Tiek izsaukts binārā koda rakstzīmju skaits. Teksta informācijas binārā kodēšana

Kopš 60. gadu beigām apstrādei arvien vairāk tiek izmantoti datori teksta informācija un šobrīd lielākā daļa personālo datoru pasaulē (un lielāko daļu laika) ir aizņemti ar teksta informācijas apstrādi.

Tradicionāli vienas rakstzīmes kodēšanai tiek izmantots informācijas apjoms, kas vienāds ar 1 baitu, tas ir, I = 1 baits = 8 biti.

Lai kodētu vienu rakstzīmi, ir nepieciešams 1 baits informācijas.

Ja mēs uzskatām simbolus par iespējamiem notikumiem, mēs varam aprēķināt, cik daudz dažādu simbolu var iekodēt:
N = 2 I = 2 8 = 256.

Šis rakstzīmju skaits ir pilnīgi pietiekams, lai attēlotu teksta informāciju, ieskaitot krievu un latīņu alfabēta lielos un mazos burtus, ciparus, zīmes, grafiskos simbolus utt.

Kodēšana sastāv no tā, ka katrai rakstzīmei tiek piešķirts unikāls decimālais kods no 0 līdz 255 vai atbilstošs binārs kods no 00000000 līdz 11111111. Tādējādi cilvēks atšķir rakstzīmes pēc to dizaina, bet dators pēc to kodiem.

Kad teksta informācija tiek ievadīta datorā, tā tiek bināri kodēta; simbola attēls tiek pārveidots tā binārajā kodā. Lietotājs uz tastatūras nospiež taustiņu ar simbolu, un uz datoru tiek nosūtīta noteikta astoņu elektrisko impulsu secība (simbola binārais kods). Rakstzīmju kods tiek saglabāts datora operatīvajā atmiņā, kur tas aizņem vienu baitu.

Simbola parādīšanas procesā datora ekrānā tiek veikts apgrieztais process - dekodēšana, tas ir, simbola koda pārvēršana tā attēlā.

Būtiski, ka konkrēta koda piešķiršana simbolam ir vienošanās jautājums, kas tiek ierakstīts kodu tabulā. Pirmie 33 kodi (no 0 līdz 32) atbilst nevis rakstzīmēm, bet operācijām (rindas padeve, atstarpes ievadīšana utt.).
Kodi no 33 līdz 127 ir starptautiski un atbilst latīņu alfabēta rakstzīmēm, cipariem, aritmētiskajiem simboliem un pieturzīmēm.
Kodi no 128 līdz 255 ir nacionāli, tas ir, nacionālajos kodējumos vienam un tam pašam kodam atbilst dažādas rakstzīmes.

Diemžēl pašlaik ir piecas dažādas krievu burtu kodēšanas tabulas (KOI8, SR1251, SR866, Mac, ISO), tāpēc vienā kodējumā izveidotie teksti netiks pareizi parādīti citā.

Šobrīd plaši izplatījies jaunais starptautiskais standarts Unicode, kas katrai rakstzīmei atvēl nevis vienu baitu, bet divus, tāpēc ar to var kodēt nevis 256 rakstzīmes, bet gan N = 2 16 = 65536 dažādas rakstzīmes.

Līdz ar IBM PC attīstību ASCII kodu tabula kļuva par starptautisku standartu:

Mūsdienās daudzi izmanto datora teksta redaktorus, lai sagatavotu vēstules, dokumentus, rakstus, grāmatas utt. Datoru redaktori galvenokārt strādā ar 256 rakstzīmju alfabētu.

Lai neliela grāmata, kas izgatavota, izmantojot datoru, satur 150 lappuses; katrā lapā ir 40 rindiņas, katrā rindiņā ir 60 rakstzīmes. Tas nozīmē, ka lapā ir 40 x 60 = 2400 baiti informācijas. Visas informācijas apjoms grāmatā: 2400 x 150 = 360 000 baitu.

Piezīme! Cipari tiek kodēti, izmantojot ASCII standartu divos gadījumos – ievades/izvades laikā un kad tie parādās tekstā. Ja atvasinājumos ir iesaistīti skaitļi, tad tie tiek pārvērsti citā binārā kodā.

Ņemsim skaitli 57.

Lietojot tekstā, katrs burts tiks attēlots ar savu kodu saskaņā ar ASCII tabulu. Binārajā formā tas ir 00110101 00110111.

Izmantojot aprēķinos, šī numura kods tiks iegūts saskaņā ar konvertēšanas noteikumiem uz binārā sistēma un mēs saņemam - 00111001.

Kodēšana sastāv no tā, ka katrai rakstzīmei tiek piešķirts unikāls decimālais kods no 0 līdz 255 vai atbilstošs binārs kods no 00000000 līdz 11111111. Tādējādi cilvēks atšķir rakstzīmes pēc to dizaina, bet dators pēc to kodiem.

