27.06.2019

Princípios gerais de codificação de informação em um computador. "Codificando informações em um computador"

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Codificando informações em um computador

Um computador moderno pode processar informações numéricas, textuais, gráficas, sonoras e de vídeo. Todos esses tipos de informações em um computador são apresentados em código binário, ou seja, é utilizado um alfabeto de potência dois (apenas dois caracteres 0 e 1). Isso se deve ao fato de ser conveniente representar a informação na forma de uma sequência de impulsos elétricos: não há impulso (0), há impulso (1). Essa codificação é geralmente chamada de binária, e as próprias sequências lógicas de zeros e uns são chamadas de linguagem de máquina.

Cada dígito do código binário da máquina carrega uma quantidade de informação igual a um bit.

Esta conclusão pode ser feita considerando os números do alfabeto da máquina como eventos igualmente prováveis. Ao escrever um dígito binário, você pode escolher apenas um dos dois estados possíveis, o que significa que ele carrega uma quantidade de informação igual a 1 bit. Portanto, dois dígitos carregam 2 bits de informação, quatro dígitos carregam 4 bits, etc. Para determinar a quantidade de informação em bits, basta determinar o número de dígitos do código de máquina binário.

Codificação informações de texto

Atualmente, a maioria dos usuários utiliza um computador para processar informações de texto, que consistem em símbolos: letras, números, sinais de pontuação, etc.

Tradicionalmente, para codificar um caractere, é utilizada uma quantidade de informação igual a 1 byte, ou seja, I = 1 byte = 8 bits. Usando uma fórmula que relaciona o número de eventos possíveis K e a quantidade de informação I, você pode calcular quantos símbolos diferentes podem ser codificados (assumindo que os símbolos são eventos possíveis):

K = 2I = 28 = 256,

ou seja, um alfabeto com capacidade de 256 caracteres pode ser usado para representar informações de texto.

A essência da codificação é que cada caractere recebe um código binário de 00000000 a 11111111 ou um código decimal correspondente de 0 a 255.

Deve ser lembrado que atualmente cinco tabelas de códigos diferentes são usadas para codificar letras russas (KOI - 8, CP1251, CP866, Mac, ISO), e os textos codificados usando uma tabela não serão exibidos corretamente em outra codificação. Isso pode ser representado visualmente como um fragmento de uma tabela de codificação de caracteres combinada.

Símbolos diferentes são atribuídos ao mesmo código binário.

Código binário	Código decimal

Porém, na maioria dos casos, o usuário se encarrega de transcodificar documentos de texto, e programas especiais são conversores integrados aos aplicativos.

Desde 1997, as versões mais recentes do Microsoft Windows e Office suportam a nova codificação Unicode, que aloca 2 bytes para cada caractere e, portanto, você pode codificar não 256 caracteres, mas 65.536 caracteres diferentes.

Para determinar o código numérico de um caractere, você pode usar uma tabela de códigos ou trabalhar no editor de texto Word 6.0 / 95. Para fazer isso, selecione “Inserir” - “Símbolo” no menu, após o qual a caixa de diálogo Símbolo painel aparece na tela. Uma tabela de caracteres para a fonte selecionada aparece na caixa de diálogo. Os caracteres desta tabela estão dispostos linha por linha, sequencialmente da esquerda para a direita, começando com o símbolo de Espaço (canto superior esquerdo) e terminando com a letra “I” (canto inferior direito).

Para determinar o código numérico de um caractere na codificação do Windows (CP1251), você precisa usar o mouse ou as teclas do cursor para selecionar o caractere desejado e clicar no botão Chave. Depois disso, a caixa de diálogo Configurações aparece na tela, que contém o código numérico decimal do caractere selecionado no canto inferior esquerdo.

1. Dois textos contêm o mesmo número de caracteres. O primeiro texto está escrito em russo e o segundo na língua da tribo Naguri, cujo alfabeto é composto por 16 caracteres. Cujo texto contém mais informações?

I = K * a (o volume de informação do texto é igual ao produto do número de caracteres pelo peso de informação de um caracter).

Porque Ambos os textos possuem o mesmo número de caracteres (K), então a diferença depende do conteúdo informativo de um caractere do alfabeto (a).

2a1 = 32, ou seja, a1 = 5 bits,

2a2 = 16, ou seja, a2 = 4 bits.

I1 = K * 5 bits, I2 = K * 4 bits.

Isso significa que um texto escrito em russo contém 5/4 vezes mais informações.

2. O tamanho da mensagem, contendo 2.048 caracteres, era de 1/512 MB. Determine o poder do alfabeto.

I = 1/512 * 1024 * 1024 * 8 = 16384 bits. - converteu o volume de informações da mensagem em bits.

a = I / K = 16384/1024 = 16 bits - representa um caractere do alfabeto.

216 = 65.536 caracteres - a potência do alfabeto usado.

Este é o alfabeto utilizado na codificação Unicode, que deverá se tornar o padrão internacional para representação de informações simbólicas em um computador.

Codificando informações gráficas

Em meados da década de 50, pela primeira vez, a representação de dados foi implementada em forma gráfica para grandes computadores utilizados em pesquisas científicas e militares. Atualmente, as tecnologias de processamento de informações gráficas por meio de PC são amplamente utilizadas. A interface gráfica do usuário tornou-se um padrão de fato para software de várias classes, começando pelos sistemas operacionais. Provavelmente, isso se deve à propriedade da psique humana: a clareza contribui para uma compreensão mais rápida. Uma área especial da ciência da computação, que estuda métodos e meios de criação e processamento de imagens usando sistemas de computação de software e hardware, tornou-se amplamente utilizada - a computação gráfica. Sem ele, é difícil imaginar não só o computador, mas também o mundo totalmente material, uma vez que a visualização de dados é utilizada em muitas áreas da atividade humana. Exemplos incluem pesquisa e desenvolvimento, medicina ( Tomografia computadorizada), pesquisa científica, etc.

A tecnologia de processamento de informações gráficas por meio de computador começou a se desenvolver de forma especialmente intensa na década de 80. As informações gráficas podem ser apresentadas de duas formas: analógica ou discreta. Uma pintura cuja cor muda continuamente é um exemplo de representação analógica, enquanto uma imagem impressa em impressora jato de tinta e composta por pontos individuais de cores diferentes é uma representação discreta. Ao dividir uma imagem gráfica (amostragem), a informação gráfica é convertida da forma analógica para a forma discreta. Nesse caso, é realizada a codificação - atribuindo um valor específico a cada elemento na forma de um código. Ao codificar uma imagem, ela é discretizada espacialmente. Pode ser comparado à construção de uma imagem a partir de um grande número de pequenos fragmentos coloridos (método mosaico). A imagem inteira é dividida em pontos separados, cada elemento recebe um código de cores. Neste caso, a qualidade da codificação dependerá dos seguintes parâmetros: tamanho do ponto e número de cores utilizadas. Quanto menor for o tamanho do ponto, o que significa que a imagem é composta por um maior número de pontos, maior será a qualidade da codificação. Quanto mais cores são utilizadas (ou seja, um ponto de imagem pode assumir mais estados possíveis), mais informação cada ponto carrega e, portanto, a qualidade da codificação aumenta. A criação e armazenamento de objetos gráficos são possíveis em vários tipos - na forma de imagem vetorial, fractal ou raster. Um assunto separado são os gráficos 3D (tridimensionais), que combinam métodos vetoriais e raster de formação de imagens. Estuda métodos e técnicas para construção de modelos tridimensionais de objetos no espaço virtual. Cada tipo usa seu próprio método de codificação de informações gráficas.

