Кодирование информации © К.Ю. Поляков, Двоичное кодированиеДвоичное кодирование 2.Кодирование чисел и символовКодирование чисел и символов 3.Кодирование рисунковКодирование рисунков 4.Кодирование звукаКодирование звука

Кодирование информации Тема 1. Двоичное кодирование © К.Ю. Поляков,

3 Двоичное кодирование Двоичное кодирование – это кодирование всех видов информации с помощью двух знаков (обычно 0 и 1). Передача электрических сигналов: сигнал с помехами время U «1»«1» «0»«0» полезный сигнал сигнал с помехами 5 В U время полезный сигнал

4 Двоичное кодирование в такой форме можно закодировать все виды информации нужны только устройства с двумя состояниями практически нет ошибок при передаче компьютеру легче обрабатывать данные человеку сложно воспринимать двоичные коды Можно ли использовать не «0» и «1», а другие символы, например, «А» и «Б»? ? кодировщик числа символы рисунки звук

Кодирование информации Тема 2. Кодирование чисел и символов © К.Ю. Поляков,

6 Кодирование чисел (двоичная система) Алфавит: 0, 1 Основание (количество цифр): = система счисления разряды = 1· · · · ·2 0 = = 19

7 Кодирование символов Текстовый файл на экране (символы) в памяти – двоичные коды В файле хранятся не изображения символов, а их числовые коды в двоичной системе! ! А где же хранятся изображения?

8 Кодирование символов 1.Сколько символов надо использовать одновременно? или (UNICODE) 2.Сколько места надо выделить на символ: 3.Выбрать 256 любых символов (или 65536) - алфавит. 4.Каждому символу – уникальный код (или ). Таблица символов: 5.Коды – в двоичную систему = бит на символ …ABCD… коды

9 Кодировка 1 байт на символ таблица ASCII (международная) кодовая страница ASCII = American Standard Code for Information Interchange 0-31 управляющие символы: 7 – звонок, 10 – новая строка, 13 – возврат каретки, 27 – Esc. 32 пробел знаки препинания:., : ; ! ? специальные знаки: + - * / () {} [] цифры заглавные латинские буквы A-Z строчные латинские буквы a-z Кодовая страница (расширенная таблица ASCII) для русского языка: CP-866 для системы MS DOS CP-1251 для системы Windows (Интернет) КОИ8-R для системы UNIX (Интернет)

10 Кодировка UNICODE (UTF-16) Windows, MS Office, … 16 бит на символ или 2 16 символов в одной таблице можно одновременно использовать символы разных языков (Интернет) размер файла увеличивается в 2 раза

Кодирование информации Тема 3. Кодирование рисунков © К.Ю. Поляков,

12 Два типа кодирования рисунков растровое кодирование точечный рисунок, состоит из пикселей фотографии, размытые изображения векторное кодирование рисунок, состоит из отдельных геометрических фигур чертежи, схемы, карты

13 Шаг 1. Дискретизация: разбивка на пиксели. Растровое кодирование Шаг 2. Для каждого пикселя определяется единый цвет. Пиксель – это наименьший элемент рисунка, для которого можно независимо установить цвет. Есть потеря информации! почему? как ее уменьшить? ! Разрешение: число пикселей на дюйм, pixels per inch (ppi) экран 96 ppi, печать ppi, типография 1200 ppi

14 Растровое кодирование (True Color) Шаг 3. От цвета – к числам: модель RGB цвет = R + G + B red красный blue синий green зеленый R = 218 G = 164 B = 32 R = 135 G = 206 B = 250 Шаг 4. Числа – в двоичную систему. Сколько памяти нужно для хранения цвета 1 пикселя? ? Сколько разных цветов можно кодировать? ? 256·256·256 = (True Color) R: 256=2 8 вариантов, нужно 8 бит = 1 байт R G B: всего 3 байта Глубина цвета

