Кодирование и измерение информации

Тема: "Кодирование и измерение информации".

Цель работы: 

Получение практических навыков в кодировании и измерении текстовой, графической и звуковой информации.

Количество часов на выполнение работы

Продолжительность выполнения данной практической работы составляет 2 академических часа.

Оборудование

• тетрадь;

• ручка (карандаш);

• калькулятор.

Краткие теоретические сведения

Современный компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию. Все эти виды информации в компьютере представлены в двоичном коде, т. е. используется алфавит мощностью два (всего два символа 0 и 1). Связано это с тем, что удобно представлять информацию в виде последовательности электрических импульсов: импульс отсутствует (0), импульс есть (1). Такое кодирование принято называть двоичным, а сами логические последовательности нулей и единиц - машинным языком.

Единица измерения информации называется бит (bit) – сокращение от английских слов binary digit, что означает двоичная цифра.

Виды информации:

• числовая;

• текстовая;

• графическая;

• звуковая;

• видео.

Исторически получилось так, что человек использует в быту десятичную систему счисления. Но это не значит, что не существует других систем счисления. Их существует огромное количество. Часть из них уже давно не используется, а часть находится в применении параллельно с десятичной. Для кодирования чисел в компьютере используется двоичная система счисления. Существуют специальные правила перевода чисел из двоичной системы счисления в десятичную и обратно.

Для кодирования текстовой информации в компьютере используются специальные таблицы кодировки. Каждому символу алфавита ставится в соответствие его порядковый номер, который потом переводится в двоичную систему счисления и в таком виде запоминается компьютером. Всего на клавиатуре существует 256 различных символов (большие и маленькие буквы латинского и русского алфавитов, цифры, специальные символы, знаки пунктуации). Поэтому для кодирования одной буквы необходимо 8 бит (2⁸ = 256). 1 буква = 8 бит = 1 байт.

Изображение является непрерывным сигналом. Чтобы перевести его в двоичный код необходимо разбить изображение на отдельные точки. Каждая точка имеет свой цвет, который можно закодировать двоичным кодом. Записав код каждой точки, мы получим код всего изображения.

Качество изображения определяется разрешающей способностью экрана и глубиной цвета. Число цветов (К), воспроизводимых на экране дисплея, зависти от числа бит (N), отводимых в видеопамяти под каждый пиксел: K=2^N. Для получения богатой палитры цветов базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности. Один бит видеопамяти занимает информация об одном пикселе на черно-белом экране (без полутонов). Величину N называют битовой глубиной.

Страница  раздел видеопамяти, вмещающий информацию об одном образе экрана (одной "картинке" на экране). В видеопамяти одновременно могут размещаться несколько страниц. Если на экране с разрешающей способностью 800 х 600 высвечиваются только двухцветные изображения, то битовая глубина двухцветного изображения равна 1, а объем видеопамяти на одну страницу изображения равен 800 * 600 * 1 = 480000 бит = 60000 байт. Для хранения двух страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 х 350 пикселей, а количество используемых цветов — 16 будет таким: 640 * 350 * 4 * 2 = 1792000 бит = 218,75 Кбайт. Количество используемых цветов - 16, это 2⁴, значит, битовая глубина цвета равна 4.

Рисунок 1 - Кодирование графической информации

Звук представляет собой гармонические колебания в определенном диапазоне частот, распространяющихся в определенной среде. Сигналы, несущие звук, являются аналоговыми (непрерывными). Поэтому для представления звука двоичным кодом нужно преобразовать аналоговый сигнал в дискретный (двоичный). Выполняют это преобразование специальные устройства.

Рисунок 2 – Кодирование звуковой информации

В информатике часто используется величина, называемая байтом (byte) и равная 8 битам. И если бит позволяет выбрать один вариант из двух возможных, то байт, соответственно, 1 из 256 (2⁸). Наряду с байтами для измерения количества информации используются более крупные единицы:

1 байт = 8 бит

1 Кбайт = 1024 байт

1 Мбайт = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт

1 Гбайт = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт

1 Тбайт = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт

Задания по практической работе

1. На жестком диске хранится документ, размер которого 111Кб. Определите количество страниц в документе, если в каждой строке помещается 52 символа, а максимальное количество строк на листе равно 85.

2. Растровый файл из 3200 цветов имеет объем 525Кб. Какой размер имеет рисунок в пикселях?

3. Ноутбуком, имеющим звуковую карту с разрядностью регистра 16 бит, записан стерео аудио файл длительностью 3,2 минуты. Найти частоту дискретизации (в кГц), если файл имеет размер 26,66Мб.

4. В брошюре 20 страниц. На трёх страницах расположены четыре картинки, а на остальных текст. Формат брошюры позволяет уместить 35 строк на странице и 65 символов в строке. Вычислить информационный объем брошюры (в МБайтах), если одна черно-белая картинка имеет 920х400 пикселей, две картинки имеют 1024х512 пикселей (15 и 140 цветов) и еще одна картинка – 450х680 пикселей состоит из 42000 цветов.

Контрольные вопросы

1. Что такое кодирование? Приведите примеры кодирования из жизни.

2. Что является основной единицей представления информации в ЭВМ?

3. Как кодируются различные виды информации в ЭВМ?

4. С помощью каких единиц измеряют информацию?