира да се използва като екранна илюстрация, или CMYK, ако е отпечатана, стойността Color е избрана като вектор, идващ от центъра на кръга. Посоката на вектора е определена в ъглови градуси и определя главния цвят. Наситеността на цветовете се определя от дължината на вектора, а цветната яркост е зададена на отделна ос, нулевата точка на която е черна. Точката в центъра съответства на бял (неутрален) цвят, а точките по периметъра съответстват на чисти цветове.

2) Принципът на метода RGB е следният: известно е, че всеки цвят може да бъде представен като комбинация от три цвята: червен (Червен, R), зелен (зелен, Ж), син (син, В). Други цветове и техните нюанси се получават поради наличието или отсъствието на тези компоненти.При първите букви на основните цветове системата получи името си - RGB. Този цветен модел е добавъчен, тоест всеки цвят можете да получите комбинация от първични цветове в различни пропорции. Когато един компонент от основния цвят се наслагва върху друг, яркостта на общото излъчване се увеличава. Ако комбинираме и трите компонента, получаваме ахроматичен сив цвят, с увеличаване на яркостта на който има приближение към бялото.

При 256 градации на тона (всяка точка е кодирана в 3 байта) минималните RGB стойности (0,0,0) съответстват на черните, а белите съответстват на максималните с координати (255, 255, 255). Колкото по-голяма е байтната стойност на цветния компонент, толкова по-ярък е този цвят. Например, наситено синьо е кодирано с три байта (0, 0, 128) и ярко синьо (0, 0, 255).

3) Принципът на метода CMYK. Този цветен модел се използва за подготовка на публикации за печат. На всеки от основните цветове е присвоен допълнителен цвят (допълващ първичния към бялото). Получете допълнителен цвят, като сумирате чифт други основни цветове. И така, допълващите цветове за червено са циан (Cyan, C) \u003d зелено + синьо \u003d бяло - червено, за зелено - магента (Magenta, M) \u003d червено + синьо \u003d бяло - зелено, за синьо - жълто (жълто, Y) \u003d червен + зелен \u003d бял - син. Освен това принципът на разлагане на произволен цвят на компоненти може да бъде приложен както към основен, така и към допълнителен, тоест всеки цвят може да бъде представен или като сбор от червен, зелен, син цвят или като сума от син, пурпурен, жълт компонент. По принцип този метод е възприет в печатарската индустрия. Но те все още използват черен цвят (BlacК, тъй като буквата B вече е заета в синьо, тя се обозначава с буквата K). Това се дължи на факта, че припокриването на допълнителни цветове не води до чисто черно.

Има няколко режима на представяне на цветна графика:
   а) пълен цвят (True Color);
   б) висок цвят;
   в) индекс.

В пълноцветен режим се използват 256 стойности (осем бинарни бита) за кодиране на яркостта на всеки компонент, тоест за кодиране на цвета на един пиксел (в системата RGB) са необходими 8 * 3 \u003d 24 бита. Това ви позволява да идентифицирате уникално 16,5 милиона цвята. Това е доста близко до чувствителността на човешкото око. Когато кодирате с помощта на CMYK системата, за да представите цветната графика, трябва да имате 8 * 4 \u003d 32 двоични бита.

Режимът High Color е кодиране с помощта на 16-битови двоични числа, тоест броят на двоичните битове намалява при кодирането на всяка точка. Но това значително намалява гамата от кодирани цветове.

С индексиране на цветното кодиране могат да се предават само 256 цветни нюанса. Всеки цвят е кодиран с помощта на осем бита данни. Но тъй като 256 стойности не предават цялата гама от цветове, достъпни за човешкото око, се разбира, че към графичните данни е прикрепена палитра (таблица за преглед), без която възпроизвеждането ще бъде недостатъчно: морето може да се превърне в червено, а листата да станат сини. Кодът на растерната точка в този случай не означава самия цвят, а само неговият номер (индекс) в палитрата. Оттук и името на режима - индекс.

Съответствието между броя на показаните цветове (K) и броя на битовете за тяхното кодиране (a) може да се намери по формулата: K \u003d 2 a.

Двоичният код на изображението, показано на екрана, се съхранява във видео памет. Видео паметта е електронно устройство с летливи памет. Размерът на видео паметта зависи от разделителната способност на дисплея и броя на цветовете. Но минималният му обем се определя така, че един кадър (една страница) от изображението да пасва, т.е. в резултат на продукта на разделителна способност според размера на пикселния код.

V min \u003d M * N * a.

Бинарен код на осемцветна палитра.

Шестнадесет цветовата палитра ви позволява да увеличите броя на използваните цветове. Тук ще се използва 4-битово пикселно кодиране: 3 бита първични цветове + 1 бит интензитет. Последният контролира едновременно яркостта на трите основни цвята (интензитета на три електронни лъча).

Бинарен код на шестнадесет цветова палитра.

С отделен контрол на интензивността на основните цветове, броят на получените цветове се увеличава. Така че за да получите палитра с цветна дълбочина от 24 бита, за всеки цвят се разпределят 8 бита, тоест са възможни 256 нива на интензивност (K \u003d 28).