Konkrēta koda piešķiršana simbolam ir vienošanās jautājums, kas tiek ierakstīts kodu tabulā.

Kad datorā tiek ievadīta teksta informācija, tā tiek kodēta bināri. Lietotājs uz tastatūras nospiež taustiņu ar simbolu, un tā binārais kods (astoņu elektrisko impulsu secība) tiek nosūtīts uz datoru. Simbola kods tiek saglabāts datora operatīvajā atmiņā, kur tas aizņem 1 baitu.

Kad ekrānā tiek parādīts simbols, notiek apgrieztais process - dekodēšana, t.i. rakstzīmju koda pārvēršana tā attēlā.

7. Analogās un diskrētās attēlu un skaņas pasniegšanas metodes

Informāciju, tostarp grafisko un audio, var parādīt analogs Un diskrēts formā. Plkst analogais attēlojums fiziskais lielums iegūst bezgalīgu vērtību skaitu, un tā vērtības nepārtraukti mainās. Plkst diskrēts attēlojums fiziskais lielums iegūst ierobežotu vērtību kopu, un lielums strauji mainās. Tiek ievietoti informācijas analogo un diskrēto attēlojumu piemēri 3. tabula.

3. tabula. Informācijas analogo un diskrēto attēlojumu piemēri

Grafiskās un skaņas informācijas pārveidošanu no analogās uz diskrētu formu veic ar paraugu ņemšana, t.i. nepārtraukta grafiskā attēla (skaņas signāla) sadalīšana atsevišķos elementos. Izlases procesā tiek veikta kodēšana, t.i. katram elementam piešķirot noteiktu vērtību koda veidā.

Paraugu ņemšana ir nepārtrauktu attēlu un skaņas pārvēršana diskrētu vērtību komplektā koda veidā.

8. Grafiskās informācijas binārā kodēšana.

Attēla kodēšanas procesa laikā telpiskā izlase. Attēla telpisko paraugu ņemšanu var salīdzināt ar attēla konstruēšanu no mozaīkas. Attēls ir sadalīts atsevišķos mazos fragmentos (punktos), no kuriem katram ir piešķirts krāsu kods.

Kodēšanas kvalitāte ir atkarīga no punkta izmēra (jo mazāks punkta izmērs, jo augstāka kvalitāte) un no krāsu paletes - krāsu skaita (jo lielāks skaitlis, jo augstāka attēla kvalitāte).

Rastra attēla veidošana.

Grafiskā informācija monitora ekrānā attēlo rastra attēls, kas veidojas no noteikta skaita līniju, kurās ir noteikts punktu skaits - pikseļi.

Attēla kvalitāti nosaka monitora izšķirtspēja, piemēram, 800*600, 1280*1024. Jo augstāka izšķirtspēja, jo augstāka attēla kvalitāte.

Apskatīsim rastra attēla veidošanos uz monitora ekrāna ar izšķirtspēju 800*600 (800 pikseļi uz 600 līnijām, kopā 480 000 pikseļi uz ekrāna). Vienkāršākajā gadījumā (melnbalts attēls bez gradācijām pelēks) – katram punktam var būt viens no diviem stāvokļiem – “melns” vai “balts”, t.i., tā stāvokļa saglabāšanai nepieciešams 1 bits. Tādējādi melnbaltā attēla apjoms (informācijas apjoms) ir vienāds ar:

<Количество информации> = <Разрешающая способность>*1 (bits)

Krāsu attēli tiek ģenerēti saskaņā ar katra pikseļa bināro krāsu kodu (glabājas video atmiņā). Krāsu attēliem var būt dažāds krāsu dziļums, ko nosaka krāsu kodēšanai izmantoto bitu skaits, piemēram: 8, 16, 24 vai 32 biti.

Binārā attēla kodēšanas kvalitāti nosaka izšķirtspēja un krāsu dziļums (sk. 4. tabula).

Krāsu skaitu N var aprēķināt, izmantojot formulu: N=2 i, kur i ir krāsas dziļums.

4. tabula. Krāsu dziļums un parādīto krāsu skaits.

Krāsu attēls monitora ekrānā veidojas, sajaucot pamatkrāsas: sarkanu, zaļu un zilu. Lai iegūtu bagātīgu krāsu paleti, bāzes krāsām var piešķirt dažādas intensitātes. Piemēram, ar krāsu dziļumu 24 biti, katrai krāsai tiek piešķirti 8 biti, t.i. katrai krāsai ir iespējami N=2 8=256 intensitātes līmeņi, kas norādīti binārajos kodos no minimālā 00000000 līdz maksimālajam 11111111 (sk. 5. tabula).

