Кодирование информации

Кодирование информации
Кодирование числовой информации
Диапазон целых чисел, кодируемых одним байтом, определяется числом возможных комбинаций из восьми нулей и единиц. Это число равно 28, т.е. 256. Если надо закодировать число больше 255, то два байта объединяются вместе и используется 16 битов. Это дает 216, т.е. 65536 комбинаций. Еще большие целые числа можно представить с помощью 4 байтов или 32 битов.
Для представления чисел со знаком один бит отводится под знак.
Целые числа
Действительные числа
Числа с фиксированной точкой (запятой)
Числа с плавающей точкой (запятой).
Числа с плавающей точкой представляются в виде мантиссы т и порядка р, т.е. в виде:
А= т· 10р
Двоично-десятичная форма представления чисел: каждая цифра десятичного числа представляется двоичной тетрадой. При этом «+» имеет значение тетрады «1100», а «-» - «1101».

Кодирование информации
Кодирование текстовой информации
(American Standard Code for Informational Interchange – Американский стандартный код информационного обмена).
1символ = 1 байт = 8 бит, всего 28=256 символов.
0-32 – служебные символы (ввод пробела, перевод строки и т.д.)
33-127 – цифры, буквы латинского алфавита, знаки препинания и т.д.;
128-255 – символы национальных алфавитов.
ASCII
Unicode
Каждой клавише соответствует двоичный код из кодовой таблицы.
Единая таблица для всех национальных языков (каждому выделяется свой блок символов).
1 символ = 2 байта = 16 бит, всего 216=65536 символов.

Кодирование информации
Кодирование графической информации
Растровое изображение.
Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета и измеряется в битах на точку
Черно-белое: 1 точка - 1 бит
Цветное, например, 256 цветов RGB: 1 точка - 8 бит = 1 байт (28=256).
Качество изображения на экране монитора зависит от величины пространственного разрешения (произведение количества строк изображения на количество точек в строке) и глубины цвета. Информационный объем требуемой видеопамяти можно рассчитать по формуле:
Iп=I·X·Y,
где Iп –информационный объем видеопамяти в битах, X·Y – количество точек изображения (пространственное разрешение), I – глубина цвета.
Пример. Необходимый объем видеопамяти для графического режима с пространственным разрешением 800х600 точек и глубиной цвета 24 бита, равен:
Iп=I·X·Y=24 бита · 800 · 600 = 11 520 000 бит = 1 440 000 байт =
=1 406, 25 Кбайт ≈ 1,37 Мбайт
Информация хранится в виде формул. Кодирование векторных изображений выполняется различными способами в зависимости от прикладной среды.
Векторное изображение.

Кодирование информации
Кодирование звуковой информации
Звук представляет собой непрерывный сигнал – звуковую волну с меняющимися амплитудой и частотой. При кодировании он разбивается на равные промежутки времени (предполагается, что в них сигнал не изменяется)- производится дискретизация звука. Чем меньше интервалы, тем точнее передается сигнал.
Частота дискретизации – это количество измерений громкости звука за одну секунду.
Глубина кодирования звука – это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости звука
Если известна глубина кодирования, то можно рассчитать количество уровней громкости цифрового звука. Например, глубина кодирования звука составляет 16 бит, тогда количество уровней громкости звука равно:
N=2I=216=65536.
В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код. Наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему – 1111111111111111.

Кодирование информации
Кодирование видеоинформации
Чтобы хранить и обрабатывать видео на компьютере, необходимо закодировать его особым образом. При этом кодирование звукового сопровождения ничем не отличается от кодирования звука.
Изображение в видео состоит из отдельных кадров, которые меняются с определенной частотой. Кадр кодируется как обычное растровое изображение, то есть разбивается на множество пикселей. Закодировав отдельные кадры и собрав их вместе, мы сможем описать все видео.
В основе кодирования цветного видео лежит модель RGB.
Видеоданные характеризуются частотой кадров и экранным разрешением.
Если представить каждый кадр изображения как отдельный рисунок указанного выше размера, то видеоизображение будет занимать очень большой объем.
Если использовать сжатие без потерь, то самые эффективные алгоритмы позволяют уменьшить поток информации не более чем в два раза. Для более существенного снижения объемов видеоинформации используют сжатие с потерями.

9 класс (повторение)
Определение количества информации

Определение количества информации
Определение количества информационных сообщений
где N – количество информационных сообщений, I – количество информации
N=2I
Если известно возможное количество информационных сообщений N, то для определения количества информации, которое несет сообщение, необходимо решить уравнение относительно I
Количество информационных сообщений рассчитывается по формуле: