Каково место кодирования среди процессов обработки информации кратко

Обновлено: 30.06.2024

Таким образом, любая информация в памяти компьютера представляется в виде последовательности битов, каждый из которых находится в одном из допустимых состояний.

При использовании одного бита можно представить в памяти компьютера только два различных символа. Одному из них будет сопоставлен двоичный код — ноль, а второму — единица.

Если мы увеличим длину кодовой комбинации символа до двух цифр, то получим следующие коды: 00, 01, 10, 11. Таким образом, в памяти компьютера можно будет представить четыре различных символа. При последовательном наращивании длины двоичной кодовой комбинации увеличивается количество символов, которые могут быть закодированы. Кодом длиной в три символа представляются 8 различных символов (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111) и т. д.

Текстовая информация состоит из букв, цифр, знаков препинания, специальных символов, таких, как пробел, символ перевода строки и др. Для кодирования текстовой информации в компьютере используются равномерные коды. В случае, когда код каждого символа занимает в памяти компьютера 1 байт, или 8 бит, общее количество символов, которые можно закодировать, равно 2 8 = 256. Если кодовое слово состоит из двух байтов, можно закодировать 2 16 = 65 536 символов.

Существуют стандартные таблицы кодов. Они могут использовать один или два байта для кодирования одного символа.

Первая половина кодовой таблицы содержит стандартные символы ASCII (символы с кодами 0 — 127), они одинаковые во всех странах.

Коды в таблице записаны в шестнадцатеричной системе счисления, как принято в информатике. Код символа А, например, 41₁₆ = 65₁₀. Таблицу кодов не надо запоминать, но следует помнить последовательность символов:

знаки препинания и арифметических операций;
цифры от 0 до 9;
прописные символы латинского алфавита;
строчные символы латинского алфавита.

Вторая часть кодовой таблицы (символы с кодами 128 — 255) называют расширенными кодами ASCII. В расширенные коды ASCII включают символы национальных алфавитов, например символы кириллицы. Но даже с учётом этих дополнительных знаков алфавиты многих языков не удаётся охватить при помощи 256 знаков. По этой причине существуют различные варианты кодировки ASCII, включающие символы разных языков.

Отсутствие согласованных стандартов привело к появлению различных кодовых таблиц (вернее, различных вторых частей кодовых таблиц) для кодирования символов кириллицы, среди которых

международный стандарт ISO 8859;
кодовая таблица фирмы Microsoft CP-1251 (кодировка Windows);
кодовая таблица, применяемая в ОС Unix KOI8R и др.

По этой причине тексты на русском языке, набранные с использованием одной кодовой таблицы, невозможно прочитать при использовании другой кодовой таблицы.

В настоящее время в компьютерах широко применяется стандарт кодирования Unicode (Юникод), в котором для кодирования одного символа отводятся один байт, два байта или четыре байта. Первые 128 символов Юникода совпадают с символами ASCII. Остальная часть кодовой таблицы включает символы, используемые в основных языках мира.

Изображение на экране монитора формируется набором экранных точек —пикселей. Каждая экранная точка имеет свой цвет. Картинка на экране — это отображение информации из памяти компьютера.

Первые мониторы были монохромными. Точка на экране монохромного монитора может быть только светлой (белой) или тёмной (чёрной). Для кодирования цвета пикселя используется один бит памяти, значение 1 соответствует белому цвету, 0 — чёрному. Подобные экраны используются в недорогих сотовых телефонах, системах видеонаблюдения и других устройствах.

Каждый пиксель современного дисплея определяется компонентами трёх основных цветов: красного (Red, R), зелёного (Green, G) и синего (Blue, B). В памяти необходимо сохранять информацию о состоянии каждой точки изображения, т. е. о состоянии каждой из её трёх составляющих. Управление яркостью каждой составляющей позволяет влиять на цвет экранной точки.

Цветовой моделью называется правило представления цвета в виде наборов чисел (обычно трёх-четырёх). В компьютерной графике используется несколько видов цветовых моделей.

Рассмотрим цветовую модель, связанную с представлением пикселя составляющими красного, зелёного и синего цветов. Она называется RGB(Red-Green-Blue)-моделью.

В RGB-модели происходит сложение цветов и добавление их к чёрному цвету экрана, поэтому она называется аддитивной (additive). Разные цвета образуются смешиванием трёх основных цветов в разных пропорциях, т. е. с разными яркостями.

