Презентация "Кодирование информации"

Универсальность цифрового представления информации

Для передачи информации используется физический процесс, который может быть описан математической формулой и называется сигналом.

Именно сигналы различают по способу их представления как аналоговые и дискретные.

Аналоговый и дискретный способы представления информации

При аналоговом представлении информации величины могут принимать бесконечное множество значений.

При дискретном представлении информации величина может принимать конечное множество значений, при этом она изменяется скачкообразно.

Тема: Кодирование информации. Двоичное кодирование

Кодирование информации

Когда мы представляем информацию в разных формах

или преобразуем ее из одной формы в другую, мы

информацию кодируем.

Код — это система условных знаков для представления

информации.

Человек кодирует информацию с помощью языка.

Язык — это знаковая форма представления

информации.

Кодирование – преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, т.е. двоичный код.

Декодирование – преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную человеку.

Кодирование чисел

Система счисления — способ записи чисел с помощью набора специальных знаков, называемых цифрами.

Системы счисления

позиционные

непозиционные

1 бит кодирует 2 понятия или сообщения (0 или 1).

2 бита - 4 разных сообщения (11или 00 или 01 или 10).

3 бита - 8 разных сообщений.

4 бита - 16 сообщений и т.д.

Общая формула имеет вид: N = 2 m ,

где N — количество значений информации, m — количество бит.

Упражнение Заполните таблицу:

Количество

бит

Количество сообщений

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2 4 8

Пример: число 14А, 1В (16) :

1 4 А 1 В

0001 0100 1010 , 0001 1011 =

101001010, 00011011 (2)

43 2

• 21 2

1 20 10 2

1 10 5 2

0 4 2 2

1 2 1

0

Текстовая информация

Для обработки текстовой информации на компьютере необходимо представить её в двоичной знаковой системе.

Unicode — это «уникальный код для любого символа, независимо от платформы, независимо от программы, независимо от языка» .

Кодировка UTF-16

Кодировка UTF-8

Символы, входящие

в таблицу ASCII: 1 байт (8 бит)

Часто используемые символы: 2 байта (16 бит)

Символы, не входящие в таблицу ASCII: 2-4 байта (16-32 бит)

Редко используемые символы: 4 байта (32 бит)

Информационный объем сообщения

Информационный объём сообщения - количество бит (байт, килобайт, мегабайт и т. д.), необходимых для записи этого сообщения.

i – информационный вес символа

N – мощность алфавита (количество символов в алфавите)

K – количество символов в сообщении

I – информационный объём сообщения

N = 2 i

I = K x i

Задача:

Каков информационный объем сообщения

Я помню чудное мгновенье.

при условии что слова разделяются 1 пробелом, а информационный вес символа равен 8 бит (алфавит клавиатуры)?

Решение:

I = K x i ; где i = 8 бит = 1 байт (б)

K = 25;

I = 25 x 1 б = 25 б . Ответ: I = 25 б .

Решите самостоятельно :

1 . Для передачи сообщения использовалась кодировка Unicode ( N = 65536). Сообщение заняло 10 страниц, на каждой из которых 64 строки по 32 символа. Каков информационный объём сообщения? Ответ дать в килобайтах.

Ответ: 40

2. Количество информации в сообщении, содержащем 2048 символов, составляет 1/512 часть мегабайта.

Какова мощность алфавита, с помощью которого записано сообщение?

Ответ: 256

Дискретное представление графической информации

Изображение на экране монитора дискретно. Оно составляется из отдельных точек – пикселей.

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

В процессе дискретизации могут использоваться разные палитры.

Палитра ( N ) – количество цветов, которые могут быть использованы для воспроизведения изображения.

Глубина цвета ( i ) – количество бит, используемое для представления цвета при кодировании одного пикселя.

N = 2 i

I = K x i

Задача 1:

Определить количество цветов в 24-битовой палитре.

Решение:

N = 2 i

N = 2 24 = 16777216

Ответ: 16777216 цветов

Задача 2:

Какой объём на диске (в Мбайтах) будет занимать 16-цветное изображение размером 2048х1024 пикселей?

Решение:

N = 2 i

I = K x i

N = 2 i ; 16 =2 4 ; i = 4.

I = K x i = 2048 x1024 x 4 = 2 1 x2 10 x2 10 x2 2 =2 23 бит = 1Мб

Ответ: 1 Мб

Решите самостоятельно :

1 . Какой объём памяти (в Кбайтах) нужен для сохранения растрового изображения размером 64х256 пикселей при условии, что в изображении используется 4 цвета.

Ответ: 4 Кб

2. Скольких различных цветов могут быть пиксели растрового изображения, имеющего размер 1024х256 пикселей и занимающего на диске 160 килобайт?

Ответ: 32

Дискретное представление звуковой информации

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.

Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон.

Дискретное представление звуковой информации

Звуковая плата преобразует звук при входе в цифровую информацию путем измерения характеристики звука (период, амплитуда) несколько тысяч раз в секунду.

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации .

Дискретное представление звуковой информации

Частота дискретизации ( f ) – количество измерений уровня сигнала в единицу времени.

Частота дискретизации измеряется в герцах ( Гц ) и килогерцах ( кГц ). 1 кГц = 1000 Гц . Частота дискретизации, равная 100 Гц означает, что за одну секунду проводилось 100 измерений громкости звука.

Глубина кодирования или разрешение ( i ) - число разрядов, используемое для создания цифрового звука, -

Информационный объем звукозаписи

Размер цифрового аудиофайла (  I ) измеряется по формуле:

I = K x f x i x t    

I   – размер файла (в битах)

K  -  количество каналов записи (1 – моно, 2 – стерео)

f  – частота дискретизации (в герцах )

  i   – разрешение, т.е. число бит, используемых для хранения каждого измеренного значения;

  t  – продолжительность звукового фрагмента (в секундах).

Задача:

Определить размер (в байтах) цифрового моноаудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит.

Решение:

I = K x f x i x t    

I = 1 x 2205 0 x 8 x 10 =    1764000 бит = 220500 байт

Ответ: 220500 байт

Решите самостоятельно:

1 . Определите информационный объём стереоаудиофайла длительностью звучания 1 минута, если глубина кодирования 16 бит, а частота дискретизации 48 кГц.

Ответ: 11 Мб

2. Определить объем памяти для хранения цифрового моноаудиофайла, время звучания которого составляет две минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 бит.

Ответ: 10 Мб