Rasterizar imagem.

Usando uma lupa, você pode ver que uma imagem gráfica em preto e branco, por exemplo de um jornal, consiste em pequenos pontos que constituem um determinado padrão - um raster. Na França, no século XIX, surgiu uma nova direção na pintura - o pontilhismo. Sua técnica consistia em aplicar um desenho na tela com pincel em forma de pontos multicoloridos. Este método também tem sido usado há muito tempo na impressão para codificação de informações gráficas. A precisão do desenho depende do número de pontos e do seu tamanho. Depois de dividir o desenho em pontos, começando pelo canto esquerdo, movendo-se ao longo das linhas da esquerda para a direita, você pode codificar a cor de cada ponto. A seguir, chamaremos um desses pontos de pixel (a origem desta palavra está relacionada à abreviatura inglesa “picture element”). O volume de uma imagem raster é determinado multiplicando o número de pixels (pelo volume de informação de um ponto, que depende do número de cores possíveis. A qualidade da imagem é determinada pela resolução do monitor. Quanto maior for, mais ou seja, quanto maior o número de linhas raster e pontos por linha, maior será a qualidade da imagem. Nos PCs modernos geralmente utilizam-se as seguintes resoluções de tela: 640 por 480, 800 por 600, 1024 por 768 e 1280 por 1024. Já que o brilho do cada ponto e suas coordenadas lineares podem ser expressos usando números inteiros, podemos dizer que este método de codificação permite usar código binário para processar dados gráficos.

Se falamos de ilustrações em preto e branco, se não usarmos meios-tons, o pixel assumirá um de dois estados: brilhante (branco) e não brilhante (preto). E como a informação sobre a cor de um pixel é chamada de código do pixel, um bit de memória é suficiente para codificá-lo: 0 - preto, 1 - branco. Se as ilustrações forem consideradas como uma combinação de pontos com 256 tons de cinza (e estes são os geralmente aceitos atualmente), então um número binário de oito bits é suficiente para codificar o brilho de qualquer ponto. A cor é extremamente importante na computação gráfica. Atua como meio de realçar a impressão visual e aumentar a riqueza informativa da imagem. Como é formado o senso de cor do cérebro humano? Isso ocorre como resultado da análise do fluxo de luz que entra na retina ao refletir ou emitir objetos. É geralmente aceito que os receptores de cores humanos, também chamados de cones, são divididos em três grupos, e cada um pode perceber apenas uma cor - vermelho, verde ou azul.

Modelos de cores.

Se falarmos sobre codificação de cores imagens gráficas, então você precisa considerar o princípio da decomposição de uma cor arbitrária em seus componentes principais. Vários sistemas de codificação são utilizados: HSB, RGB e CMYK. O primeiro modelo de cores é simples e intuitivo, ou seja, conveniente para humanos, o segundo é mais conveniente para computadores e o último modelo CMYK é para gráficas. A utilização desses modelos de cores se deve ao fato de que o fluxo luminoso pode ser formado por radiação que é uma combinação de cores espectrais “puras”: vermelho, verde, azul ou seus derivados. Existem reprodução aditiva de cores (típica para objetos emissores) e reprodução subtrativa de cores (típica para objetos reflexivos). Um exemplo de objeto do primeiro tipo é um tubo de raios catódicos de um monitor, e um exemplo do segundo tipo é uma impressão impressa. codificação de informações símbolo alfabeto

1) O modelo HSB é caracterizado por três componentes: tonalidade da cor (Matiz), saturação da cor (Saturação) e brilho da cor (Brilho). Disponível um grande número de cores arbitrárias ajustando esses componentes. Esse modelo de cores é melhor usado em editores gráficos nos quais eles próprios criam imagens, em vez de processar imagens já prontas. Em seguida, seu trabalho criado pode ser convertido para o modelo de cores RGB, se for planejado para ser usado como ilustração de tela, ou CMYK, se for impresso. O valor da cor é selecionado como um vetor que se estende do centro do círculo. A direção do vetor é especificada em graus angulares e determina a tonalidade da cor. A saturação da cor é determinada pelo comprimento do vetor e o brilho da cor é especificado em um eixo separado, cujo ponto zero é preto. O ponto no centro representa a cor branca (neutra) e os pontos ao redor do perímetro representam cores puras.

2) O princípio do método RGB é o seguinte: sabe-se que qualquer cor pode ser representada como uma combinação de três cores: vermelho (Vermelho, R), verde (Verde, G), azul (Azul, B). Outras cores e suas tonalidades são obtidas pela presença ou ausência desses componentes.O nome do sistema vem das primeiras letras das cores primárias - RGB. Este modelo de cores é aditivo, ou seja, qualquer cor pode ser obtida a partir de uma combinação de cores primárias em diversas proporções. Quando um componente da cor primária se sobrepõe a outro, o brilho da radiação total aumenta. Se combinarmos todos os três componentes, obteremos acromático cor cinza, com o aumento do brilho a cor fica mais próxima do branco.

Com 256 gradações de tons (cada ponto é codificado por 3 bytes), os valores RGB mínimos (0,0,0) correspondem ao preto, e os valores máximos de branco às coordenadas (255, 255, 255). Quanto maior o valor do byte do componente de cor, mais brilhante será a cor. Por exemplo, o azul escuro é codificado em três bytes (0, 0, 128) e o azul brilhante (0, 0, 255).

3) O princípio do método CMYK. Este modelo de cores é usado na preparação de publicações para impressão. Cada uma das cores primárias está associada a uma cor adicional (complementando a principal ao branco). Uma cor adicional é obtida pela soma de um par de outras cores primárias. Isso significa que as cores complementares do vermelho são ciano (Ciano, C) = verde + azul = branco - vermelho, para verde - magenta (Magenta, M) = vermelho + azul = branco - verde, para azul - amarelo (Amarelo, Y ) = vermelho + verde = branco - azul. Além disso, o princípio de decomposição de uma cor arbitrária em componentes pode ser utilizado tanto para as primárias quanto para as adicionais, ou seja, qualquer cor pode ser representada como a soma de um componente vermelho, verde, azul, ou como uma soma de azul, roxo , componentes amarelos. Este método é adotado principalmente na impressão. Mas também utilizam a cor preta (Preto, como a letra B já está ocupada pelo azul, são designados pela letra K). Isso ocorre porque empilhar cores complementares umas sobre as outras não produz preto puro.

Existem vários modos de apresentação de gráficos coloridos:

a) colorido (True Color);

c) índice.

No modo colorido, 256 valores (oito bits binários) são usados para codificar o brilho de cada componente, ou seja, 8 * 3 = 24 bits devem ser gastos na codificação da cor de um pixel (no sistema RGB) . Isso permite que 16,5 milhões de cores sejam identificadas de forma exclusiva. Isso está muito próximo da sensibilidade do olho humano. Ao codificar usando o sistema CMYK, para representar gráficos coloridos você precisa ter 8*4=32 bits binários.

O modo High Color é a codificação usando números binários de 16 bits, ou seja, o número de dígitos binários é reduzido ao codificar cada ponto. Mas isso reduz significativamente a gama de cores codificadas.