Глубина цвета (color depth) — это число бит, используемых для представления каждого пикселя изображения.

В модели RGB каждый цвет может кодироваться тремя байтами (режимTrueColor). Каждый байт отвечает за яркость красной, зеленой и синей составляющей пикселя соответственно. Таким образом, глубина цвета в режиме TrueColor составляет 24 бита. Изображения, пиксели которых закодированы таким способом, называются 24-битными изображениями.

Если изменять интенсивность каждого цвета для смешанных цветов, например задать цвет 127.127.0, то мы получим на экране болотный цвет, а не более тёмный оттенок жёлтого цвета, как можно было ожидать. Это связано с тем, что человеческий глаз более чувствителен к зелёному цвету. Чем ниже интенсивности составляющих, тем темнее цвет на экране. И наоборот — чем выше интенсивности цветов, тем светлее оттенки.

Модель CMY является субтрактивной (основанной на вычитании) цветовой моделью. Краситель, нанесённый на белую бумагу, вычитает часть спектра из падающего белого света. Например, на поверхность бумаги нанесли жёлтый (Yellow) краситель. Теперь синий свет, падающий на бумагу, полностью поглощается. Таким образом, жёлтый носитель вычитает синий свет из падающего белого.

При смешении двух субтрактивных составляющих результирующий цвет затемняется, а при смешении всех трёх должен получиться чёрный цвет. Но при использовании реальных полиграфических красок получается не чёрный, а неопределённый тёмный цвет. Поэтому к трём основным цветам CMY-модели добавляют чёрный (Black) и получают новую цветовую модель CMYK.

Количество различных цветов K и количество битов для их кодирования (глубина цвета) L связаны формулой K = 2 L . При L = 24 бита можно закодировать 2 24 = 16 777 216 различных цветов.

Если известно разрешение экрана (количество точек по горизонтали и вертикали) и глубина цвета, можно определить объём видеопамяти для хранения одного кадра (одной страницы) изображения. Например, при разрешении экрана 640 × 480 и использовании 24 бит на точку объём видеопамяти равен 640 ∙ 480 ∙ 24 = 7 372 800 бит = 900 Кбайт.

Все компьютерные изображения делятся на два больших класса — растровые и векторные. Различие между ними определяет способ хранения изображений в памяти компьютера.

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем громче звук; чем больше частота сигнала (число колебаний в секунду), тем выше тон.

В настоящее время существует два основных способа записи звука —аналоговый (непрерывный) и цифровой (дискретный). Виниловая пластинка является примером аналогового хранения звуковой информации, так как звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно. Компакт-диски являются примером цифрового хранения звуковой информации, так как звуковая дорожка компакт-диска содержит участки с различной отражающей способностью.

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный сигнал должен быть превращён в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц). В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его дискретизация по времени. Дискретизация — это преобразование непрерывных сигналов в набор дискретных значений, каждому из которых присваивается число — кодовое слово.

Для дискретизации надо несколько раз в секунду измерять величину аналогового сигнала и кодировать её, например, с помощью 256 значений.

Фактически плоскость, на которой изображён непрерывный сигнал, разбивается вертикальными и горизонтальными линиями (см. рис. 11б), и считается, что график проходит строго через узлы полученной сетки, непрерывная плавная линия заменяется ломаной.

Дискретизация по времени соответствует разбиению вертикальными линиями. Она характеризуется частотой дискретизации. Частота дискретизации звукового компакт-диска 44,1 кГц, DVD — примерно 96 кГц. Это значит, что величина аналогового сигнала измеряется 44 100 и 96 000 раз в секунду соответственно. Если кодируется стереозвук, отдельно кодируются два канала.

Горизонтальное разбиение также важно: чем меньше расстояние между горизонтальными линиями сетки, тем качественнее будет цифровой звук. Количество линий сетки определяет количество уровней звука, поэтому горизонтальное разбиение называется квантованием по уровню. Для кодирования полученных значений уровней используют двоичные числа. Количество используемых для кодирования бит называется глубиной звука. Если глубина звука 8 бит или 16 бит, можно закодировать соответственно 2 8 = 256 уровней или 2 16 = 65 536 уровней сигналов. Это значит, что интервал от нулевого до максимального напряжения аналогового сигнала разбивается на 256 или 65 536 уровней, что соответствует количеству высот звука (тонов).

Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность звуковых импульсов различной амплитуды производится с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), размещённого на звуковой плате.

С помощью специальных программных средств (редакторов звукозаписей) открываются широкие возможности по созданию, редактированию и прослушиванию звуковых файлов. Но, как видно из примера, звуковые файлы занимают очень много места в памяти. Поэтому используются методы сжатия звуковых файлов. Качество музыки после сжатия несколько ухудшается, но это практически незаметно, так как при разработке алгоритмов сжатия учитываются законы восприятия музыки человеком.

Составить ребус для одного из следующих слов: информация, кодирование, хранение, передача, обработка.

Количество информации о том, из каких городов приедут на соревнования по паркуру, равно 5. из скольких городов приедут участники соревнований? 1) 5; 2) 16; 3) 31; 4) 32

2. Каково место кодирования среди процессов обработки информации? 3. Что называется знаком, абстракт.

1.Что такое кодирование информации в общем смысле?
2.Каково место кодирования среди процессов обработки информации?
3.Что называется знаком, абстрактным алфавитом? Приведите примеры.
4.Что такое код? Приведите примеры кодирования и декодирования.
5.Какие коды называются двоичными? Приведите примеры.
6.Какой код используется для кодирования букв латинского алфавита в компьютере?
7.Какие коды используются в вычислительной технике для кодирования букв русского алфавита?
8.Пояснить принцип действия дополнительного кода.
9.Как получить прямой и дополнительный коды целого числа?
10.Как представляются целые числа в памяти компьютера?
11.Что такое и как получается нормальное представление числа?
12.Как представляются действительные числа в памяти компьютера?
13.Пояснить систему кодирования цвета RGB.
14.Что такое битовая глубина изображения?
15.От чего зависит качество графического изображения?
16.Как кодируется графическая информация, если изображение черно-белое? цветное?
17.Принцип преобразования звука в двоичный код.
18.На что влияет разрядность регистра аудиоадаптера?
19.Что такое частота дискретизации?
20.От чего зависит размер звукового файла?

1.Привести таблицы истинности для любой логической функции.
2.Привести и доказать с помощью таблиц истинности справедливость законов булевой алгебры.
3.Как строится таблиц истинности для логического выражения?
4.Для чего необходимо проводить минимизацию логических выражений?
5.Что такое карта Карно?
6.Пояснить, как проводится минимизация логических выражений с использованием карты Карно?
7.Что такое логический элемент?
8.Какими общими свойствами и параметрами характеризуются логические элементы?
9.Приведите обозначения основных логических элементов, которые используются на схемах.
10.Что такое комбинационная схема?
11.Перечислите способы синтеза комбинационных схем.
12.Пояснить, как синтезируется комбинационная схема с применением карты Карно.

1.Зачем в математике потребовалось формализовать понятие алгоритма?
2.Какие подходы к уточнению понятия алгоритма существуют?
3.Какова формулировка тезиса Черча-Тьюринга? Что он означает?
4.Какова формулировка и роль сильного тезиса Черча-Тьюринга? Что он определяет?
5.Какие бывают классы сложности вычислительных задач? Что они определяют?
6.Каково устройство абстрактной машины Тьюринга? Каковы выполняемые ей действия?
7.Как описывается машина Тьюринга? Приведите примеры схем машин Тьюринга.
8.Что называется композицией машин Тьюринга?
9.Что называется итерацией машины Тьюринга?
10.Формальное описание задачи для машины Тьюринга.
11.Формальное определение машины Тьюригна.
12.Формальное определение конфигурации машины Тьюринга.
13.Как называется и как определяется язык, который распознается машиной Тьюринга.
14.Как называется и как определяется язык, который принимается машиной Тьюринга.

1.Определение алгоритма.
2.Свойства алгоритма.
3.Способы записи алгоритма.
4.Почему и какие алгоритмы удобно записывать на языке блок-схем?
5.Какие алгоритмические структуры используются в структурном программировании?
6.Привести обозначения на языке блок-схем и пояснить работу базовых алгоритмических структур.
7.Что такое и для чего предназначены формальные языки?
8.Какие понятия связаны с любым языком?
9.На какие виды делится информация, циркулирующая в компьютере?
10.Пояснить, чем различается внешнее и внутреннее представление данных.
11.Пояснитьконцепцию типов данных.
12.Что такое исполнитель алгоритма?
13.Что характеризует исполнителя алгоритма?
14. Составить блок-схему для реализации задачи, аналогичной по сложности задачам лабораторной работы.

В процессе обмена информацией часто приходится производить операции кодирования и декодирования информации. При вводе знака алфавита в компьютер путем нажатия соответствующей клавиши на клавиатуре выполняется его кодирование, т. е. преобразование в компьютерный код. При выводе знака на экран монитора или принтер происходит обратный процесс — декодирование, когда из компьютерного кода знак преобразуется в графическое изображение.

Кодирование изображений и звука. Информация, в том числе графическая и звуковая, может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения

изменяются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно.

Примером аналогового представления графической информации может служить, скажем, живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, а дискретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета.

Графическая и звуковая информация из аналоговой формы в дискретную преобразуется путем дискретизации, т. е. разбиения непрерывного графического изображения и непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, т. е. присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Дискретизация — это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений, каждому из которых присваивается значение его кода.

Кодирование символьной информации

Один байт может иметь 2 8 = 256 числовых кодов. Этого достаточно, чтобы ими закодировать заглавные и строчные символы латинского алфавита и кириллицы, знаки и специальные символы. Существует несколько стандартов кодирования символов, в которых один символ кодируется одним байтом. Наиболее распространенные приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Кодирования ASCII (32.. 127) и Windows 1251(128..255)

В системе кодировок коды с 0 по 31 отведены под управляющие символы, они невидимы на экране в текстовом режиме (видимы только при специальных режимах). Например, код 9 (Tab), если он встречается в строке, выводит следующий за ним символ в позицию правой ближней метки, код 8 - сдвигает курсор влево на одну позицию, удаляя из нее символ, код 27 - отменяет происходящую операцию, код 13 - переводит курсор на следующую строку, а в сочетании с кодом 10 устанавливает курсор в начало следующей новой строки.

Коды с 48 по 57 отведены под символы цифр. Код любой цифры равен 48 + цифра.

В приведенном стандарте символы алфавитов упорядочены по возрастанию, и можно заметить, что латинские заглавные буквы начинаются с кода 65, латинские строчные - с кода 97, русские заглавные

буквы начинаются с кода 160, строчные - с кода 192 (разница между кодами одного символа строчного и заглавного регистра равна 32).

Над текстом, представляющим собой последовательность символов можно производить различные операции: вычислять длину строки (количество символов, включая управляющие и невидимые, например, пробел), сравнивать их коды (посимвольно с начала строки), анализировать, используя логические операции (И- логическое умножение, ИЛИ - логическое сложение, НЕ - логическое отрицание) .

Пусть есть строка символов: Зри в корень! . Анализ строки:

Длина строки равна 13 символам. ,

Коды символов, которые будут записаны в памяти машины, следующие:

199 240 232 32 226 32 234 238 240 229 237 252 33.

Если это выражение в тексте представляет собой строку, то к этим числовым кодам символов добавляются управляющие коды перевода и начала строки, т.е. 13 и 10. Сравнение двух слов в строке: Зри и корень: 199 240 232 и 234 238 240 229 237 252.

Приведем еще пример: пусть

Х= "Объем", У= "Информация" , тогда

Задания и порядок их выполнения

"Потемкинские деревни." 6) "Любви все возрасты покорны."
"Посеять зубы дракона." 7) "Камень преткновения."
"Что и требовалось доказать." 8) "Небо в алмазах. "
"Распалась связь времен." 9) "Патронов не жалеть!"
"Народ безмолвствует. " 10) "О времена! О нравы!"

"Благослови, поэт! В тиши парнасской сени Я с трепетом склонил пред музами колени. "
"Мой жребий вынул Феб, и лира мой удел. Страшусь, неопытный, бесславного паденья. "
"С небес уже скатилась ночи тень, Войта заря, сияётбледный день. "
"Я говорил: в отечестве моем

"Любви, надежды; тихой славы недолго тешил нас обман, Исчезли юные забавы, как сон, как утренний туман; "
"Пока свободою горим, пока сердца для чести живы, Мой друг, отчизне посвятим души прекрасные порывы!"
"Я здесь от суетных оков освобожденный, Учуся в истине блаженство находить. "
"С тех пор не целую прелестных очей, С тех пор я не знаю веселых ночей. "
"Я пережил свои желанья, я разлюбил свои мечты; Остались мне одни страданья, плоды сердечной пустоты. "
"Вуединении мой своенравный гений Познал и тихий труд, и жажду размышлений. "

