Кодирование текстовой, графической и звуковой информации

Задачи урока:

Образовательные:

-  сформировать понятие кодирование и декодирование информации, знание способов кодировки.

Развивающие: сформировать умение кодировать и декодировать информацию, умение применять способы кодировки информации

Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса к предмету, формирование мировоззрения.

Тип урока: комбинированный

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор

План урока:

I. Орг этап

II.Проверка домашнего задания

III. Изучение нового материала

1. Кодирование текстовой информации
2.  Кодирование графической информации
3. Кодирование звука.

IV. Закрепление изученного материала

Решение задач на определение количества  кодированной информации

V. Итог урока

VI. Рефлексия

VII. Домашнее задание

Ход урока:

1. Орг этап
2. Проверка домашнего задания

Задание 5

1102₃ = 38₁₀

134₅ = 44₁₀

61₈ =49₁₀

А₁₆ =10.16 =160₁₀

Задание 6

102₁₀  В9₁₆ = 185₁₀

423₅ = 113₁₀

Изучение нового материала

1. Кодирование текстовой информации

Текстовая информация представляет собой набор символов некоторого языка.

Язык – знаковая система представления информации. Множество символов языка образуют алфавит.

Языки бывают естественными и формальными. Естественные языки сложились в процессе общения людей, другими словами, естественные языки – это языки национальных культур. Формальные языки возникли из необходимости введения специальных символов в различных областях науки. Например, язык музыки представляет собой ноты и нотный стан, язык математики – это цифры, арифметические действия, специальные знаки %, / и т.д., язык дорожных правил – это знаки, разметка, сигналы регулировщика и светофора и т.п.

Алфавит компьютерного языка состоит из 256 символов, причем под каждый символ отводится 8 ячеек памяти, другими словами, информационный вес каждого символа равен 8 бит=1 байт. Эти 256 символов включают заглавные и прописные буквы двух алфавитов, математические символы, специальные символы. Все символы упорядочены, каждому символу соответствует некоторое число от 0 до 255.

Таблица ASCII содержит коды первых 128 символов (0-127). (см.приложение)

Остальные позиции заняты символами кириллицы (русскими буквами) и символами псевдографики. Существует несколько таблиц кодировки кириллицы – КОИ 8, Windows 1251-1252 и др. Их отличие в том, что буквам сопоставляются различные коды.

2. Кодирование графической информации.

Растровое представление графической информации

2.1. Сообщение обучающегося по данной теме

2.2. При этом представлении изображение разбивается на мельчайшие элементы – пиксели.

Пиксель – минимальный участок изображения, которому можно независимым образом задать цвет. Палитра – множество цветов, используемых в изображении (весь набор красок). Все множество пикселей образуют растр. Растр – это прямоугольная сетка пикселей на экране.

Стандартные размеры растра 800х 600, 1024х 768 и др. Это значит, что по горизонтали на экране монитора умещается 1024 (М) пикселя, а по вертикали 768 (N) пикселей. Тогда общее количество пикселей может быть посчитано как K=MN.

Разрешающей способностью изображения называется отношение числа пикселей на единичный участок изображения. Единица измерения разрешающей способности – dpi (пикселей на дюйм).

Использую известную формулу 2ⁱ=N, где N – мощность алфавита (число цветов в палитре), можно посчитать, сколько бит информации содержит каждый символ (в нашем случае пиксель). Общий объем изображения можно вычислить по формуле V=KI, где K=mn.

Пример 1. Палитра состоит из 65536 цветов (N). Изображение состоит из 64х 32 пикселя. Какой объем изображения в Кбайтах?

Решение: В палитре 65536 цветов. Значит, 2ⁱ=65536, откуда i=16 бит. Это значит, что каждый пиксель изображения «весит» 16 бит.

Пример 2. Известно, что объем изображения, записанного в 256-цветной палитре (N), равен 0,5 Кб (V). Каким количеством бит кодируется каждый пиксель (i)? Из скольки пикселей состоит изображение? Какой объем будет у изображения размером 128*64 пикселя (K)?