Com a codificação de cores de índice, apenas 256 tonalidades de cores podem ser transmitidas. Cada cor é codificada usando oito bits de dados. Mas como 256 valores não representam toda a gama de cores disponíveis ao olho humano, entende-se que os dados gráficos vêm acompanhados de uma paleta (tabela de consulta), sem a qual a reprodução será inadequada: o mar pode ficar vermelho e as folhas azuis. O próprio código do ponto raster, neste caso, não significa a cor em si, mas apenas seu número (índice) na paleta. Daí o nome do modo - índice.

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Cada dígito do código binário da máquina carrega uma quantidade de informação igual a um bit.

Codificando informações de texto

Atualmente, a maioria dos usuários utiliza um computador para processar informações de texto, que consistem em símbolos: letras, números, sinais de pontuação, etc.

K = 2 I = 2 8 = 256,

ou seja, um alfabeto com capacidade de 256 caracteres pode ser usado para representar informações de texto.

A essência da codificação é que cada caractere recebe um código binário de 00000000 a 11111111 ou um código decimal correspondente de 0 a 255.

Símbolos diferentes são atribuídos ao mesmo código binário.

Código binário	Código decimal	KOI8	CP1251	CP866	mas	ISO
11000010	194	b	EM	-	-	T

Porém, na maioria dos casos, o usuário se encarrega de transcodificar documentos de texto, e programas especiais são conversores integrados aos aplicativos.

Tarefas

Os dois textos contêm o mesmo número de caracteres. O primeiro texto está escrito em russo e o segundo na língua da tribo Naguri, cujo alfabeto é composto por 16 caracteres. Cujo texto contém mais informações?

I = K * a (o volume de informação do texto é igual ao produto do número de caracteres pelo peso de informação de um caracter).
Porque Ambos os textos possuem o mesmo número de caracteres (K), então a diferença depende do conteúdo informativo de um caractere do alfabeto (a).
2 a1 = 32, ou seja a1 = 5 bits,
2 a2 = 16, ou seja a2 = 4 bits.
I1 = K * 5 bits, I2 = K * 4 bits.
Isso significa que um texto escrito em russo contém 5/4 vezes mais informações.

O tamanho da mensagem, contendo 2.048 caracteres, era de 1/512 MB. Determine o poder do alfabeto.

I = 1/512 * 1024 * 1024 * 8 = 16384 bits. - converteu o volume de informações da mensagem em bits.
a = I / K = 16384/1024 = 16 bits - representa um caractere do alfabeto.
2 16 = 65.536 caracteres - a potência do alfabeto usado.
É esse alfabeto que é utilizado na codificação Unicode, que deverá se tornar o padrão internacional para representação de informações simbólicas em um computador.

Codificando informações gráficas

Em meados da década de 50, pela primeira vez, a representação de dados foi implementada em forma gráfica para grandes computadores utilizados em pesquisas científicas e militares. Atualmente, as tecnologias de processamento de informações gráficas por meio de PC são amplamente utilizadas. A interface gráfica do usuário tornou-se um padrão de fato para software de várias classes, começando pelos sistemas operacionais. Provavelmente, isso se deve à propriedade da psique humana: a clareza contribui para uma compreensão mais rápida. Uma área especial da ciência da computação, que estuda métodos e meios de criação e processamento de imagens usando sistemas de computação de software e hardware, tornou-se amplamente utilizada - a computação gráfica. Sem ele, é difícil imaginar não só o computador, mas também o mundo totalmente material, uma vez que a visualização de dados é utilizada em muitas áreas da atividade humana. Os exemplos incluem desenvolvimento e desenvolvimento, medicina (tomografia computadorizada), pesquisa científica, etc.

Rasterizar imagem

Modelos de cores

Se falamos sobre codificação de imagens gráficas coloridas, precisamos considerar o princípio da decomposição de uma cor arbitrária em seus componentes principais. Vários sistemas de codificação são utilizados: HSB, RGB e CMYK. O primeiro modelo de cores é simples e intuitivo, ou seja, conveniente para humanos, o segundo é mais conveniente para computadores e o último modelo CMYK é para gráficas. A utilização desses modelos de cores se deve ao fato de que o fluxo luminoso pode ser formado por radiação que é uma combinação de cores espectrais “puras”: vermelho, verde, azul ou seus derivados. Existem reprodução aditiva de cores (típica para objetos emissores) e reprodução subtrativa de cores (típica para objetos reflexivos). Um exemplo de objeto do primeiro tipo é um tubo de raios catódicos de um monitor, e um exemplo do segundo tipo é uma impressão impressa.

1) O modelo HSB é caracterizado por três componentes: tonalidade da cor (Matiz), saturação da cor (Saturação) e brilho da cor (Brilho). Um grande número de cores arbitrárias pode ser obtido ajustando esses componentes. Esse modelo de cores é melhor usado em editores gráficos nos quais eles próprios criam imagens, em vez de processar imagens já prontas. Em seguida, seu trabalho criado pode ser convertido para o modelo de cores RGB, se for planejado para ser usado como ilustração de tela, ou CMYK, se for impresso. O valor da cor é selecionado como um vetor que se estende do centro do círculo. A direção do vetor é especificada em graus angulares e determina a tonalidade da cor. A saturação da cor é determinada pelo comprimento do vetor e o brilho da cor é especificado em um eixo separado, cujo ponto zero é preto. O ponto no centro representa a cor branca (neutra) e os pontos ao redor do perímetro representam cores puras.

2) O princípio do método RGB é o seguinte: sabe-se que qualquer cor pode ser representada como uma combinação de três cores: vermelho (Vermelho, R), verde (Verde, G), azul (Azul, B). Outras cores e suas tonalidades são obtidas pela presença ou ausência desses componentes.O nome do sistema vem das primeiras letras das cores primárias - RGB. Este modelo de cores é aditivo, ou seja, qualquer cor pode ser obtida a partir de uma combinação de cores primárias em diversas proporções. Quando um componente da cor primária se sobrepõe a outro, o brilho da radiação total aumenta. Se combinarmos todos os três componentes, obteremos uma cor cinza acromática, com o aumento do brilho aproximando-se da cor branca.

Existem vários modos de apresentação de gráficos coloridos:
a) colorido (True Color);
b) Alta Cor;
c) índice.

Com a codificação de cores de índice, apenas 256 tonalidades de cores podem ser transmitidas. Cada cor é codificada usando oito bits de dados. Mas como 256 valores não transmitem toda a gama de cores acessíveis ao olho humano, entende-se que uma paleta (tabela de consulta) está anexada aos dados gráficos, sem a qual a reprodução será inadequada: o mar pode acabar ser vermelho, e as folhas podem ficar azuis. O próprio código do ponto raster, neste caso, não significa a cor em si, mas apenas seu número (índice) na paleta. Daí o nome do modo - índice.

A correspondência entre o número de cores exibidas (K) e o número de bits para codificá-las (a) pode ser encontrada pela fórmula: K = 2 a.

O código binário da imagem exibida na tela é armazenado na memória de vídeo. A memória de vídeo é um dispositivo eletrônico de armazenamento volátil. O tamanho da memória de vídeo depende da resolução da tela e do número de cores. Mas seu volume mínimo é determinado para que caiba um quadro (uma página) da imagem, ou seja, como resultado do produto da resolução e do tamanho do código do pixel.

V min = M * N * a.

Código binário da paleta de oito cores.

A paleta de dezesseis cores permite aumentar o número de cores utilizadas. Aqui usaremos uma codificação de pixels de 4 bits: 3 bits de cores primárias + 1 bit de intensidade. Este último controla o brilho de três cores básicas simultaneamente (a intensidade de três feixes de elétrons).