Двоичният код е 256-цветна палитра.

Векторни и фрактални изображения

Векторно изображение е графичен обект, състоящ се от елементарни сегменти и дъги. Основният елемент на изображението е линията. Както всеки обект, той има следните свойства: форма (права линия, крива), дебелина., Цвят, стил (пунктирана, плътна). Затворените линии имат свойството да запълват (или с други обекти, или с избран цвят). Всички други обекти на векторната графика са съставени от линии. Тъй като линията е описана математически като един обект, количеството данни за показване на обекта с помощта на векторна графика е много по-малко, отколкото в растерната графика. Информацията за векторното изображение се кодира като обикновен буквено-цифров и се обработва от специални програми.

Следните GR принадлежат към софтуерни инструменти за създаване и обработка на векторна графика: CorelDraw, Adobe Illustrator, както и vectorizers (tracers) - специализирани пакети за преобразуване на растерни изображения във векторни.

Фрактална графика на базата на математически изчисления, като векторни. Но за разлика от вектора, основният му елемент е самата математическа формула. Това води до факта, че в паметта на компютъра не се съхраняват никакви обекти и изображението се изгражда само според уравненията. Използвайки този метод, можете да изградите прости редовни структури, както и сложни илюстрации, имитиращи пейзажи.

Задачите

Известно е, че компютърната видео памет е с капацитет 512 KB. Разделителната способност на екрана е 640 на 200. Колко страници на екрана едновременно ще се поберат във видео паметта с палитрата
   а) от 8 цвята;
   б) 16 цвята;
   в) 256 цвята?

Колко бита са необходими за кодиране на информация за 130 нюанса? Лесно е да се изчисли, че 8 (тоест 1 байт), защото с помощта на 7 бита можете да запишете номера на оттенъка от 0 до 127, а 8 бита съхраняват от 0 до 255. Лесно е да видите, че този метод на кодиране не е оптимален: 130 е забележимо по-малко от 255. Помислете как да уплътнявате информация за чертеж, когато е записана във файл, ако знаете това
   а) фигурата в същото време съдържа само 16 цветни нюанса от 138 възможни;
   б) фигурата съдържа всички 130 нюанса едновременно, но броят на точките, засенчени с различни нюанси, варира значително.

А) очевидно е, че 4 бита (половин байт) са достатъчни за съхраняване на информация за 16 нюанса. Тъй като тези 16 нюанса са избрани от 130, те могат да имат номера, които не се вписват в 4 бита. Затова използваме метода на палитрата. Присвойте 16-те „нюанса“, използвани в нашата фигура, на нашите „местни“ числа от 1 до 15 и кодирайте цялата картина със скорост 2 точки на байт. И след това добавяме към тази информация (в края на файла, който я съдържа) таблица за кореспонденция, състояща се от 16 двойки байта с номера на сенки: 1 байт е нашето „локално“ число на тази фигура, второто е реалното число на този нюанс. (когато вместо последната се използва кодирана информация за самия оттенък, например информация за яркостта на сиянието на „електронните пушки“ на червена, зелена, синя катодна тръба, такава таблица ще бъде цветова палитра). Ако картината е достатъчно голяма, печалбата в обема на получения файл ще бъде значителна;
  б) опитайте се да внедрите най-простия алгоритъм за архивиране на информация за картината. Присвойте трите нюанса, които засенчват минималния брой точки, кодове 128 - 130, а останалите нюанси - кодове 1 -127. Ще напишем във файл (който в случая не е последователност от байтове, а солиден битов поток) седем битови кодове за сенки с числа от 1 до 127. За останалите три нюанса в битовия поток ще напишем номер на знака - седем битов 0 - и веднага последвано от дву-битов „локален“ номер, и в края на файла добавяме таблица на съответствие на „местни“ и реални числа. Тъй като нюансите с кодове 128 - 130 са рядкост, ще има няколко седембитни нули.

Обърнете внимание, че поставянето на въпроси в този проблем не изключва други решения, без препратка към цветовия състав на изображението - архивиране:
   а) въз основа на избора на последователност от точки, боядисани в същите нюанси и замяната на всяка от тези последователности с двойка числа (цвят), (количество) (този принцип е в основата на графичния формат на PCX);
   б) чрез сравняване на пикселни линии (записване на броя на оттенъчните точки на точките на първата страница и за следващите редове, записващи номерата на оттенъка само на онези точки, чиито нюанси се различават от нюансите на точките в същата позиция на предишния ред - това е основата на GIF формата);
   в) използване на алгоритъма за пакетиране на фрактално изображение (формат YPEG). (IO 6.1999)

Кодиране на аудио

Светът е изпълнен с голямо разнообразие от звуци: тиктакането на часовници и тътенът на моторите, виенето на вятъра и шумоленето на листата, пеенето на птици и гласовете на хората. За това как се раждат звуците и какви са, хората започнаха да гадаят много отдавна. Дори древногръцкият философ и учен - енциклопедист Аристотел, въз основа на наблюденията обясни природата на звука, вярвайки, че звучащото тяло създава редуващо се компресиране и разреждане на въздуха. И така, осцилираща струна или изхвърля или уплътнява въздуха, и поради еластичността на въздуха, тези редуващи се влияния се предават по-нататък в пространството - от слой на слой, възникват еластични вълни. Достигайки ухото ни, те действат върху тъпанчето и предизвикват усещане за звук.

Чрез ухото човек възприема еластични вълни с честота някъде в диапазона от 16 Hz до 20 kHz (1 Hz - 1 трептене в секунда). В съответствие с това еластичните вълни във всяка среда, чиито честоти лежат в посочените граници, се наричат \u200b\u200bзвукови вълни или просто звукови. При изследване на звука понятия като тони тембързвук. Всеки истински звук, независимо дали това е свирене на музикални инструменти или глас на човек, е своеобразна смесица от много хармонични вибрации с определен набор от честоти.

Трептенията, които имат най-ниска честота, се наричат \u200b\u200bфундаментален тон, други - обертонове.

Тембър - различен брой обертонове, присъщи на определен звук, което му придава специален цвят. Разликата между един и друг тон се определя не само от броя, но и от интензивността на обертоните, съпътстващи звука на основния тон. Именно по тембъра можем лесно да различим звуците на пианото и цигулката, китарите и флейтите и да разпознаем гласа на познат човек.

Музикалният звук може да се характеризира с три качества: тембър, т.е. цветът на звука, който зависи от формата на вибрациите, височината, определена от броя на вибрациите в секунда (честота) и силата на звука, която зависи от интензивността на вибрациите.

В момента компютърът се използва широко в различни области. Обработката на звукова информация, музиката не беше изключение. До 1983 г. всички музикални записи са пуснати на винилови плочи и компактни касети. В момента компактдисковете са широко използвани. Ако имате компютър, на който е инсталирана звукова карта на студио, с клавиатура MIDI и свързан към тях микрофон, можете да работите със специализиран музикален софтуер.

Обикновено той може да бъде разделен на няколко вида:

1. различни помощни програми и драйвери, проектирани да работят с конкретни звукови карти и външни устройства;
2. аудио редакторите, които са проектирани да работят със звукови файлове, ви позволяват да извършвате всякакви операции с тях - от разделяне на части до обработка на ефекти;
3. софтуерни синтезатори, които се появиха сравнително наскоро и работят правилно само на мощни компютри. Те ви позволяват да експериментирате със създаването на различни звуци и други.

Първата група включва всички помощни програми на операционната система. Така например, win 95 и 98 имат свои миксери и помощни програми за възпроизвеждане / запис на звук, възпроизвеждане на компактдискове и стандартни MIDI файлове. Инсталирайки звукова карта, можете да използвате тези програми, за да тествате нейната ефективност. Например, програмата Phonograph е проектирана да работи с вълнови файлове (файлове за запис на звук във формат на Windows). Тези файлове имат разширение .WAV. Тази програма предоставя възможност за възпроизвеждане, запис и редактиране на техники за запис на звук, подобни на методите за работа с магнетофон. Препоръчително е да свържете микрофон към компютър за работа с Phonograph. Ако трябва да направите звуков запис, тогава трябва да определите качеството на звука, тъй като продължителността на звукозаписа зависи от него. Възможната продължителност на звука е колкото по-къса, толкова по-високо е качеството на записа. Със средно качество на записа можете да запишете задоволително реч, като създавате файлове с продължителност до 60 секунди. Около 6 секунди ще бъде продължителността на записа с качество на музикален компактдиск.

Но какво да кажем за звуковото кодиране? От детството сме се сблъсквали с музикални записи на различни носители: звукозаписи, касети, компактдискове и др. В момента има два основни начина за запис на звук: аналогови и цифрови.  Но за да се запише звук на някакъв носител, той трябва да бъде преобразуван в електрически сигнал.

Това става с помощта на микрофон. Най-простите микрофони имат мембрана, която се колебае, когато е изложена на звукови вълни. Към мембраната е прикрепена намотка, която се движи синхронно с мембраната в магнитно поле. В намотката възниква променлив електрически ток. Промените в напрежението точно отразяват звуковите вълни.

Извиква се променливият електрически ток, който се появява на изхода на микрофона аналогсигнал. По отношение на електрически сигнал "аналог" означава, че този сигнал е непрекъснат във времето и амплитудата. То отразява точно формата на звуковата вълна, която пътува през въздуха.

Звуковата информация може да бъде представена в дискретна или аналогова форма. Разликата им е, че с дискретно представяне на информация, физическото количество се променя стъпаловидно („стълба“), като приема ограничен набор от стойности. Ако информацията е представена в аналогова форма, тогава физическото количество може да поеме безкраен брой стойности, които постоянно се променят.

Виниловият запис е пример за аналогово съхранение на аудио информация, тъй като аудиозаписът променя формата си непрекъснато. Но аналоговите записи на касети имат голям недостатък - стареещите носители. За една година фонограма, която имаше нормално ниво на високи честоти, може да ги загуби. Виниловите записи губят качество няколко пъти, когато се играят. Затова цифровият запис е за предпочитане.

