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.
Универсальность цифрового 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.
Аналоговый и дискретный способы представления информации

Алфавит: 0 1
Количество символов: N=2
Информационный вес символа:
i = 1 (бит)
Каждая буква алфавита ( 0 1) несет один бит информации.
Двоичное представление информации

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».

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 = 2i
I = K x i

Каков информационный объем сообщения
Я помню чудное мгновенье.
при условии что слова разделяются 1 пробелом, а информационный вес символа равен 8 бит (алфавит клавиатуры)?
Задача:
I = K x i; где i = 8 бит = 1 байт (б)
K = 25;
I = 25 x 1 б = 25 б. Ответ: I = 25 б.
Решение:

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.
Решите самостоятельно:
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 = 2i
I = K x i

Задача 1:
Определить количество цветов в 24-битовой палитре.
Решение:
N = 2i
N = 224 = 16777216
Ответ: 16777216 цветов
Задача 2:
Какой объём на диске (в Мбайтах) будет занимать 16-цветное изображение размером 2048х1024 пикселей?
Решение:
I = K x i
N = 2i
N = 2i ; 16 =24; i = 4.
I = K x i = 2048 x1024 x 4 = 21x210x210x22=223бит = 1Мб
Ответ: 1 Мб

1. Какой объём памяти (в Кбайтах) нужен для сохранения растрового изображения размером 64х256 пикселей при условии, что в изображении используется 4 цвета.
Решите самостоятельно:
Ответ: 4 Кб
2. Скольких различных цветов могут быть пиксели растрового изображения, имеющего размер 1024х256 пикселей и занимающего на диске 160 килобайт?
Ответ: 32

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, -
Дискретное представление звуковой информации

Размер цифрового аудиофайла ( I ) измеряется по формуле:
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).
I = K x f x i x t
Информационный объем звукозаписи

Задача:
Определить размер (в байтах) цифрового моноаудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит.
Решение:
Ответ: 220500 байт
I = K x f x i x t
I = 1 x 22050 x 8 x 10 = 1764000 бит = 220500 байт

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