Código binário de uma paleta de dezesseis cores.

Cor	Componentes
	Para	Z	COM	Intensidade
Vermelho	1	0	0	0
Verde	0	1	0	0
Azul	0	0	1	0
Azul	0	1	1	0
Roxo	1	0	1	1
Amarelo brilhante	1	1	0	1
Cinzento / branco)	1	1	1	0
Cinza escuro	0	0	0	1
Azul claro	0	1	1	1
Azul claro	0	0	1	0
…
Branco brilhante	1	1	1	1
Preto	0	0	0	0

Ao controlar separadamente a intensidade das cores primárias, o número de cores produzidas aumenta. Assim, para obter uma paleta com profundidade de cor de 24 bits, são alocados 8 bits para cada cor, ou seja, são possíveis 256 níveis de intensidade (K = 28).

Código binário para uma paleta de 256 cores.

Imagens vetoriais e fractais

Imagem vetorial é um objeto gráfico que consiste em segmentos e arcos elementares. O elemento básico da imagem é a linha. Como qualquer objeto, possui propriedades: forma (reta, curva), espessura, cor, estilo (pontilhada, sólida). As linhas fechadas têm a propriedade de serem preenchidas (seja com outros objetos ou com a cor selecionada). Todos os outros objetos gráficos vetoriais são compostos de linhas. Como a linha é descrita matematicamente como um único objeto, a quantidade de dados para exibir o objeto usando gráficos vetoriais é muito menor do que em gráficos raster. As informações sobre uma imagem vetorial são codificadas como alfanuméricas comuns e processadas por programas especiais.

As ferramentas de software para criação e processamento de gráficos vetoriais incluem os seguintes softwares: CorelDraw, Adobe Ilustrador, bem como vetorizadores (rastreadores) - pacotes especializados para converter imagens raster em vetoriais.

Gráficos fractais é baseado em cálculos matemáticos, como vetor. Mas, diferentemente do vetor, seu elemento básico é a própria fórmula matemática. Isso faz com que nenhum objeto seja armazenado na memória do computador e a imagem seja construída apenas por meio de equações. Usando este método, você pode construir as estruturas regulares mais simples, bem como ilustrações complexas que imitam paisagens.

Tarefas

Sabe-se que a memória de vídeo de um computador tem capacidade de 512 KB. A resolução da tela é 640 por 200. Quantas páginas da tela podem ser colocadas simultaneamente na memória de vídeo com uma paleta
a) de 8 cores;
b) 16 cores;
c) 256 cores?

Quantos bits são necessários para codificar informações sobre 130 tons? Não é difícil calcular esse 8 (ou seja, 1 byte), pois com 7 bits você pode armazenar o número de matiz de 0 a 127, e 8 bits armazenam de 0 a 255. É fácil ver que este método de codificação é não é o ideal: 130 é visivelmente menor que 255. Pense nisso, como condensar informações sobre um desenho ao gravá-lo em um arquivo, se for conhecido que
a) o desenho contém simultaneamente apenas 16 tonalidades de cores das 138 possíveis;
b) o desenho contém todas as 130 tonalidades ao mesmo tempo, mas o número de pontos pintados com tonalidades diferentes varia muito.

A) é óbvio que 4 bits (meio byte) são suficientes para armazenar informações sobre 16 tonalidades. Porém, como essas 16 tonalidades são selecionadas entre 130, elas podem ter números que não cabem em 4 bits. Portanto, usaremos o método da paleta. Vamos atribuir às 16 tonalidades usadas em nosso desenho seus números “locais” de 1 a 15 e codificar o desenho inteiro à taxa de 2 pontos por byte. E então adicionaremos a esta informação (no final do arquivo que a contém) uma tabela de correspondência composta por 16 pares de bytes com números de tonalidade: 1 byte é o nosso número “local” nesta imagem, o segundo é o número real de esta sombra. (quando, em vez desta última, são utilizadas informações codificadas sobre a própria tonalidade, por exemplo, informações sobre o brilho do brilho das “armas eletrônicas” Vermelho, Verde, Azul do tubo de raios catódicos, então tal tabela será um paleta de cores). Se o desenho for grande o suficiente, o ganho no tamanho do arquivo resultante será significativo;
b) vamos tentar implementar o algoritmo mais simples para arquivar informações sobre um desenho. Vamos atribuir os códigos 128 - 130 às três tonalidades com as quais o número mínimo de pontos é pintado e os códigos 1 -127 às tonalidades restantes. Escreveremos em um arquivo (que neste caso não é uma sequência de bytes, mas um fluxo de bits contínuo) códigos de sete bits para tonalidades com números de 1 a 127. Para as três tonalidades restantes no fluxo de bits escreveremos um número de sinal - 0 de sete bits - e imediatamente seguido por um número “local” de dois bits, e no final do arquivo adicionaremos uma tabela de correspondência entre números “locais” e reais. Como os tons com códigos 128 a 130 são raros, haverá poucos zeros de sete bits.

Observe que colocar questões neste problema não exclui outras soluções, sem referência à composição de cores da imagem - arquivamento:
a) com base na identificação de uma sequência de pontos pintados com as mesmas tonalidades e na substituição de cada uma dessas sequências por um par de números (cor), (quantidade) (este princípio está subjacente ao formato gráfico PCX);
b) comparando linhas de pixels (gravando os números de tonalidade dos pontos da primeira página como um todo, e para as linhas subsequentes registrando os números de tonalidade apenas daqueles pontos cujas tonalidades diferem das tonalidades dos pontos localizados na mesma posição no anterior linha - esta é a base do formato GIF);
c) usando um algoritmo de empacotamento de imagem fractal (formato YPEG). (IO 6,1999)

Codificação de informações de áudio

O mundo está repleto de uma grande variedade de sons: o tiquetaque dos relógios e o zumbido dos motores, o uivo do vento e o farfalhar das folhas, o canto dos pássaros e as vozes das pessoas. As pessoas começaram a adivinhar como os sons nascem e o que representam há muito tempo. Até mesmo o antigo filósofo e cientista grego - enciclopedista Aristóteles, com base em observações, explicou a natureza do som, acreditando que um corpo sonoro cria compressão e rarefação alternadas do ar. Assim, uma corda oscilante descarrega ou comprime o ar e, devido à elasticidade do ar, esses efeitos alternados são transmitidos ainda mais para o espaço - surgem ondas elásticas de camada em camada. Quando chegam ao nosso ouvido, impactam os tímpanos e causam a sensação de som.

De ouvido, uma pessoa percebe ondas elásticas com uma frequência entre 16 Hz e 20 kHz (1 Hz - 1 vibração por segundo). De acordo com isso, ondas elásticas em qualquer meio, cujas frequências estejam dentro dos limites especificados, são chamadas de ondas sonoras ou simplesmente sonoras. No estudo do som, conceitos como tom E timbre som. Qualquer som real, seja o toque de instrumentos musicais ou a voz humana, é uma mistura peculiar de muitas vibrações harmônicas com um determinado conjunto de frequências.

A vibração que possui a frequência mais baixa é chamada de tom fundamental, as demais são chamadas de harmônicos.

Timbre é um número diferente de tons inerentes a um determinado som, o que lhe confere um colorido especial. A diferença entre um timbre e outro é determinada não apenas pelo número, mas também pela intensidade dos harmônicos que acompanham o som do tom fundamental. É pelo timbre que podemos distinguir facilmente os sons de um piano e de um violino, de um violão e de uma flauta, e reconhecer a voz de uma pessoa familiar.