15 Растровое кодирование с палитрой Шаг 1. Выбрать количество цветов: 2, 4, … 256. Шаг 2. Выбрать 256 цветов из палитры: Шаг 3. Составить палитру (каждому цвету – номер ) палитра хранится в начале файла … Шаг 4. Код пикселя = номеру его цвета в палитре …1223

16 Растровое кодирование с палитрой Сколько занимает палитра и основная часть? ? Файл с палитрой: палитракоды пикселей 256 = 2 8 цветов: палитра 256·3 = 768 байт рисунок8 бит на пиксель 16 цветов: палитра 16·3 = 48 байт рисунок4 бита на пиксель 2 цвета: палитра 2·3 = 6 байт рисунок1 бит на пиксель Один цвет в палитре: 3 байта (RGB) Глубина цвета

17 Форматы файлов (растровые рисунки) ФорматTrue ColorПалитраПрозрачность BMP JPG GIF PNG

18 Растровые рисунки лучший способ для хранения фотографий и изображений без четких границ спецэффекты (тени, ореолы, и т.д.) есть потеря информации (почему?) при изменении размеров рисунка он искажается размер файла не зависит от сложности рисунка (а от чего зависит?) Какие свойства цифрового рисунка определяют его качество? ?

19 Векторные рисунки Строятся из геометрических фигур: отрезки, ломаные, прямоугольники окружности, эллипсы, дуги сглаженные линии (кривые Безье) Для каждой фигуры в памяти хранятся: размеры и координаты на рисунке цвет и стиль границы цвет и стиль заливки (для замкнутых фигур) Форматы файлов: WMF (Windows Metafile) CDR (CorelDraw) AI (Adobe Illustrator) FH (FreeHand)

20 Векторные рисунки лучший способ для хранения чертежей, схем, карт; при кодировании нет потери информации; при изменении размера нет искажений; меньше размер файла, зависит от сложности рисунка; неэффективно использовать для фотографий и размытых изображений

Кодирование информации Тема 4. Кодирование звука © К.Ю. Поляков,

22 Оцифровка (перевод в цифровую форму) аналоговый сигнал цифровой сигнал Какой объем информации в аналоговом сигнале? Можно ли хранить его в памяти реального устройства? Будет ли сигнал на выходе тот же самый? Почему есть потеря информации? ? аналоговый сигнал

23 Частота дискретизации: f = 8 кГц, 11 кГц, 22 кГц, 44 кГц (CD) Человек слышит 16 Гц … 20 кГц Дискретизация по времени хранятся только значения сигнала в моменты 0, T, 2T, … T – интервал дискретизации 0 T 2T2T 22 кГц с Что компьютер может выдать на выход? ? Как улучшить качество? Что при этом ухудшится? ? 0 T 2T2T

24 Дискретизация по уровню Сколько бит нужно, чтобы хранить число 0,7? ? 0 T 2T2T У всех точек в одной полосе одинаковый код! 8 бит = 256 уровней 16 бит = уровней 24 бита = 2 24 уровней При оцифровке потерю информации дает дискретизация как по времени, так и по уровню! ! «Глубина» кодирования (разрядность звуковой карты) «Глубина» кодирования (разрядность звуковой карты)

25 Оцифровка – итог можно закодировать любой звук (в т.ч. голос, свист, шорох, …) есть потеря информации большой объем файлов Форматы файлов: WAV (Waveform audio format), часто без сжатия (размер!) MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3, сжатие с потерями) WMA (Windows Media Audio, потоковый звук, сжатие) 88 Кб/с = 5,3 Мб/мин Какие свойства цифрового звука определяют его качество? ? частота дискретизации 44 кГц, глубина кодирования16 бит:

26 Инструментальное кодирование MIDI (Musical Instrument Digital Interface), файлы *.MID в файле: нота (высота, длительность) музыкальный инструмент параметры звука (громкость, тембр) может быть несколько каналов нет потери информации при кодировании инструментальной музыки маленький размер файлов невозможно закодировать нестандартный звук, голос MIDI-клавиатура:

27 Конец фильма