В началото на 80-те се появяват CD-та. Те са пример за дискретно съхранение на аудио информация, тъй като аудио записът на CD съдържа секции с различна отразяваща способност. Теоретично тези цифрови дискове могат да издържат вечно, ако не са надраскани, т.е. техните предимства са трайност и нечувствителност към механично стареене. Друго предимство е, че няма загуба на качество на звука по време на цифрово презапис.

На мултимедийните звукови карти можете да намерите аналогов предусилвател за микрофон и миксер.

Цифрово-аналогово и аналогово-цифрово преобразуване на аудио информация

Накратко разгледайте процесите на преобразуване на звук от аналогова в цифрова форма и обратно. Приблизителната представа за случващото се на звуковата карта може да помогне да се избегнат някои грешки при работа със звук.

Звуковите вълни с микрофон се преобразуват в аналогов променлив електрически сигнал. Той преминава през звуковия път и влиза в аналогово-цифровия преобразувател (ADC) - устройство, което преобразува сигнал в цифрова форма.

В опростена форма принципът на работа на АЦП е следният: той измерва амплитудата на сигнала през определени интервали и преминава по-нататък, вече по дигиталния път, поредица от числа, които носят информация за промените в амплитудата.

По време на аналогово-цифрово преобразуване не се извършва физическо преобразуване. От електрическия сигнал се отстранява отпечатък или проба, която е цифров модел на колебанията на напрежението в аудио пътя. Ако е изобразен под формата на диаграма, тогава този модел е представен като последователност от колони, всяка от които съответства на определена цифрова стойност. Цифровият сигнал по своята същност е дискретен - тоест прекъсващ, така че цифровият модел не съответства точно на формата на аналоговия сигнал.

Проба е интервал от време между две измервания на амплитудата на аналогов сигнал.

Буквално, пробата се превежда от английски като "проба". В мултимедийната и професионална звукова терминология тази дума има няколко значения. В допълнение към интервала от време, извадка се нарича също всяка последователност от цифрови данни, получена чрез аналогово-цифрово преобразуване. Самият процес на преобразуване се нарича извадка. На руски технически език го наричат извадката.

Цифровият звук се извежда с помощта на цифро-аналогов преобразувател (DAC), който въз основа на входящите цифрови данни генерира електрически сигнал с необходимата амплитуда в съответните моменти от време.

Опции за вземане на проби

Важни параметри за вземане на проби са честотата и битовата дълбочина.
  Честота - броят на измерванията на амплитудата на аналоговия сигнал в секунда.

Ако честотата на дискретизация не надвишава двойно честотата на горната граница на аудио диапазона, тогава при високи честоти ще има загуби. Това обяснява, че стандартната честота за аудио CD е 44,1 kHz. Тъй като обхватът на трептенията на звуковите вълни е в диапазона от 20 Hz до 20 kHz, броят на измерванията на сигнала в секунда трябва да бъде по-голям от броя на трептенията за същия период от време. Ако честотата на дискретизация е много по-ниска от честотата на звуковата вълна, тогава амплитудата на сигнала успява да се промени няколко пъти през времето между измерванията и това води до факта, че цифровият пръстов отпечатък носи хаотичен набор от данни. При цифрово-аналогово преобразуване такава проба не предава основния сигнал, а само произвежда шум.

В новия аудио CD формат на CD DVD сигналът се измерва 96 000 пъти за една секунда, т.е. приложете честота на дискретизация от 96 kHz. За да спестите място на твърдия диск в мултимедийните приложения често се използват по-ниски честоти: 11, 22, 32 kHz. Това води до намаляване на звуковия честотен диапазон, което означава, че има силно изкривяване на чутото.

Ако под формата на графика представим един и същ звук с височина 1 kHz (забележка до седмата октава на пиано приблизително съответства на тази честота), но се взема проба с различна честота (долната част на синусоида не е показана на всички графики), тогава разликите ще бъдат видими. Едно разделение на хоризонталната ос, което показва времето, съответства на 10 проби. Скалата е същата. Вижда се, че при честота от 11 kHz се появяват приблизително пет трептения на звуковата вълна за всеки 50 проби, тоест един период на синусоида се показва само с 10 стойности. Това е доста неточно предаване. В същото време, ако вземем предвид честотата на вземане на проби от 44 kHz, тогава за всеки период на синусоида вече има почти 50 проби. Това ви позволява да получите сигнал с добро качество.

капацитет показва с каква точност се случват промени в амплитудата на аналоговия сигнал. Точността, с която се предава стойността на амплитудата на сигнала по време на цифровизацията във всеки момент, определя качеството на сигнала след цифрово-аналогово преобразуване. Точността на възстановяване на формата на вълната зависи от дълбочината на бита.

За кодиране на стойността на амплитудата се използва принципът на двоично кодиране. Звуковият сигнал трябва да бъде представен под формата на последователност от електрически импулси (двоични нули и такива). Обикновено се използва 8, 16-битово или 20-битово представяне на стойностите на амплитудата. При двоично кодиране на непрекъснат звуков сигнал той се заменя с последователност от дискретни нива на сигнала. Качеството на кодирането зависи от честотата на дискретизация (броя на измерванията на нивото на сигнала за единица време). С увеличаване на честотата на дискретизация точността на бинарното представяне на информация се увеличава. При честота 8 kHz (броят на измерванията в секунда е 8000) качеството на извадения аудио сигнал съответства на качеството на радио излъчване, а при честота 48 kHz (броят на измерванията в секунда е 48000), качеството на звука на аудио CD.

Ако използвате 8-битово кодиране, можете да постигнете точността на промяна на амплитудата на аналоговия сигнал на 1/256 от динамичния диапазон на цифровото устройство (2 8 \u003d 256).

Ако използвате 16-битово кодиране, за да представите амплитудата на аудио сигнала, точността на измерването ще се увеличи с 256 пъти.

В съвременните преобразуватели е обичайно да се използва 20-битово кодиране на сигнал, което ви позволява да получите висококачествена дигитализация на звука.

Спомнете си формулата K \u003d 2 a. Тук K е броят на всички видове звуци (брой различни нива на сигнали или състояния), които могат да бъдат получени с помощта на кодиране на звук в битове

Но тези данни са валидни само за този сигнал, чието максимално ниво е 0 dB. Ако трябва да вземете проба сигнал с ниво от 6 dB с битов капацитет от 16 бита, тогава само 15 бита ще останат действително за кодиране на неговата амплитуда. Ако сигналът е на 12 dB, тогава 14 бита. С увеличаването на нивото на сигнала, капацитетът за дигитализация на неговата дигитализация се увеличава, което означава, че нивото на нелинейното изкривяване намалява (в техническата литература съществува терминът „шум от квантоване“), което от своя страна намалява нивото на всеки 1 dB с 1 бит.

В момента се появи нов домашен цифров аудио DVD формат, който използва 24-битова резолюция и честота на дискретизация от 96 kHz. Използвайки го, можете да избегнете горепосочения недостатък на 16-битовото кодиране.

Съвременните цифрови аудио устройства са оборудвани с 20-битови преобразуватели. Звукът остава 16-битов, високо-битови преобразуватели са инсталирани за подобряване на качеството на запис при ниски нива. Принципът им на работа е следният: оригиналният аналогов сигнал е дигитализиран с резолюция 20 бита. Тогава цифровият сигнален процесор DSPP намалява капацитета си до 16 бита. В този случай се използва специален алгоритъм за изчисление, с който можете да намалите изкривяването на сигналите от ниско ниво. Обратният процес се наблюдава по време на цифрово-аналогово преобразуване: битовият капацитет се увеличава от 16 на 20 бита с помощта на специален алгоритъм, който позволява по-точно определяне на стойностите на амплитудата. Тоест, звукът остава 16-битов, но има общо подобрение в качеството на звука.

Задачите

1. Изчислете колко място ще заеме една минута цифрово аудио на вашия твърд диск или на друг цифров носител, записан на честота

1. 44,1 kHz;
2. 11 kHz;
3. 22 kHz;
4. 32 kHz

и 16 бита.

A) Ако моно сигнал е записан с честота 44,1 kHz, с разделителна способност 16 бита (2 байта), тогава всяка минута аналогово-цифровият преобразувател ще произвежда 441000 * 2 * 60 \u003d 529000 байта (приблизително 5 MB) данни за амплитудата на аналоговия сигнал, който се записва в компютъра към твърдия диск.
  Ако записвате стерео сигнал, след това 1 058 000 байта (около 10 MB)
  б) за честоти 11, 22, 32 kHz изчисленията се извършват по подобен начин.

1. Какъв обем информация има моно-аудио файл, чиято продължителност е 1 секунда, със средно качество на звука (16 бита, 24 kHz)?

16 бита * 24000 \u003d 384000 бита \u003d 48000 байта \u003d 47 kBytes

1. Изчислете силата на звука на стерео аудио файл с продължителност 20 секунди с 20-битово кодиране и честота на дискретизация от 44,1 kHz.

20 бита * 20 * 44100 * 2 \u003d 35280000 бита \u003d 4410000 байта \u003d 4.41 Mb

1. Определете броя на нивата на звука, когато използвате остарели 8-битови звукови карти.

Разтворът.:

К \u003d 2 8 \u003d 256.

Самостоятелна работа

а) първата опция, б) втората).

1. Дайте пример
   а) аналогов начин за представяне на аудио информация;
   б) дискретен начин за представяне на аудио информация.

2. Каквото се нарича
   а) честота на вземане на проби (вземане на проби);
   б) проба.

3. Опишете
   а) какъв е принципът на кодиране на двоичен звук;
   б) от какви параметри зависи качеството на двоичното кодиране на звука.

Език: руски

Формат: уеб документ

05.07.2011 6892 0 0

Тема. „Кодиране на информация на компютър.“

Цели на урока:

Образователна:

да формират разбиране у учениците за процеса на кодиране на информация;

покажете на учениците разнообразието от кодове;

да се формира идеята за операцията по прекодиране сред студентите като начин за преход от една форма на представяне на информация към друга;

Да запознае учениците с разнообразието от кодове около човек, ролята на кодирането на информация.