O som musical pode ser caracterizado por três qualidades: timbre, ou seja, a cor do som, que depende da forma das vibrações, altura, determinada pelo número de vibrações por segundo (frequência), e volume, dependendo da intensidade do som. vibrações.

Os computadores são agora amplamente utilizados em vários campos. O processamento de informação sonora e música não foi exceção. Até 1983, todas as músicas gravadas eram lançadas em discos de vinil e cassetes compactas. Atualmente, os CDs são amplamente utilizados. Se você tiver um computador com placa de som de estúdio instalada, com teclado MIDI e microfone conectados, poderá trabalhar com software musical especializado.

Convencionalmente, pode ser dividido em vários tipos:

todos os tipos de utilitários e drivers projetados para funcionar com placas de som e dispositivos externos específicos;
editores de áudio projetados para trabalhar com arquivos de som permitem que você execute qualquer operação com eles - desde quebrá-los em partes até processá-los com efeitos;
sintetizadores de software que apareceram há relativamente pouco tempo e funcionam corretamente apenas em computadores poderosos. Eles permitem que você experimente criar sons diferentes e outros.

O primeiro grupo inclui todos os programas utilitários sistema operacional. Por exemplo, o Win 95 e o 98 têm seus próprios programas de mixagem e utilitários para reproduzir/gravar som, reproduzir CDs e arquivos MIDI padrão. Depois de instalar a placa de som, você pode usar esses programas para verificar seu funcionamento. Por exemplo, o programa Phonograph foi projetado para funcionar com arquivos wave (arquivos de gravação de som no formato Windows). Esses arquivos têm a extensão .WAV. Este programa oferece a capacidade de reproduzir, gravar e editar gravações de som usando técnicas semelhantes às usadas com um gravador. É aconselhável conectar o microfone ao computador para trabalhar com o Fonógrafo. Se você precisa fazer uma gravação de som, então você precisa decidir sobre a qualidade do som, pois disso depende a duração da gravação do som. Quanto maior for a qualidade da gravação, menor será a duração possível do som. Com qualidade de gravação média, você pode gravar falas de forma satisfatória, criando arquivos de até 60 segundos de duração. Aproximadamente 6 segundos será a duração da gravação, que tem a qualidade de um CD de música.

Como funciona a codificação de áudio? Desde a infância, fomos expostos a gravações de música em diversos suportes: discos, cassetes, CDs, etc. Atualmente, existem duas maneiras principais de gravar som: analógico e digital. Mas para gravar som em qualquer meio, ele deve ser convertido em sinal elétrico.

Isso é feito usando um microfone. Os microfones mais simples possuem uma membrana que vibra sob a influência das ondas sonoras. Uma bobina é fixada à membrana, movendo-se sincronizadamente com a membrana em um campo magnético. Uma corrente elétrica alternada ocorre na bobina. As mudanças de tensão refletem com precisão as ondas sonoras.

A corrente elétrica alternada que aparece na saída do microfone é chamada analógico sinal. Quando aplicado a um sinal elétrico, “analógico” significa que o sinal é contínuo no tempo e na amplitude. Ele reflete com precisão a forma da onda sonora enquanto ela viaja pelo ar.

As informações de áudio podem ser representadas de forma discreta ou analógica. A diferença é que com uma representação discreta da informação, uma quantidade física muda abruptamente (“escada”), assumindo um conjunto finito de valores. Se a informação for apresentada de forma analógica, uma quantidade física pode assumir um número infinito de valores que mudam continuamente.

Um disco de vinil é um exemplo de armazenamento analógico de informação sonora, uma vez que a trilha sonora muda de forma continuamente. Mas as gravações analógicas em fita magnética têm uma grande desvantagem: o envelhecimento da mídia. Ao longo de um ano, um fonograma que apresentava nível normal de altas frequências pode perdê-las. Os discos de vinil perdem qualidade diversas vezes quando tocados. Portanto, é dada preferência à gravação digital.

No início dos anos 80, surgiram os discos compactos. Eles são um exemplo de armazenamento discreto de informações de áudio, uma vez que a trilha de áudio de um CD contém áreas de refletividade variável. Em teoria, estes discos digitais podem durar para sempre se não forem riscados, ou seja, suas vantagens são durabilidade e resistência ao envelhecimento mecânico. Outra vantagem é que não há perda de qualidade sonora na dublagem digital.

Nas placas de som multimídia você pode encontrar um pré-amplificador e mixer de microfone analógico.

Conversão digital para analógico e analógico para digital de informações de áudio

Vejamos brevemente os processos de conversão de som de analógico para digital e vice-versa. Ter uma ideia aproximada do que está acontecendo em sua placa de som pode ajudá-lo a evitar alguns erros ao trabalhar com áudio.

As ondas sonoras são convertidas em um sinal elétrico analógico alternado por meio de um microfone. Ele passa pelo caminho de áudio e entra em um conversor analógico-digital (ADC), dispositivo que converte o sinal em formato digital.

De forma simplificada, o princípio de funcionamento de um ADC é o seguinte: ele mede a amplitude do sinal em determinados intervalos e transmite ainda, por meio de um caminho digital, uma sequência de números que transporta informações sobre mudanças na amplitude.

Durante a conversão analógico-digital, nenhuma conversão física ocorre. É como se uma impressão digital ou amostra fosse retirada do sinal elétrico, que é um modelo digital de flutuações de tensão no caminho de áudio. Se isso for representado na forma de um diagrama, então este modelo é apresentado como uma sequência de colunas, cada uma correspondendo a um valor numérico específico. Um sinal digital é por natureza discreto - isto é, intermitente - portanto, o modelo digital não corresponde exatamente ao formato do sinal analógico.

Uma amostra é o intervalo de tempo entre duas medições da amplitude de um sinal analógico.

Amostra é traduzida literalmente do inglês como “amostra”. Na terminologia multimídia e de áudio profissional, esta palavra tem vários significados. Além de um período de tempo, uma amostra também é chamada de qualquer sequência de dados digitais obtida por meio de conversão analógico-digital. O próprio processo de conversão é chamado de amostragem. Na linguagem técnica russa eles chamam isso amostragem.

O áudio digital é emitido por meio de um conversor digital para analógico (DAC), que, com base nos dados digitais recebidos, gera um sinal elétrico com a amplitude necessária em momentos apropriados.

Opções de amostragem

Parâmetros de amostragem importantes são frequência e profundidade de bits.
Frequência é o número de medições de amplitude do sinal analógico por segundo.

Se a frequência de amostragem não for superior a duas vezes a frequência do limite superior da faixa de áudio, ocorrerá perda em altas frequências. Isto explica porque a frequência padrão para um CD de áudio é 44,1 kHz. Como a faixa de oscilação das ondas sonoras é de 20 Hz a 20 kHz, o número de medições de sinal por segundo deve ser maior que o número de oscilações no mesmo período de tempo. Se a frequência de amostragem for significativamente menor que a frequência da onda sonora, então a amplitude do sinal tem tempo para mudar várias vezes durante o tempo entre as medições, e isso leva ao fato de que a impressão digital carrega um conjunto caótico de dados. Durante a conversão digital para analógico, tal amostra não transmite o sinal principal, mas apenas produz ruído.