Решение: Палитра состоит из 256 цветов (N). Значит, под каждый пиксель отводится 2ⁱ=256, т.е. i=8 бит.

Объем изображения равен 0,5 Кбайт = 0,5^. 2¹³ бит. V=KI , значит,

 K=V/I=0.5_. 2¹³/8=0.5^. 2¹³/2³=2^-1+13-3=2⁹=512 пикселей. Изображение состоит из 512 пикселей.

Объем изображения равен 8Кбайт.

3. Кодирование звуковой информации

3.1. Сообщение обучающегося по данной теме

3.2. С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возмож­ность работать со звуковой информацией. Каждый компьютер, имеющий звуковую плату, микрофон и колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить звуковую информацию. С помощью специальных про­граммных средств (редакторов аудиофайлов) открываются широкие возможности по созданию, редактированию и прослушиванию звуковых файлов. Создаются программы распознавания речи и появляется возможность управления компьютером при помощи голоса.

Звуковой сигнал - это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компью­тер мог обрабатывать непрерывный звуковой сигнал, он должен быть дистретизирован, т.е. превращен в последовательность электрических им­пульсов (двоичных нулей и единиц).

При двоичном кодировании непрерывного звукового  сигнала он заменяется серией его отдельных выборок — отсчетов.

Современные звуковые карты могут обеспечить кодирование 65536 различных уровней сигнала или состояний.

Таким образом, современные звуковые карты обеспечивают 16-битное кодирование звука. При каждой выборке значению амплитуды звукового сигнала присваивается 16-битный код.

Количество выборок в секунду может быть в диапазоне от 8000 до 48000, т.е. частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 Кгц. При частоте 8 Кгц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 Кгц - качеству звучания аудио-CD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стерео-режимы.

Можно оценить информационный объем моном аудио файла длительно­стью звучания 1 секунду при среднем качестве звука (16 бит, 24 Кгц). Для этого количество бит на одну выборку необходимо умножить на количе­ство выборок в 1 секунду:

16 бит^.  24000 = 384000 бит = 48000 байт или 47 Кбайт

4. Закрепление изученного материала

1. Декодируйте следующие тексты, используя таблицу  ASCII.

А) 192 235 227 238 240 232 242 236

Б) 193 235 238 234 45 241 245 229 236 224

2. Какой объем видеопамяти необходим для хранения четырех страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 х  480 точек, а используемых цветов – 32?

Решение:

1. N= 2ⁱ, 32==2ⁱ I=5  бит – глубина цвета
2. 640^. 480^.5^.4 =6144000 = 750 Кбайт

3. Какой объем видеопамяти необходим для хранения двух страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 на 480 точек, а глубина цвета равна 24?

Решение: 60 ^. 480^.  24^. 2 =14745600 бит = 1800 кбайт

4. Определите объем памяти для хранения моноаудиофайла, время звучания которого составляет пять минут при частоте дискретизации 44 кГц и глубине кодирования 16 бит

Решение: V=M I t =44000^.16^.5 = 430 Кбайт

5. Какой должна быть частота дискретизации и глубина кодирования для записи звуковой информации длительностью 2 минуты, если в распоряжении пользователя имеется память объемом 5,1 Мб?

Решение: MI =V/t  MI = 5,1^. 1024^. 1024 ^. 8 /2/60 =356515 (гц бит)

5. Итог урока

- Как представлена текстовая информация в компьютере? Графическая информация? Звуковая информация?

6. Рефлексия

Выставляются оценки за урок. Оцените свою работу на уроке. Выберете смайлик.:

7. Домашнее задание

 п. 1.5. задания 3;1

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Мало-Каменская средняя общеобразовательная школа»

Большесолдатского района Курской области

Методическая разработка урока по информатике

«Кодирование текстовой, графической и звуковой информации»

для обучающихся 10 класса

Тип урока: комбинированный

Учитель информатики Распопова С.В.

2012г.

Цель урока:

Ознакомление обучающихся с  кодированием текстовой, графической и звуковой информации.

Задачи урока:

Образовательные:

- сформировать понятие кодирование и декодирование информации, знание способов кодировки.

Развивающие: сформировать умение кодировать и декодировать информацию, умение применять способы кодировки информации

Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса к предмету, формирование мировоззрения.

Тип урока: комбинированный

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор

План урока:

I. Орг этап

II.Проверка домашнего задания

III. Изучение нового материала

1. Кодирование текстовой информации

2. Кодирование графической информации

3. Кодирование звука.

IV. Закрепление изученного материала

Решение задач на определение количества кодированной информации

V. Итог урока

VI. Рефлексия

VII. Домашнее задание

Ход урока:

1. Орг этап

2. Проверка домашнего задания

Задание 5 1102₃ = 38₁₀

134₅ = 44₁₀

61₈ =49₁₀

А₁₆ =10.16 =160₁₀

Задание 6 102₁₀ В9₁₆ = 185₁₀

423₅ = 113₁₀

1. Изучение нового материала

1. Кодирование текстовой информации

Текстовая информация представляет собой набор символов некоторого языка.

Язык – знаковая система представления информации. Множество символов языка образуют алфавит.

Языки бывают естественными и формальными. Естественные языки сложились в процессе общения людей, другими словами, естественные языки – это языки национальных культур. Формальные языки возникли из необходимости введения специальных символов в различных областях науки. Например, язык музыки представляет собой ноты и нотный стан, язык математики – это цифры, арифметические действия, специальные знаки %, / и т.д., язык дорожных правил – это знаки, разметка, сигналы регулировщика и светофора и т.п.

Алфавит компьютерного языка состоит из 256 символов, причем под каждый символ отводится 8 ячеек памяти, другими словами, информационный вес каждого символа равен 8 бит=1 байт. Эти 256 символов включают заглавные и прописные буквы двух алфавитов, математические символы, специальные символы. Все символы упорядочены, каждому символу соответствует некоторое число от 0 до 255.

Таблица ASCII содержит коды первых 128 символов (0-127). (см.приложение)

Остальные позиции заняты символами кириллицы (русскими буквами) и символами псевдографики. Существует несколько таблиц кодировки кириллицы – КОИ 8, Windows 1251-1252 и др. Их отличие в том, что буквам сопоставляются различные коды.

2. Кодирование графической информации.

Растровое представление графической информации

2.1. Сообщение обучающегося по данной теме

2.2. При этом представлении изображение разбивается на мельчайшие элементы – пиксели.

Пиксель – минимальный участок изображения, которому можно независимым образом задать цвет.

Палитра – множество цветов, используемых в изображении (весь набор красок).

Все множество пикселей образуют растр.

Растр – это прямоугольная сетка пикселей на экране.

Стандартные размеры растра 800600, 1024768 и др. Это значит, что по горизонтали на экране монитора умещается 1024 (М) пикселя, а по вертикали 768 (N) пикселей. Тогда общее количество пикселей может быть посчитано как K=MN.

Разрешающей способностью изображения называется отношение числа пикселей на единичный участок изображения. Единица измерения разрешающей способности – dpi (пикселей на дюйм).

Использую известную формулу 2ⁱ=N, где N – мощность алфавита (число цветов в палитре), можно посчитать, сколько бит информации содержит каждый символ (в нашем случае пиксель). Общий объем изображения можно вычислить по формуле V=KI, где K=mn.

Пример 1. Палитра состоит из 65536 цветов (N). Изображение состоит из 6432 пикселя. Какой объем изображения в Кбайтах?

Решение: В палитре 65536 цветов. Значит, 2ⁱ=65536, откуда i=16 бит. Это значит, что каждый пиксель изображения «весит» 16 бит.

Если известно, что изображение имеет размер 64*32 пикселя, то можно узнать размер (объем) изображения:

V=Ki=643216=2⁶2524=2⁶⁺⁵⁺⁴=2¹⁵ бит = 2¹⁵/2¹³=2^15-13=2²=4 Кбайт

Пример 2. Известно, что объем изображения, записанного в 256-цветной палитре (N), равен 0,5 Кб (V). Каким количеством бит кодируется каждый пиксель (i)? Из скольки пикселей состоит изображение? Какой объем будет у изображения размером 128*64 пикселя (K)?

