Измерение информации. Алфавитный (объемный) подход. Лекция №2

Основные понятия
Алфавит - это набор букв, знаков препинания, цифр, скобок и др. символов, используемых в тексте. В алфавит также следует включить и пробел, т. е. пропуск между словами.
Язык – знаковая форма предоставления информации.

Алфавитный (объемный) подход к измерению информации
Каждый символ сообщения имеет определенный информационный вес;
Каждый символ сообщения несет фиксированное количество информации;
Вес одного символа зависит от мощности алфавита;
Количество информации в сообщении зависит от числа знаков в тексте и не зависит от содержания текста.

Алфавитный (объемный) подход к измерению информации
N – мощность алфавита – полное число символов в алфавите.
Q- информационный объем всего сообщения.
K- количество символов в сообщении.
I-информационный объем одного символа.
Q=K*I
2I=N

Задача
Сообщение содержит 125 символов и написано оно при помощи алфавита состоящего из 64 символов. Найдите информационный объем данного сообщения.
Дано:
K=125
N=64
Q-?
Решение:
2I=N Q=K*I
2I=64 Q= 125*6
I= ? Q= ?

Кодирование информации

Кодирование – это процесс преобразования данных из исходной формы представления в коды.
Код – это набор условных символов для представления информации.

Цели использования кодирования:
компактное хранение, удобство при обработке и передаче информации через автоматические устройства с программным обеспечением;
удобство при обмене данными между субъектами;
четкое отображение информации;
распознавание объектов и субъектов;
шифровка конфиденциальной информации.

В компьютере вся информация кодируется при помощи двух сигналов 0 и 1, потому, что в техническом устройстве наиболее просто реализовать два противоположных физических состояния:
некоторый физический элемент, имеющий два различных состояния;
намагниченность в двух противоположных направлениях; прибор
пропускающий или нет электрический ток;
конденсатор, заряженный или незаряженный и т.п.

Числа 0 и 1 называются битами
1 бит – это наименьшая единица измерения информации.
При помощи 1 бита можно закодировать 2 символа
(0,1) – 21.
При помощи 2х бит можно закодировать 4 символа (00,01,10,11) – 22.
И т.д.

Мощность компьютерного алфавита равна 256
2I=256
I=8
1 байт = 8 бит

Единицы измерения информации:
1 Кбайт = 210 = 1024 байта
1Мбайт = 220 = 1048576 байт
1Гбайт = 230 ≈ 1 млрд.байт
1Тбайт = 240байт.
1 Кбит = 210 = 1024 бит
1Мбит = 220 = 1048576 бит
1Гбит = 230 ≈ 1 млрд.бит
1Тбит = 240бит.

Кодирование текстовых данных
Основные виды кодирования текста:
графический – текст переводится в рисунки;
символьный – преобразование происходит с помощью знаков алфавита, в котором представлен исходный текст;
числовой – текст кодируется в числа.

Кодирование текстовых данных
Все символы компьютерного алфавита пронумерованы от 0 до 255.
Каждому номеру соответствует восьмиразрядный двоичный код от 00000000 до 11111111.
Этот код просто порядковый номер символа в двоичной системе счисления.

Кодирование текстовых данных
Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера, называется таблицей кодировки.
Международным стандартом для ПК стала таблица ASCII (Американский стандартный код для информационного обмена). На практике можно встретиться и с другой таблицей – КОИ-8 (Код обмена информацией), которая используется в глобальных компьютерных сетях.

Кодирование текстовых данных
Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отдаются производителям аппаратных средств.
Начиная с 32-го по 127-й код размещены коды английского алфавита, знаков препинания, цифр и т.д.
Расширенная часть системы кодирования, определяющая значения кодов с 128-го по 255-й, используется для кодирования символов национального алфавита.

Кодирование цвета
Одна из основных моделей RGB (red, green, blue). Этот стандарт использует всего 3 байта, по одному на каждый цвет.
Для управления яркостью вводят ещё один бит и получается модель IRGB (Intensity RGB).
Создание более богатой палитры осуществляется в 6-битной системе, называемой RrGgBb. Код 00 означает, что цвет выключен, 01 – это слабый цвет, 10 – обычный оттенок и 11 – интенсивный.

Кодирование графических данных
Растровая графика
Растровый формат можно назвать точечным. Расположенные строго по строкам и столбцам точки имеют отдельные координаты нахождения на дисплее, цвет и уровень интенсивности.
Качество изображения напрямую зависит от количества точек – чем их больше, тем картинка качественнее. Растровый способ кодирования подходит для фотографий.

Кодирование графических данных
Векторная графика
Векторная графика опирается на закодированные геометрические фигуры. В числовой формат приведены размеры объектов, координаты вершин, толщина контуров цвет заливки.
Векторное кодирование удобно применять при создании рекламной продукции.

Кодирование звуковой информации
Звук – это волны с постоянно меняющейся частотой и интенсивностью, вызванные колебанием частиц.
При оцифровке непрерывная акустическая волна временно превращается в прерывистую. Дискретная форма представляет собой короткие отрезки с неизменным сигналом.

Кодирование звуковой информации
Частота дискретизации – количество измерений громкости в секунду.
Глубина кодирования звука – количество данных, необходимое для преобразования прерывистых уровней громкости звукового сигнала.
От частоты дискретизации глубины кодирования звука зависит точность воспроизведения оригинального звука.

Кодирование чисел
Числа кодируются методом перевода в двоичную систему счисления.
Выделяют два способа представления чисел:
форма с фиксированной точкой – для целых чисел;
форма с плавающей точкой – для действительных чисел.

Задачи
Алфавит языка оценивают в 32 буквы. Каков информационный вес одной буквы такого алфавита?
У племени "чичевоков" в алфавите 24 буквы и 8 цифр. Знаков препинания и арифметических знаков нет. Каков информационный объем одного символа?
Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц. На каждой странице — 40 строк, в каждой строке — 60 символов. Объем одного символа равен 8. Каков объем информации в книге?