No novo formato DVD de áudio, o sinal é medido 96.000 vezes em um segundo, ou seja, Uma frequência de amostragem de 96 kHz é usada. Para economizar espaço no disco rígido em aplicações multimídia, frequências mais baixas são frequentemente usadas: 11, 22, 32 kHz. Isto leva a uma diminuição na faixa de frequência audível, o que significa que há uma forte distorção do que é ouvido.

Se você representar graficamente o mesmo som em 1 kHz (a nota até a sétima oitava de um piano corresponde aproximadamente a esta frequência), mas amostrado em frequências diferentes (a parte inferior da onda senoidal não é mostrada em todos os gráficos), então as diferenças ficará visível. Uma divisão no eixo horizontal, que mostra o tempo, corresponde a 10 amostras. A escala é considerada a mesma. Você pode ver que em 11 kHz há aproximadamente cinco oscilações de ondas sonoras para cada 50 amostras, o que significa que um período de onda senoidal é representado com apenas 10 valores. Esta é uma renderização bastante imprecisa. Ao mesmo tempo, se considerarmos a frequência de digitalização de 44 kHz, então para cada período da senóide já existem quase 50 amostras. Isso permite que você obtenha um sinal de boa qualidade.

Profundidade de bits indica com que precisão ocorrem as mudanças na amplitude do sinal analógico. A precisão com que o valor da amplitude do sinal em cada instante de tempo é transmitido durante a digitalização determina a qualidade do sinal após a conversão digital para analógico. A confiabilidade da reconstrução da forma de onda depende da profundidade de bits.

Para codificar o valor da amplitude, é utilizado o princípio da codificação binária. O sinal sonoro deve ser apresentado como uma sequência de pulsos elétricos (zeros e uns binários). Normalmente, são usadas representações de valores de amplitude de 8, 16 ou 20 bits. Ao codificar binariamente um sinal de áudio contínuo, ele é substituído por uma sequência de níveis de sinal discretos. A qualidade da codificação depende da frequência de amostragem (o número de medições de nível de sinal por unidade de tempo). À medida que a frequência de amostragem aumenta, a precisão da representação binária da informação aumenta. Na frequência de 8 kHz (número de amostras por segundo 8.000), a qualidade do sinal de áudio amostrado corresponde à qualidade de uma transmissão de rádio, e na frequência de 48 kHz (número de amostras por segundo 48.000) - a qualidade do som de um CD de áudio.

Se você usar codificação de 8 bits, poderá obter uma precisão de amplitude de sinal analógico de até 1/256 da faixa dinâmica de um dispositivo digital (2 8 = 256).

Se você usar codificação de 16 bits para representar os valores de amplitude do sinal de áudio, a precisão da medição aumentará 256 vezes.

Os conversores modernos normalmente usam codificação de sinal de 20 bits, o que permite digitalização de áudio de alta qualidade.

Vamos lembrar a fórmula K = 2 a. Aqui K é o número de todos os sons possíveis (o número de diferentes níveis ou estados de sinal) que podem ser obtidos codificando o som com bits

Mas estes dados são verdadeiros apenas para o sinal cujo nível máximo é 0 dB. Se você deseja amostrar um sinal de 6 dB em 16 bits, então restam apenas 15 bits para codificar sua amplitude. Se o sinal tiver um nível de 12 dB, então 14 bits. À medida que o nível do sinal aumenta, a profundidade de bits de sua digitalização aumenta, o que significa que o nível de distorção não linear diminui (na literatura técnica existe o termo “ruído de quantização”), por sua vez, a cada 6 dB que diminui o nível “comerá para cima” 1 bit.

Atualmente, surgiu um novo formato digital de consumo, o Audio DVD, que utiliza 24 bits e uma frequência de amostragem de 96 kHz. Com sua ajuda, você pode evitar a desvantagem mencionada acima da codificação de 16 bits.

Dispositivos de áudio digital modernos estão equipados com conversores de 20 bits. O som permanece em 16 bits; conversores de bits altos são instalados para melhorar a qualidade da gravação em níveis baixos. Seu princípio de funcionamento é o seguinte: o sinal analógico original é digitalizado com profundidade de bits de 20 bits. O processador de sinal digital DSPP reduz a resolução para 16 bits. Neste caso, é utilizado um algoritmo de cálculo especial, com o qual é possível reduzir a distorção dos sinais de baixo nível. O processo inverso é observado durante a conversão digital para analógico: a profundidade de bits aumenta de 16 para 20 bits ao usar um algoritmo especial que permite determinar com mais precisão os valores de amplitude. Ou seja, o som permanece em 16 bits, mas há uma melhoria geral na qualidade do som.

Tarefas

Calcule quanto espaço um minuto de áudio digital ocupará em um disco rígido ou qualquer outra mídia digital gravada em uma frequência

44,1kHz;
11kHz;
22kHz;
32kHz

e 16 bits.

A) Se um sinal mono for gravado com uma frequência de 44,1 kHz, 16 bits (2 bytes), então a cada minuto o conversor analógico-digital produzirá 441.000 * 2 * 60 = 529.000 bytes (aproximadamente 5 MB) de dados em a amplitude do sinal analógico, que é gravado no computador no disco rígido.
Se um sinal estéreo for gravado, então 1.058.000 bytes (cerca de 10 MB)
b) para as frequências 11, 22, 32 kHz, os cálculos são realizados de forma semelhante.

Qual é o volume de informação de um arquivo de áudio mono com duração de 1 segundo, com qualidade de som média (16 bits, 24 kHz)?

16 bits * 24.000 = 384.000 bits = 48.000 bytes = 47 kBytes

Calcule o tamanho de um arquivo de áudio estéreo de 20 segundos com codificação de 20 bits e taxa de amostragem de 44,1 kHz.

20 bits * 20 * 44100 * 2 = 35280000 bits = 4410000 bytes = 4,41 MB

Determine o número de níveis de sinal de áudio ao usar placas de som legadas de 8 bits.

Solução.:

K = 2 8 = 256.

Trabalho independente

(a) - primeira opção, b) - segunda).

1. Dê um exemplo
a) um método analógico de apresentação de informações de áudio;
b) um método discreto de representação de informações de áudio.

2. Como é chamado
a) frequência de amostragem;
b) amostra.

3. Descreva
a) qual é o princípio da codificação binária de áudio;
b) de quais parâmetros depende a qualidade da codificação binária de áudio?

língua russa

Formato: documento da web

05.07.2011 6892 0 0

Assunto. "Codificando informações em um computador."

Lições objetivas:

Educacional:

formar nos alunos uma ideia do processo de codificação da informação;

mostrar aos alunos a variedade de códigos;

formar nos alunos uma ideia da operação de transcodificação como forma de passar de uma forma de representação da informação para outra;

Familiarizar os alunos com a variedade de códigos que cercam uma pessoa e o papel da codificação da informação.

Observe o papel da codificação de informações.

Ensine as crianças a decodificar informações criptografadas.

Aprenda a aplicar seus conhecimentos na prática.

formar um sistema de conhecimento sobre o tema e os conceitos básicos de “código”, “codificação”, “decodificação”

desenvolver a capacidade de usar uma mesa

mostre como trabalhar com uma tabela em um editor de texto

Cultive o interesse pelo assunto.

Educacional:

Desenvolver a compreensão dos alunos sobre o processo de codificação de informações.

Mostre diferentes tipos de codificação.

Identifique as vantagens da codificação binária de informações.

Educacional:

Continue a desenvolver a capacidade dos alunos de falar sobre um determinado tópico, comparar, analisar e pensar logicamente.