"Темп" ? "темпы"
"ключ" ? "Ключи"
"АЛГОРИТМ" ? "алгоритм"
"форма" ? "телевидение" 5) "56" ? "1127" ,

"Реальность" ? "Реалии"
"квадрат" ? "КВАДРАТ" 8) "345" ? "80"

1) 196 206 202 211204 197 205 210

2) 199 192 207 208 206 209

3) 192 208 195 211204 197 205 210

4) 194 203 206 198 197 205 200 197

5) 199 192 217 200210 192

6) 193 192 203 192 205 209

7) 209 210 206 203 193 197 214

8) 199 192 195 208 211 199 202 192

9) 212 206 208 204 211203 192

10) 200 204 207 206 208 210

X = "Машина" , У = "Запись" (ДЛИНА(Х)= ДЛИНА(У)+1) И (Х>У) (ДЛИНА(Х)= ДЛИНА(У)+1) ИЛИ (Х>У)
X = "Алгоритм" , У = "Программа" (ДЛИНА(Х) (ДЛИНА(Х) ДЛИНА(У)-1) ИЛИ (Х (ДЛИНА(Х)= ДЛИНА(У)-2) И (Х>У) (ДЛИНА(Х)= ДЛИНА(У)-2) ИЛИ (Х>У)
X = "Наука" , У = "Предел" (ДЛИНА(Х)= ДЛИНА(У-1) И (Х>У) (ДЛИНА(Х)= ДЛИНА(У-1) ИЛИ (Х>У)
X = "Интеграл" , У = "Длина" (ДЛИНА(Х)= ДЛИНА(У)+2) И (Х<>У) (ДЛИНА(Х)= ДЛИНА(У)+2) ИЛИ (Х<>У)
X = "Фотография" , У = "Хранение" (ДЛИНА(Х)- ДЛИНА(У)=2) И (Х>У) " (ДЛИНА(Х)- ДЛИНА(У)=2) ИЛИ (Х>У)
X = "Сервер" , У = "IP-ключ" (ДЛИНА(Х)= ДЛИНА(У)-2) И (Х>У) (ДЛИНА(Х)= ДЛИНА(У)-2) ИЛИ (Х>У)
X = "Определение" , У = "Знак" (ДЛИНА(Х)- ДЛИНА(У)+6) И (Х>У) (ДЛИНА(Х)- ДЛИНА(У )+6) ИЛИ (Х>У)
X = "Тест" , У = "Опрос" (ДЛИНА(Х)+1 > ДЛИНА(У)) И (Х>У) (ДЛИНА(Х)+1 > ДЛИНА(У)) ИЛИ (Х>У)
X = "Команда" , У = "Комментарий"

(ДЛИНА(Х) ДЛИНА(У)-З) ИЛИ (ХоУ)

Кодирование графических изображений

Существуют разные способы кодирования графических изображений (векторное, фрактальное, растровое), но при выводе на экран все виды кодов графических изображений преобразуются в растровый код.

Каждая точка (пиксель) получает свой цифровой код цвета. Значение кода зависит от числа бит (этот параметр называют иногда глубиной цвета), выделенного для кодирования палитры цветов.

Если цвет точки кодируется одним битом, то рисунок может быть ч е р но - б ел ы м ( д в у х ц в ет н ым ) и к о д ы цв е т а : 0 и 1 , если четырьмя битами, то палитра шестнадцатицветная с кодами 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15.

Количество цветов палитры определяется возможным количеством кодов и равно 2 N , где N - число бит, выделенных под код цвета палитры.

Пример. Пусть имеется черно - белый рисунок 7х 8 точек. Каждая точка кодируется 1 битом, содержащим цвет: 0 - белый, 1 - черный.

Пример. Пусть рисунок выполнен в серых оттенках и палитра состоит из 4 цветов: 0 - белый, 1 - светло-серый, 10 -темносерый, 11-черный. Для

кодирования точки требуется 2 бита, а для 56 точек рисунка требуется 2x56= 112 бит, или 112/8= 14 байт

В 256 цветной палитре необходимо 8 бит для кодирования одного цвета точки. Для рисунка 100x100 точек потребуется объем памяти:

8 бит х 100 х 100=80 000 бит, или 10000 байт, или 10000/ 1024 =

9,8 кб.

Задание 6.Закодировать графическое изображение двухцветной палитрой и записать его в двоичном и шестнадцатиричном кодах.

Читайте также: