Виды информации и способы предоставления ее в ЭВМ

Представление информации в ЭВМ

Представление текстовой информации Кодирование текста

«Текстовая информация»=«Символьная информация»
Текст – любая последовательность символов.
Символьный алфавит компьютера – множество символов, используемых на ЭВМ для внешнего представления текстов
(буквы латинского и русского алфавитов, десятичные цифры, знаки препинания, специальные символы %, &, $, #, @ и др.)
Представление текстовой информации Кодирование текста

Первая половина таблицы кодов ASCII

Кодировка Mac для компьютеров фирмы Apple, работающих под Mac OS
Кодировка ISO 8859-5 для русского языка
CP1251 (Windows1251) - кодировка Microsoft Windows
Unicode-16-разрядная кодировка допускает включение до 65536 символов Полная спецификация стандарта Unicode включает в себя все существующие, вымершие и искусственно созданные алфавиты мира, а также множество математических, музыкальных, химических и прочих символов

Кодирование текста заключается в том, что каждый символ
представляется 8-разрядным двоичным кодом в соответствии
с таблицей кодировок символов. Для представления текстов в компьютере используется алфавит мощностью 256 символов.
Стандарты кодировок (ASCII, ISO 8859-5, Mac, Unicode, CP1251)
утверждаются Международной организацией по стандартизации ISO (International Standards Organization)

Представление графической информации Кодирование изображения

Растровые изображения
Для кодирования графической аналоговой информации изображение разбивается на равные участки – пиксели. Такое изображения называют растровым, а способ формирования такого изображения - растровой графикой.

Количество цветов K = 2n
где n-глубина цвета
Код пикселя - информация о цвете пикселя хранится в памяти компьютера.
Сколько бит информации n он должен содержать?
Для черно-белого изображения n=1
1-белый
0-черный
Количество бит, выделенных для записи цвета одного пикселя, называется глубиной цвета

Кодирование цветного изображения
Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого и синего
Кодирование цвета при помощи трёх составляющих (красной, зелёной и синей ) производят с помощью модели RGB (от Red — красный, Green — зелёный, Blue — синий)

Из трех базовых цветов для трехбитового кода можно получить восемь комбинаций.
23 =8

Если к трем битам базовых цветов добавить один бит интенсивности, который управляет яркостью всех трех цветов одновременно, получим шестнадцатицветную палитру
24 =16

На практике глубина цвета каждой точки n=24 бита.
Каждая RGB-составляющая может принимать значение в диапазоне от 0 до 255 (всего 28=256 значений), а каждая точка изображения, при такой системе кодирования может быть окрашена в один из 23*8 = 224 =16 777 216 цветов. Такой набор цветов принято называть True Color (правдивые цвета), потому что человеческий глаз все равно не в состоянии различить большего разнообразия.

В векторном способе кодирования изображение разбивается на простые объекты (геометрические элементы, кривые и прямые линии), которые хранятся в памяти компьютера в виде математических формул и геометрических абстракций, таких как круг, квадрат, эллипс и подобных фигур. Например, чтобы закодировать круг достаточно запомнить его радиус, координаты центра, цвет контура и способ заливки

Фрактальные изображения
Фрактальная графика основывается на математических вычислениях, как и векторная. Но в отличии от векторной ее базовым элементом является сама математическая формула т.е.в памяти компьютера не хранится никаких объектов и изображение строится только по уравнениям. При помощи этого способа можно строить простейшие регулярные структуры, а также сложные иллюстрации

Представление аудио- информации Кодирование звука
Звук – это волновые колебания в упругой среде.

Способы хранения звука
Звукозапись – процесс сохранения информации о параметрах звуковых волн

Звуковые волны можно преобразовать в электрические колебания.
Чувствительный элемент — мембрана микрофона — движется в соответствии с колебаниями воздуха и передает это движение на преобразователь, например, катушку. На выходе микрофона возникают колебания электрического тока или напряжения, изменяющиеся во времени аналогично давлению на поверхности мембраны. Эти электрические колебания можно усиливать и записывать на какой-нибудь носитель, движущийся относительно записывающего элемента, например на магнитный носитель. Колебания намагниченности магнитного носителя почти точно повторяют форму звуковых колебаний — это аналоговая запись. В процессе воспроизведения носитель движется относительно воспроизводящей головки, записанный на нем сигнал наводит в головке электрические колебания, которые затем усиливаются электроникой и заставляют колебаться диффузор динамика.
Аналоговая запись

Способы хранения звука

Процесс преобразования звуковых волн
в двоичный код в памяти компьютера:
Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти ЭВМ

При записи звука в компьютер амплитуда измеряется через равные промежутки времени с высокой частотой.
При воспроизведении звука сохраненные значения используются для восстановления непрерывной формы выходного сигнала.
Процесс получения цифровой формы звука называется оцифровкой.
Устройство, выполняющее оцифровку звука называется АЦП - аналого-цифровой преобразователь (ACD);
Устройство, выполняющее обратное преобразование – ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь (DAC);

Принцип оцифровки аналогового сигнала
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Оцифровка сигнала заключается в том, что аналоговый сигнал разбивается на отдельные, очень короткие участки (дискретизация или выборка), и уровень сигнала на каждом участке измеряется и записывается в виде целого числа (квантование). Эту функцию выполняют аналогово-цифровые преобразователи. Через каждый короткий промежуток времени регистрируется уровень (амплитуда) сигнала. Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости, которые преобразуются затем в цифровой двоичный код.

Качество кодирования звука зависит от:
Частоты дискретизации звука (d) – количество измерений в секунду (Герц)
Глубины кодирования звука (b) – количество двоичных разрядов, используемых для кодирования уровня сигнала (амплитуды сигнала) за одно измерение
K=2b
где К – количество различных уровней сигнала,
b - глубина кодирования звука
Объем аудифайла V=b·d·t·s
где t - длительность звучания оцифрованного звука,
s - количество каналов звучания
Обычно глубина кодирования (дискретизация по уровню) составляет 16 бит (65536 уровней), а частота дискретизации 24000 раз в секунду.

В чем заключается процесс кодирования текстовой информации?
2. Что такое Unicode? Опишите возможности этой кодировки
3. Назовите организацию, которая утверждает стандарты кодировок
4. В чем заключается принцип кодирования растрового изображения?
5. Что такое глубина цвета? Дайте определение. Укажите формулу, которая связывает количество цветов и глубину цвета между собой.
6. Опишите принцип кодирования цветного изображения экране монитора с помощью RGB модели.
7. В чем заключается принцип кодирования векторного изображения?
8. Опишите принцип оцифровки аналогового звукового сигнала
9. Что такое частота дискретизации звука?
10. Что такое глубина кодирования звука?
Контрольные вопросы