Continue desenvolvendo suas habilidades de PC.

Educacional:

Intensificar nos alunos a formação de necessidades cognitivas e interesse pela matéria.

Continue a incutir nos alunos uma atitude amigável uns com os outros.

Tipo de aula: uma aula de aprendizagem de novos materiais com elementos de pesquisa e consolidação primária dos conhecimentos adquiridos em trabalhos práticos.

Etapas da lição:

Estágio organizacional – 1 min.

Verificação de conhecimento – 5 min.

Explicação do novo material – 19 min.

Trabalho de casa- 1 minuto.

Exercício físico – 1 min.

Trabalho prático – 11 min.

Reflexão – 1 min.

Resumindo a lição, avaliação – 1 min.

1. Momento organizacional.

Comunique o tema, metas e objetivos da aula.

2. Controle de conhecimento – 5 min.

1. O que é informação? (Informação é informação sobre o mundo que nos rodeia (tudo o que nos rodeia).

2. Que ações uma pessoa realiza com a informação? (Uma pessoa realiza constantemente ações relacionadas ao recebimento e transmissão, armazenamento e processamento de informações.)

3. Como uma pessoa armazena informações? (Armazenando informações na mente - próprias (informações internas) - BATER; memória externa (longo prazo). Há também a memória de um indivíduo e a memória da humanidade). (ver Apresentação, slide 2)

4. Que mídia de armazenamento moderna você conhece? (Magnético - disco rígido, disquete; discos laser - CD e DVD, cartões flash).

Vamos prestar atenção ao seguinte. Uma pessoa está tentando nos dizer algo, mas não conseguimos entendê-la. O que você acha que ele quer nos dizer com esse gesto? (mostra o número 5, mostra que está tudo bem, diz olá)

Mas não podemos dizer com certeza o que exatamente ele quer nos dizer, pois em países diferentes os mesmos gestos significam coisas completamente diferentes. E o que deve ser feito para compreender corretamente as pessoas desses países? (conhecer os gestos, saber o que significam, que ação, objeto, fenômeno está codificado por esses gestos). Vamos pensar e tentar descobrir o que é mais importante em suas respostas e determinar o tema da aula. (o principal é que um gesto pode significar diferentes conceitos, o que está codificado nesse gesto, o tema da aula

3. Explicação do novo material – 19 min.

As informações que recebemos do mundo que nos rodeia chegam até nós na forma de sinais convencionais ou de natureza física muito diferente. São luz, som, cheiro, tato, são palavras, ícones, símbolos, gestos e movimentos.

Para que a informação seja transmitida, nós (o receptor) devemos não apenas receber o sinal, mas também decifrá-lo. Assim, ao ouvir o despertador tocar, a pessoa entende que é hora de acordar; telefonema - alguém precisa falar com você; sino da escola - informa os alunos sobre o tão esperado intervalo.

Para compreender adequadamente os diferentes sinais, é necessário desenvolvimento ou codificação de código.

(ver Apresentação, slide 5)

Pessoal, vamos anotar as definições do que é código, codificação.

Um código é um sistema de símbolos para representar informações.

Codificação é a formação de uma representação de informação por meio de algum código. (ou podemos dizer que a codificação é uma transição de uma forma de representação da informação para outra, mais conveniente para armazenamento, transmissão ou processamento).

A transformação reversa é chamada de decodificação.

Pessoal, anote em seu caderno que:

A decodificação é o processo de reconstrução do conteúdo da informação codificada.

O método de codificação depende da finalidade para a qual é realizado.

(ver Apresentação, slide 6)

Existem três maneiras principais de codificar informações:

1. Gráfico - usando imagens ou ícones;

2. Numérico – utilizando números;

3. Simbólico - utiliza símbolos do mesmo alfabeto do texto.

Muitos códigos tornaram-se firmemente enraizados em nossas vidas.

É assim que as informações numéricas são codificadas em algarismos arábicos e romanos.

Para comunicação usamos o código - Russo, na China - Chinês.

Qualquer peça musical é codificada com notações musicais, e na tela do player você pode ver o som alto ou baixo codificado usando o gráfico.

Muitas vezes acontece que a informação precisa ser condensada e apresentada de forma concisa, mas compreensível. Depois são usados pictogramas, por exemplo, na porta de uma loja, em postes de um parque, na estrada.

Para transmitir informações, as pessoas criaram códigos especiais, que incluem: Braille, código Morse.

Os números são usados para registrar informações sobre o número de objetos. Os números são escritos usando sistemas de sinais especiais chamados sistemas numéricos.
Notação– um conjunto de técnicas e regras para escrever números usando um conjunto específico de símbolos.

Todos sistemas numéricos estão divididos em dois grandes grupos: POSICIONAL E NÃO POSICIONAL.
Posicional - o valor quantitativo de cada dígito de um número depende do local (posição ou dígito) em que este ou aquele dígito está escrito.
Não posicional - o valor quantitativo de um dígito de um número não depende do local (posição ou dígito) em que este ou aquele dígito está escrito.

O mais comum dos sistemas numéricos não posicionais é o romano. Os números utilizados são: I(1), V(5), X(10), L(50), C(100), D(500), M(1000).

A magnitude de um número é definida como a soma ou diferença dos dígitos do número.
MCMXCVIII = 1000+(1000-100)+(100-10)+5+1+1+1 = 1998

O primeiro sistema numérico posicional foi inventado na Antiga Babilônia, e a numeração babilônica foi sexagesimal, ou seja usou sessenta dígitos!

No século 19, tornou-se bastante difundido duodecimal notação. Atualmente o mais comum decimal, binário, octal E hexadecimal sistemas numéricos.

O número de símbolos diferentes usados para representar um número em sistemas numéricos posicionais é chamado de base do sistema numérico.

Notação

Base

Alfabeto de números

Decimal

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

Binário

0, 1

octal

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

Hexadecimal

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

Correspondência de sistemas numéricos:

Decimal

Binário

100

101

110

111

octal

Hexadecimal

Decimal

Binário

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

octal

Hexadecimal

Codificação binária de informações de texto

Desde a década de 60, os computadores começaram a ser cada vez mais utilizados para processar informações de texto e, atualmente, a maioria dos PCs do mundo está envolvida no processamento de informações de texto.

Tradicionalmente, para codificar um caractere, utiliza-se a quantidade de informação = 1 byte (1 byte = 8 bits).
Para codificação um personagem obrigatório um byte Informação.

Considerando que cada bit assume o valor 1 ou 0, descobrimos que 256 caracteres diferentes podem ser codificados usando 1 byte. (28=256)

A codificação consiste em atribuir a cada caractere um código binário único de 00000000 a 11111111 (ou um código decimal de 0 a 255).

É importante que a atribuição de um código específico a um símbolo seja uma questão de acordo, que é fixada numa tabela de códigos.

Uma tabela na qual todos os caracteres do alfabeto do computador recebem números de série (códigos) é chamada t tabela de codificação.

Diferentes tipos de computadores usam codificações diferentes. Com a disseminação do IBM PC, a tabela de codificação tornou-se um padrão internacional ASCII(Código Padrão Americano para Intercâmbio de Informações) - Código padrão americano para troca de informações.
Apenas a primeira metade é padrão nesta tabela, ou seja, caracteres com números de 0 (00000000) a 127 (0111111). Isso inclui letras do alfabeto latino, números, sinais de pontuação, parênteses e alguns outros símbolos.