Решение: Палитра состоит из 256 цветов (N). Значит, под каждый пиксель отводится 2ⁱ=256, т.е. i=8 бит.

Объем изображения равен 0,5 Кбайт = 0,52¹³ бит. V=KI , значит,

K=V/I=0.52¹³/8=0.5 2¹³/2³=2^-1+13-3=2⁹=512 пикселей. Изображение состоит из 512 пикселей.

Объем изображения размером 12864 пикселя равен V=Ki=mni=128648=27262³=2⁷⁺⁶⁺³=2¹⁶ бит = 2^16-3-10 =2³ Кбайт = 8Кбайт.

3. Кодирование звуковой информации

3.1. Сообщение обучающегося по данной теме

3.2. С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возмож­ность работать со звуковой информацией. Каждый компьютер, имеющий звуковую плату, микрофон и колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить звуковую информацию. С помощью специальных про­граммных средств (редакторов аудиофайлов) открываются широкие возможности по созданию, редактированию и прослушиванию звуковых файлов. Создаются программы распознавания речи и появляется возможность управления компьютером при помощи голоса.

Звуковой сигнал - это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компью­тер мог обрабатывать непрерывный звуковой сигнал, он должен быть дистретизирован, т.е. превращен в последовательность электрических им­пульсов (двоичных нулей и единиц).

При двоичном кодировании непрерывного звукового  сигнала он заменяется серией его отдельных выборок — отсчетов.

Современные звуковые карты могут обеспечить кодирование 65536 различных уровней сигнала или состояний. Для определения количества бит, необходимых для кодирования, решим показательное уравнение:

Таким образом, современные звуковые карты обеспечивают 16-битное кодирование звука. При каждой выборке значению амплитуды звукового сигнала присваивается 16-битный код.

Количество выборок в секунду может быть в диапазоне от 8000 до 48000, т.е. частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 Кгц. При частоте 8 Кгц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 Кгц - качеству звучания аудио-CD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стерео-режимы.

Можно оценить информационный объем моном аудио файла длительно­стью звучания 1 секунду при среднем качестве звука (16 бит, 24 Кгц). Для этого количество бит на одну выборку необходимо умножить на количе­ство выборок в 1 секунду:

16 бит 24000 = 384000 бит = 48000 байт или 47 Кбайт

1. Закрепление изученного материала

1. Декодируйте следующие тексты, используя таблицу ASCII.

А) 192 235 227 238 240 232 242 236

Б) 193 235 238 234 45 241 245 229 236 224

2. Какой объем видеопамяти необходим для хранения четырех страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 480 точек, а используемых цветов – 32?

Решение:

1. N= 2ⁱ, 32==2ⁱ I=5 бит – глубина цвета

2. 640  480 5 4 =6144000 = 750 Кбайт

3. Какой объем видеопамяти необходим для хранения двух страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 на 480 точек, а глубина цвета равна 24?

Решение: 60  480 24 2 =14745600 бит = 1800 кбайт

4. Определите объем памяти для хранения моноаудиофайла, время звучания которого составляет пять минут при частоте дискретизации 44 кГц и глубине кодирования 16 бит

Решение: V=M I t =44000 16 5 = 430 Кбайт

5. Какой должна быть частота дискретизации и глубина кодирования для записи звуковой информации длительностью 2 минуты, если в распоряжении пользователя имеется память объемом 5,1 Мб?

Решение: MI =V/t MI = 5,1 1024 1024 8 /2/60 =356515 (гц бит)

1. Итог урока

- Как представлена текстовая информация в компьютере? Графическая информация? Звуковая информация?

1. Рефлексия

Выставляются оценки за урок. Оцените свою работу на уроке. Выберете смайлик:

- те, кто считает, что хорошо понял тему и поработал на уроке.

- те, кто считает, что недостаточно хорошо понял тему, поработал на уроке.

– те, кто считает, что ему еще нужно работать над данной темой.

1. Домашнее задание

п. 1.5. задания 3;1

5