5. tabula. Dažu krāsu veidošanās 24 bitu krāsu dziļumā.

Vingrinājums2 1. (Uzdevuma A20 demonstrācijas versija 2005, A17 demonstrācijas versija 2006)

Lai saglabātu rastra attēlu ar izmēru 128*128 pikseļi, tika atvēlēti 4 kilobaiti atmiņas. Kāds ir maksimālais iespējamais krāsu skaits attēlu paletē?

Mūsu gadījumā:

Aizvietojot vērtības (8) un (9) ar (5), mēs iegūstam: 2 15 = 2 14 *i, no kura i = 2.

Tad saskaņā ar formulu (6):<Количество цветов>=N = 2 i =2 2 =4, kas atbilst atbildei Nr.4.

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) kodu tabula ir pieņemta kā starptautisks standarts, kas kodē rakstzīmju pirmo pusi ar ciparu kodiem no 0 līdz 127 (kodi no 0 līdz 32 tiek piešķirti nevis rakstzīmēm, bet gan funkciju taustiņiem) ASCII kodu tabula

Otrajā pusē ir nacionālo alfabētu kodi, pseidogrāfiskie simboli un daži matemātiskie simboli. Diemžēl šobrīd ir pieci dažādi kirilicas kodējumi (KOI8-R, Windows, MS-DOS, Macintosh un ISO), kas rada papildu grūtības darbā ar dokumentiem krievu valodā.

Hronoloģiski viens no pirmajiem standartiem krievu burtu kodēšanai datoros bija KOI8.KOI8 Šis kodējums tika izmantots 70. gados ES datoru sērijas datoros, un no 80. gadu vidus to sāka izmantot pirmajās rusificētajās versijās. operētājsistēma UNIX.

Nevis viens baits, bet divi.90. gadu beigās parādījās jauns starptautiskais standarts Unicode, kas vienai rakstzīmei atvēl nevis vienu baitu, bet divus, un tāpēc ar tā palīdzību var iekodēt nevis 256, bet dažādi varoņi. Pilnīgā Unicode standarta specifikācijā ir iekļauti visi pasaulē esošie, izmirušie un mākslīgi izveidotie alfabēti, kā arī daudzi matemātiskie, muzikālie, ķīmiskie un citi simboli.

Datorgrafika ir datorzinātņu nozare, kuras priekšmets ir darbs pie datora ar grafiskiem attēliem. Radīšana un uzglabāšana grafiskie attēli iespējams vairākos veidos - rastra, vektora vai fraktāļu attēla veidā.

Rastra attēli tiek attēloti kā režģis (rastrs), kura šūnas sauc par pikseļiem. Katram pikselim (režģa šūnai) ir noteikta pozīcija un krāsa (krāsu vērtība). RasterVector Vektora attēls tiek veidots no matemātiskām līnijām (taisnām līnijām un līknēm), ko sauc par vektoriem. Izskats attēlu nosaka vektoru ģeometriskie raksturlielumi. Vektora attēli ir kodēti ar matemātiskām formulām.

Ekrāna izšķirtspēja ir rastra režģa izmērs, kas norādīts kā reizinājums M x N, kur M ir horizontālo punktu skaits, N ir vertikālo punktu skaits. Jo augstāka izšķirtspēja, jo augstāka attēla kvalitāte. Ekrānā reproducēto krāsu skaits un video atmiņā piešķirto bitu skaits katram pikselim (krāsu dziļums) ir saistīts ar formulu: 2 a = K kur a ir krāsu dziļums K ir krāsu skaits

Video atmiņa - RAM, kas saglabā video informāciju, kamēr tas tiek atskaņots ekrānā. Aizņemtās videoatmiņas apjomu aprēķina pēc formulas: V = M × N × a kur V ir video atmiņas apjoms M ir horizontālo punktu skaits N ir vertikālo punktu skaits a ir krāsu dziļums

Kodēšana sastāv no tā, ka katrai rakstzīmei tiek piešķirts unikāls decimālais kods no 0 līdz 255 vai atbilstošs binārs kods no 00000000 līdz 11111111. Tādējādi cilvēks atšķir rakstzīmes pēc to dizaina, bet dators pēc to kodiem.

Konkrēta koda piešķiršana simbolam ir vienošanās jautājums, kas tiek ierakstīts kodu tabulā.

Kad datorā tiek ievadīta teksta informācija, tā tiek kodēta bināri. Lietotājs uz tastatūras nospiež taustiņu ar simbolu, un tā binārais kods (astoņu elektrisko impulsu secība) tiek nosūtīts uz datoru. Simbola kods tiek saglabāts datora operatīvajā atmiņā, kur tas aizņem 1 baitu.

Kad ekrānā tiek parādīts simbols, notiek apgrieztais process - dekodēšana, t.i. rakstzīmju koda pārvēršana tā attēlā.

7. Analogās un diskrētās attēlu un skaņas pasniegšanas metodes

Informāciju, tostarp grafisko un audio, var parādīt analogs Un diskrēts formā. Plkst analogais attēlojums fiziskais lielums iegūst bezgalīgu vērtību skaitu, un tā vērtības nepārtraukti mainās. Plkst diskrēts attēlojums fiziskais lielums iegūst ierobežotu vērtību kopu, un lielums strauji mainās. Tiek ievietoti informācijas analogo un diskrēto attēlojumu piemēri 3. tabula.

3. tabula. Informācijas analogo un diskrēto attēlojumu piemēri

Grafiskās un skaņas informācijas pārveidošanu no analogās uz diskrētu formu veic ar paraugu ņemšana, t.i. nepārtraukta grafiskā attēla (skaņas signāla) sadalīšana atsevišķos elementos. Izlases procesā tiek veikta kodēšana, t.i. katram elementam piešķirot noteiktu vērtību koda veidā.

Paraugu ņemšana ir nepārtrauktu attēlu un skaņas pārvēršana diskrētu vērtību komplektā koda veidā.

8. Grafiskās informācijas binārā kodēšana.

Attēla kodēšanas procesa laikā telpiskā izlase. Attēla telpisko paraugu ņemšanu var salīdzināt ar attēla konstruēšanu no mozaīkas. Attēls ir sadalīts atsevišķos mazos fragmentos (punktos), no kuriem katram ir piešķirts krāsu kods.

Kodēšanas kvalitāte ir atkarīga no punkta izmēra (jo mazāks punkta izmērs, jo augstāka kvalitāte) un no krāsu paletes - krāsu skaita (jo lielāks skaitlis, jo augstāka attēla kvalitāte).

Rastra attēla veidošana.

Grafiskā informācija monitora ekrānā attēlo rastra attēls, kas veidojas no noteikta skaita līniju, kurās ir noteikts punktu skaits - pikseļi.

Attēla kvalitāti nosaka monitora izšķirtspēja, piemēram, 800*600, 1280*1024. Jo augstāka izšķirtspēja, jo augstāka attēla kvalitāte.

Apskatīsim rastra attēla veidošanos uz monitora ekrāna ar izšķirtspēju 800*600 (800 pikseļi uz 600 līnijām, kopā 480 000 pikseļi uz ekrāna). Vienkāršākajā gadījumā (melnbalts attēls bez pelēktoņu) katram punktam var būt viens no diviem stāvokļiem - “melns” vai “balts”, t.i., tā stāvokļa saglabāšanai nepieciešams 1 bits. Tādējādi melnbaltā attēla apjoms (informācijas apjoms) ir vienāds ar:

<Количество информации> = <Разрешающая способность>*1 (bits)

Krāsu attēli tiek ģenerēti saskaņā ar katra pikseļa bināro krāsu kodu (glabājas video atmiņā). Krāsu attēliem var būt dažāds krāsu dziļums, ko nosaka krāsu kodēšanai izmantoto bitu skaits, piemēram: 8, 16, 24 vai 32 biti.

Binārā attēla kodēšanas kvalitāti nosaka izšķirtspēja un krāsu dziļums (sk. 4. tabula).

Krāsu skaitu N var aprēķināt, izmantojot formulu: N=2 i, kur i ir krāsas dziļums.

4. tabula. Krāsu dziļums un parādīto krāsu skaits.

Krāsu attēls monitora ekrānā veidojas, sajaucot pamatkrāsas: sarkanu, zaļu un zilu. Lai iegūtu bagātīgu krāsu paleti, bāzes krāsām var piešķirt dažādas intensitātes. Piemēram, ar krāsu dziļumu 24 biti, katrai krāsai tiek piešķirti 8 biti, t.i. katrai krāsai ir iespējami N=2 8=256 intensitātes līmeņi, kas norādīti binārajos kodos no minimālā 00000000 līdz maksimālajam 11111111 (sk. 5. tabula).

5. tabula. Dažu krāsu veidošanās 24 bitu krāsu dziļumā.

Vingrinājums2 1. (Uzdevuma A20 demonstrācijas versija 2005, A17 demonstrācijas versija 2006)

Lai saglabātu rastra attēlu ar izmēru 128*128 pikseļi, tika atvēlēti 4 kilobaiti atmiņas. Kāds ir maksimālais iespējamais krāsu skaits attēlu paletē?

Mūsu gadījumā:

Aizvietojot vērtības (8) un (9) ar (5), mēs iegūstam: 2 15 = 2 14 *i, no kura i = 2.

Tad saskaņā ar formulu (6):<Количество цветов>=N = 2 i =2 2 =4, kas atbilst atbildei Nr.4.