Os 128 códigos restantes são usados em opções diferentes. As codificações russas contêm caracteres do alfabeto russo.
Atualmente, existem 5 tabelas de códigos diferentes para letras russas (KOI8, SR1251, SR866, Mac, ISO).

Atualmente, se difundiu o novo padrão internacional Unicode, que aloca dois bytes para cada caractere. Pode ser usado para codificar 65536 (216= 65536) caracteres diferentes.

Tabela de peças padrão ASCII

Tabela de códigos ASCII estendida

4. MINUTO FÍSICO

Imagine no espaço com os olhos fechados:

coração

Círculo

Letra M

Quadrado

Triângulo

Dormentes

5. Lição de casa

Codifique o texto usando o código de César (avançar 1 letra)

Codifique as palavras.

Escreva letras codificadas um para o outro.

6. Trabalho prático “Codificação de números e símbolos”

I. Codificação de números usando o programa Calculadora.

Abra o programa Calculadora em sua área de trabalho.

Selecione uma visualização de engenharia (no menu principal - VIEW/Engenharia).

Mudando o método de codificação (Dec - decimal, Bin - binário), preencha a tabela.

Após preencher a tabela, feche a janela do programa.

Método de codificação decimal

150

Método de codificação binária

1011

10101010

II. Codificando caracteres no Internet Explorer

Abra o arquivo de nomeação em sua área de trabalho.

Se o texto não puder ser compreendido, anote com qual código ele está codificado (selecione VER/Codificação no menu principal) ____________________________

Altere o tipo de codificação para Cirílico (Dos). Posso ler? __________

Altere o tipo de codificação para cirílico (Windows). Posso ler? __________

Usando VIEW/Encoding/Additional, conte e anote o número de métodos de codificação - _______________.

Feche a janela do programa.

III. Codificando caracteres no programa Microsoft Word.

1. Abra o Microsoft Word em sua área de trabalho.
2. Utilizando o menu INSERT / Símbolos do menu principal, determine o código do símbolo e preencha a tabela.

Símbolo

Código (cirílico des.)

3. Feche a janela Inserir Símbolo.
4. Utilizando o pequeno teclado numérico e a tecla ALT, identifique os símbolos por código:

Símbolo

Código (DOS cirílico)

157

130

140

7. Reflexão.

Então, pessoal, por favor me contem o que vocês aprenderam na aula de hoje:

Que seja cinquain

Regras de escrita

1. Substantivo – codificação

2. Duas palavras - adjetivos

3. Três palavras - verbos

4. Quatro palavras (quatro palavras separadas, duas frases ou uma frase) - sua atitude pessoal em relação ao objeto

5. Uma palavra – sinônimo (conclusão, conclusão)

8. Resumindo a aula, avaliação – 1 min.

A representação interna de qualquer tipo de informação em um computador é binária.

· Pedaço - unidade mínima quantidades a informação é igual a um dígito binário.

O significado semântico de um bit pode ser representado como:

Selecionar uma resposta “sim” ou “não” à pergunta;

- “há sinal/sem sinal”;

Verdadeiro falso.

Um bit pode codificar dois objetos.

Um bit como unidade de informação é muito pequeno, então outra unidade de informação mais comum, derivada de um bit, é constantemente usada - um byte.

· Byte – a unidade mínima de leitura/escrita da memória do computador, igual a 8 bits:

1 Byte = 8 bits.

Neste caso, os bits são numerados da direita para a esquerda, começando no 0º dígito.

Um byte pode codificar 256 objetos ( 2 8 = 256 ), e cada um dos 256 objetos corresponderá a um dos 256 números binários de 8 dígitos.

1 quilobyte = 1 KB = 1 K = 1024 bytes.

1 megabyte = 1 MB = 1 M = 1024 KB.

1 gigabyte = 1 GB = 1 G = 1024 MB.

1 terabyte = 1 TB = 1 T = 1.024 GB.

Representação de diferentes tipos de informação em um computador

Tipos de informações processadas em um computador:

Numérico;

Texto,

Gráfico,

Som.

Independentemente da sua forma original, todas as informações num computador são representadas em forma numérica.

Codificando informações numéricas em um PC

Existem várias opções para representar números em um PC. Os números podem ser inteiros e fracionários, positivos e negativos.

Inteiros positivos De 0 a 255 podem ser representados diretamente no sistema numérico binário e ocuparão um byte na memória do computador.

	Código binário

Inteiros negativos são representados de uma maneira especial: o sinal de um número negativo geralmente é codificado como o bit mais significativo, zero é interpretado como mais, um como menos. Como um bit estará ocupado, inteiros na faixa de -127 a +127 podem ser codificados em um byte. Esta forma de representar números inteiros é chamada código direto .

Também existe uma maneira de codificar inteiros negativos em código reverso . Neste caso, os números positivos são iguais aos números positivos no código direto, e os números negativos são obtidos subtraindo o número positivo correspondente do número binário 1 0000 0000, por exemplo, o número -7 receberá o código 1111 1000. Grande inteiros de intervalo são representados em endereços de memória de dois e quatro bytes.

Os computadores usam duas formas de representação fracionário binário números :

na forma natural ou na forma de ponto fixo (período);

na forma normal ou de ponto flutuante (ponto).

Ponto fixo todos os números são representados como uma sequência de dígitos com uma casa decimal constante para todos os números, separando a parte inteira da parte fracionária.

Exemplo . Deixe um número ser apresentado na forma m:n, onde m é um número fixo de dígitos na parte inteira do número (antes da vírgula), n é um número fixo de dígitos na parte fracionária do número (depois a vírgula).

Por exemplo, m = 3, n = 6, então os números escritos nessa grade de bits têm a forma:

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

No entanto, esta representação é usada principalmente para números inteiros, pois se o resultado de qualquer operação ultrapassar os limites de tal grade de bits, cálculos adicionais tornam-se sem sentido.

ponto flutuante todos os números são representados como dois grupos de números. O primeiro grupo de números é chamado de mantissa, o segundo é o expoente. Além disso, o valor absoluto da mantissa deve ser menor que 1 e a ordem deve ser um número inteiro.

EM visão geral um número na forma de ponto flutuante pode ser representado como:

N =  Deputado  R

Onde M- mantissa do número (M < 1);

R- ordem numérica (r - inteiro);

P- a base do sistema numérico.

Exemplo . Os números do exemplo anterior são assim:

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

A forma normal de representação possui uma enorme variedade de exibição de números e é a base dos PCs modernos.

Além do sistema numérico binário, o sistema numérico binário-decimal também se generalizou. Neste sistema, todos os dígitos decimais são codificados separadamente em quatro dígitos binários e nesta forma são escritos sequencialmente, um após o outro.

Campo chamada de sequência de vários bits ou bytes.

O PC pode processar campos de comprimento constante e variável.

Campos de comprimento constante :

palavra - 2 bytes;

palavra dupla - 4 bytes;

palavra estendida - 8 bytes;

uma palavra tem 10 bytes de comprimento.

Os campos de comprimento variável podem ter qualquer tamanho de 0 a 256 bytes, mas devem ser múltiplos de um número inteiro de bytes.

1) Palavra dupla – 4 bytes = 32 bits

3) Uma palavra com 10 bytes de comprimento - 80 bits


	Ordem	mantissa

Neste caso, o campo S do sinal:

se S = 0, número  0

se S = 1, número< 0.

Alcoolismo

1 0 0

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Princípios gerais de codificação de informação em um computador. "Codificando informações em um computador"

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