Маркирайте ролята на кодирането на информация.

Учете децата да декодират криптирана информация.

Да се \u200b\u200bнаучиш да прилагаш знанията си на практика.

да формира система от знания по темата и основните понятия „код“, „кодиране“, „декодиране“

развийте способността да използвате таблицата

покажете работа с таблица в текстов редактор

Повишаване на интереса към темата.

Образователна:

Да формират разбиране за процеса на кодиране на информация сред студентите.

Показване на различни видове кодиране.

Определете предимствата на информацията за двоично кодиране.

Развитие:

Продължете да развивате способността на учениците да говорят по дадена тема, да сравняват, анализират и мислят логически.

Продължете да развивате компютърни умения.

образователна:

За да се засили формирането на познавателни потребности, интерес към предмета у учениците.

Продължете да обучавате учениците в приятелски отношения помежду си.

Тип на урока: урок по изучаване на нов материал с изследователски елементи и първоначалното утвърждаване на придобитите знания в практическата работа.

Етапи на урока:

Организационен етап - 1 мин.

Контрол на знанията - 5 мин.

Обяснение на новия материал - 19 мин.

Домашна работа - 1 мин.

Физически минути - 1 мин.

Практическа работа - 11 минути.

Отражение - 1 мин.

Обобщение на урока, степенуване - 1 мин.

1. Организационен момент.

Темите, целите и целите на урока на съобщението.

2. Контрол на знанията - 5 мин.

1. Какво е информация? (Информацията е информация за света около нас (всичко, което ни заобикаля).

2. Какви действия извършва човек с информация? (Човек постоянно извършва действия, свързани с получаване и предаване, съхраняване и обработка на информация.)

3. Как човек съхранява информация? (Съхранение на информация в съзнанието - собствена (вътрешна информация) - памет с произволен достъп; външна памет (дългосрочна). Съществува и паметта на отделен човек и паметта на човечеството). (вижте презентация, слайд 2)

4. Какви съвременни медии знаете? (Магнитни - Winchester, дискета; лазерни дискове - CD и DVD, флаш карти).

Нека обърнем внимание на следното. Човек се опитва да ни каже нещо, но не можем да го разберем. Какво мислите, че той иска да ни каже с този жест? (показва числото 5, показва, че всичко е наред, изпраща поздрави)

Но не можем да кажем със сигурност какво точно иска да ни каже, защото в различните страни едни и същи жестове означават съвсем различни. И какво трябва да се направи, за да се разберат правилно хората от тези страни? (да знаят жестове, да знаят какво означават, какво действие, обект, явление е кодирано от тези жестове). Нека помислим и се опитаме да разберем кое е най-важно във вашите отговори и да определим темата на урока. (основното - жест може да означава различни понятия, тогава - какво е кодирано под този жест, темата на урока

3. Обяснение на новия материал - 19 мин.

Информацията, която получаваме от външния свят, идва при нас под формата на конвенционални знаци или сигнали от съвсем различно физическо естество. Това е светлина, звук, мирис, докосване, това са думи, икони, символи, жестове и движения.

За да се случи предаването на информация, ние (приемникът) трябва не само да получим сигнала, но и да го декриптираме. И така, като чу алармата, човекът разбира, че е дошло времето да се събуди; телефонен разговор - някой трябва да говори с вас; училищен звънец - информира учениците за дългоочакваната промяна.

За правилната концепция за различни сигнали е необходимо разработване на кодове или кодиране.

(вижте презентация, слайд 5)

Момчета, нека запишем определения какво е код, кодиране.

Кодът е система от символи за представяне на информация.

Кодиране - формирането на представянето на информация с помощта на някакъв код. (или можем да кажем, че кодирането е преход от една форма на представяне на информация към друга, по-удобна за съхранение, предаване или обработка).

Обратното преобразуване се нарича декодиране.

Момчета, напишете в бележника си, че:

Декодирането е процес на възстановяване на съдържанието на кодирана информация.

Методът на кодиране зависи от целта, за която се извършва.

(вижте презентация, слайд 6)

Има три основни начина за кодиране на информация:

1. Графика - използване на рисунки или икони;

2. Числови - използване на числа;

3. Символ - използване на знаци от същата азбука като текста.

Много кодове са много здраво в живота ни.

Така числовата информация е кодирана с арабски, римски цифри.

за комуникация използваме кода - руски, в Китай - китайски.

всяко музикално произведение е кодирано в музикални знаци и на екрана на плейъра можете да видите силен или тих звук, кодиран с помощта на графика.

често се случва информацията да бъде компресирана и представена в кратка, но разбираема форма. След това прилагайте пиктограми, например, на вратата на магазина, на стълбовете в парка, на пътя.

За да предават информация, хората измислиха специални кодове, включително: Брайлов шрифт, Морзов код.

Числата се използват за запис на информация за броя на обектите. Числата се пишат с помощта на специални знакови системи, които се наричат \u200b\u200bчислови системи.
Система с номера  - набор от техники и правила за писане на числа с помощта на определен набор от знаци.

всички системи с номера  са разделени на две големи групи: ПОЗИЦИЯ  и nepozitsionnyh.
Позиционна - количествената стойност на всяка цифра от число зависи от това на кое място (позиция или категория) е записана една или друга цифра.
Непозиционно - количествената стойност на цифрата на число не зависи от това на кое място (позиция или категория) е записана една или друга цифра.

Най-разпространената непозиционна система на числа е римска. Като използваните числа: I (1), V (5), X (10), L (50), C (100), D (500), M (1000).

Стойността на числото се определя като сумата или разликата на цифрите в числото.
MCMXCVIII \u003d 1000+ (1000-100) + (100-10) + 5 + 1 + 1 + 1 \u003d 1998

Първата позиционна система с номера е изобретена в Древен Вавилон, а вавилонската номерация е шест десетични, т.е. използва шестдесет цифри!

През XIX век, доста широко разпространен дванадесетичен  бройна система. В момента най-често срещаните десетичен, двоен, осмична  и шестнадесетичен  системи с номера.

Броят на различни знаци, използвани за представяне на число в позиционните системи с числа, се нарича база на числовата система.

Система с номера

фундамент

Азбука на числата

десетичен

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

двоен

0, 1

осмична

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

шестнадесетичен

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

Кореспонденция на цифровите системи:

десетичен

двоен

100

101

110

111

осмична

шестнадесетичен

десетичен

двоен

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

осмична

шестнадесетичен

Кодиране на двоичен текст

Започвайки от 60-те, компютрите започват да се използват все повече и повече за обработка на текстова информация, а сега повечето от компютрите в света са заети с обработката на текстова информация.

Традиционно за кодиране на един символ се използва количеството информация \u003d 1 байт (1 байт \u003d 8 бита).
За кодиране единичен символ  длъжен един байт  информация.

Имайки предвид, че всеки бит приема стойността 1 или 0, получаваме, че с помощта на 1 байт, 256 различни символа могат да бъдат кодирани. (28 \u003d 256)

Кодирането е, че на всеки символ е присвоен уникален двоичен код от 00000000 до 11111111 (или десетичен код от 0 до 255).

Важно е, че присвояването на конкретен код на символ е въпрос на съгласие, което се фиксира от кодовата таблица.

Таблица, в която серийните номера (кодове) са присвоени на всички символи на компютърната азбука, се нарича t таблица за кодиране.

За различните видове компютри се използват различни кодировки. С разпространението на IBM PC, кодиращата таблица се превърна в международен стандарт ASCII  (Американски стандартен код за обмен на информация) - американски стандартен код за обмен на информация.
Само първата половина е стандартна в тази таблица, т.е. символи с числа от 0 (00000000) до 127 (0111111). Това включва буквата на латинската азбука, цифри, препинателни знаци, скоби и някои други знаци.

Останалите 128 кода се използват в различни версии. В руските кодировки се поставят символите на руската азбука.
В момента има 5 различни кодови таблици за руски букви (KOI8, CP1251, CP866, Mac, ISO).

В момента е широко разпространен новият международен стандарт Unicode, който разпределя по два байта на всеки знак. Използвайки го, можете да кодирате 65536 (216 \u003d 65536) различни символи.

ASCII Таблица със стандартни части

ASCII разширена кодова таблица

4. ФИЗМИНУТ

Рисувайте в пространството със затворени очи:

сърце

кръг

Писмо М

квадрат

триъгълник

траверси

5. Домашна работа

Кодирайте текст с помощта на кода на Цезар (1 буква напред)

Кодирайте думи.

Пишете кодирани букви един на друг.

6. Практическа работа „Кодиране на числа и символи“

I. Кодиране на числа с помощта на програма Калкулатор.

Отворете програмата Калкулатор на вашия работен плот.

Изберете инженерния изглед (в главното меню - VIEW / Engineering).

Превключване на метода на кодиране (Dec-десетичен, Bin - двоичен), попълнете таблицата.

След като попълните таблицата, затворете прозореца на програмата.

Десетичен метод на кодиране

150

Метод на двоично кодиране

1011

10101010

II. Кодиране на символи в Internet Explorer

Отворете файла за номинация на работния плот.

Ако текстът не може да бъде разбран, запишете с какъв код е кодиран (в главното меню изберете VIEW / Encoding) ____________________________

Променете типа кодиране на кирилица (Dos). Мога ли да го прочета? __________

Променете типа кодиране на кирилица (Windows). Мога ли да го прочета? __________

Използвайки VIEW / Encoding / Освен това, пребройте и запишете броя на методите за кодиране - _______________.

Затворете прозореца на програмата.

III. Кодиране на символи в програмаMicrosoft Word

1. Отворете Microsoft Word на работния плот.
2. Използвайте главното меню INSERT / Symbol, определете кода на символа и попълнете таблицата.

символ

Код (кирилица dec.)

3. Затворете прозореца Вмъкване на символ.
4. С помощта на малката цифрова клавиатура и клавиша ALT идентифицирайте символите по кодове:

символ

Код (кирилица DOS)

157

130

140

7. Отражение.

Така че, момчета, моля кажете ми какво научихте днес в урока:

Нека това е синквин

Правописни правила

1. съществително - кодиране

2. Две думи - прилагателни

3. Три думи - глаголи

4. Четири думи (четири отделни думи, две фрази или едно изречение) - вашето лично отношение към обекта

5. Една дума - синоним (заключение, заключение)

8. Обобщение на урока, определяне на оценки - 1 мин.

Вътрешното представяне на всякакъв вид информация в компютър е двоично.

· малко   - минимална единица количество   информацията е равна на една двоична цифра.

Семантичното значение на малко може да бъде представено като:

Изборът на отговор „да“ или „не“ на поставения въпрос;

- „има сигнал / няма сигнал“;

Вярно / невярно.

Един бит може да кодира два обекта.

Битът като единица информация е твърде малък, следователно, друга по-често срещана единица от количеството информация, получена от бит - байтове - се използва постоянно.

· байт   - минималната единица за четене / запис на компютърна памет, равна на 8 бита:

1 байт \u003d 8 бита.

В този случай битовете се номерират от дясно на ляво, започвайки от десетата цифра.

Един байт може да кодира 256 обекта ( 2 8 = 256 ), докато всеки от 256 обекта ще отговаря на едно от 256 8-цифрени двоични числа.

1 килобайт \u003d 1 Kb \u003d 1K \u003d 1024 байта.

1 мегабайт \u003d 1 Mb \u003d 1 M \u003d 1024 Kb.

1 гигабайт \u003d 1 GB \u003d 1 G \u003d 1024 MB.

1 терабайт \u003d 1 Tb \u003d 1 T \u003d 1024 GB.

Представяне на различни видове информация в компютър

Видове информация, обработвана в компютър:

числов;

Текст,

графичен,

PA.

Въпреки оригиналната форма, цялата информация в компютъра е представена в числова форма.

Кодиране на числова информация в компютър

Има няколко опции за представяне на номера на компютър. Числата могат да бъдат цели и дробни, положителни и отрицателни.

Положителни числа   от 0 до 255 могат да бъдат представени директно в двоичната система от числа, докато те ще заемат един байт в паметта на компютъра.

Отрицателни числа   представен по специален начин: знакът на отрицателно число обикновено е кодиран с най-значимия бит, нулата се интерпретира като плюс, единството като минус. Тъй като един бит ще бъде зает, цели числа в диапазона от -127 до +127 могат да бъдат кодирани с един байт. Този начин на представяне на цели числа се нарича директен код .

Има и начин за кодиране на отрицателни цели числа в обратен код , В този случай положителните числа съвпадат с положителните числа в директния код, а отрицателните се получават чрез изваждане от двоичното число 1 0000 0000 съответното положително число, например числото -7 ще получи код 1111 1000. Целочислените големи диапазони са представени в двубайтови и четирибайтови памет адреси ,

Компютърните машини използват две форми на представяне частичен   двоен численост :

в естествена форма или фиксирана точка;

в нормална форма или форма с плаваща запетая (точка).

Фиксирана точка  всички числа са представени като поредица от цифри с постоянна позиция на запетаи за всички числа, като се разделя цялата част от дробната.

пример , Нека числото е представено във формата m: n, където m е фиксиран брой битове в целочислената част на числото (преди десетичната запетая), n е фиксиран брой битове в дробната част на числото (след десетичната запетая).

Например m \u003d 3, n \u003d 6, тогава числата, написани в такава битова решетка, имат формата:

213, 560000; + 004, 021025; - 000, 007345.

Това представяне обаче се използва главно за цели числа, тъй като когато резултатът от операция напусне границите на такава битова мрежа, по-нататъшните изчисления губят своето значение.

Плаваща точка  всички числа се показват като две групи числа. Първата група числа се нарича мантиса, втората - по ред. Освен това абсолютната стойност на мантисата трябва да бъде по-малка от 1, а редът трябва да е цяло число.

Най- общ изглед  число във форма с плаваща запетая може да бъде представено като:

N =  MP  r

където М  е мантисата на числото (M )< 1);

r  - редът на числото (r е цяло число);

P  - Основата на числовата система.

пример , Числата от предишния пример са:

0, 21356 10 3 ; + 0, 402102510 1 ; - 0, 73450010 -2 .

Нормалната форма на презентация има огромен диапазон на показване на числа и е основата в съвременните персонални компютри.

В допълнение към двоичната система от числа, двуцифровата десетична система от числа също е широко разпространена. В тази система всички десетични цифри се кодират отделно с четири двоични цифри и в тази форма се записват последователно една след друга.

По полето  наречена последователност от няколко бита или байта.

Компютърът може да обработва полета с постоянна и променлива дължина.

Полета с постоянна дължина :

дума - 2 байта;

двойна дума - 4 байта;

разширена дума - 8 байта;

дума с дължина 10 байта.

Полетата с променлива дължина могат да бъдат с всякакъв размер от 0 до 256 байта, но задължително неразделно кратно на броя байтове.

1) Двойна дума - 4 байта \u003d 32 бита

3) Дума с дължина 10 байта - 80 бита

В този случай S е полето за знаци:

ако S \u003d 0, числото  0

ако S \u003d 1, числото< 0.