ИНФОРМАТИКА «ПРЕДСТАВЛЕНИЕ И КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ» Лекция 2

Информационные процессы появление кодирование хранение переработка передача уничтожение

Виды информации текстовая числовая мультимедиа графическая Целые и действительные числа Наборы символов (знаков) Чертежи, рисунки, живопись, фотоизображения Аудио, видео-информация

Представление (моделирование) информации

В музыке В математике В ИЗО непрерывныйдискретный духовые (труба) ударные (рояль) рисунокживопись геометрияалгебра ДВА ПРИНЦИПА МОДЕЛИРОВАНИЯ

ДВА СПОСОБА МОДЕЛИРОВАНИЯ Непрерывные модели Дискретные модели математическийаналоговый число 15 моделируется отрезком длиной 15 см геометрический 15 вольт U число 15 моделируется напряжением тока в 15 вольт (алгебра) L = импульсов физический

Кодирование числовой информации

непозиционные позиционные I XIII XL MCL MXMLXVII система римских чисел непозиционные системы неудобны для вычислений 457; ; - 2.3*10 ; системы из арабских цифр 7 СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ

Представление целых чисел десятичная семиричная Примеры позиционных систем счисления двоичная шестнадцатиричная A B C D E F НАТУРАЛЬНЫЙ РЯД ЧИСЕЛ ОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ

Вычисление десятичного значения чисел других систем счислений a i – цифра на i-той позиции в числе q – основание системы i – номер позиции (справа-налево) n – порядок числа a n * q a i * q a 1 n-1 N = i-1 примеры: = 2*7 + 3*7 + 5*7 = 210 = 1* * * = = =

ОСОБЕННОСТИ ДВОИЧНОЙ СИСТЕМЫ в натуральном ряду всего две цифры 0 и 1 логического: «да - нет» сложение: = 0, иначе 1 умножение : 1 * 1 = 1, иначе 0 I = Log 2 N физического: «есть - нет» (ток, свет, намагниченность) Простота самой системы Простота моделирования простота вычислений Информационный характер

Двоичное кодирование целых чисел Десятичные числа Двоичные числа Восьмибитный двоичный код (байт) Шестандцати- ричные числа Шестандцати- Ричный код ABCDEF ABCDEF A 0B 0C 0D 0E 0F FF

Двоичное кодирование целых чисел 1 byte I двоичных цифр (bit) позволяют закодировать количество чисел равное N = 2 I I = 8 Кодирует 2 = 256 чисел 2 byteI = 16 от 0 до byteI = 24 от 0 до byte I = 32 от 0 до кодирует числа от 0 до 255 кодируют byte ( байт ) = 8 bit ( бит ) I = Log 2 N Из формулы Шеннона 8

Кодирование текстовой информации ТЕКСТОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ – ЭТО НАБОР СИМВОЛОВ Для кодирования символов используют кодировочные таблицы В ТАБЛИЦЕ КАЖДОМУ СИМВОЛУ ПРСВОЕН СВОЙ НОМЕР – КОД СИМВОЛА

КОДИРОВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ ASCII- American Standard Code for Information Interchange состоит из 2-ух таблиц по 128 символов: стандартная - коды от 0 до (латиница) национальная - от 128 до 255 (в России – кирилица) КОИ- 8 - Код Обмена Информацией, использует 8 битов совместима с ASCII, содержит таблицу с кирилицей Unicode – стандарт 16 (или 32) – битной кодировки позволяет кодировать все существующие и древние алфавиты КОЛИЧЕСТВО СИМВОЛОВ, КОТОРОЕ МОЖНО ЗАКОДИРОВАТЬ ЗАВИСИТ ОТ ДЛИНЫ КОДА, Т.Е. МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОГО НОМЕРА Коды однобайтные, т.е. таблица позволяет закодировать 256 символов ПРИМЕРЫ ТАБЛИЦ КОДИРОВОК

Базовая часть таблицы ASCII 32 пробел 33 ! # 36 $ 37 % 38 & ( 41 ) 4 2 * , / : 59 ; 60 < 61 = 62 > 63 ? 65 A 66 B 67 C 68 D 69 E 70 F 71 G 72 H 73 I 74 J 75 K 76 L 77 M 78 N 79 O 80 P 81 Q 82 R 83 S 84 T 85 U 86 V 87 W 88 X 89 Y 90 Z 91 [ 92 \ 93 ] 94 ^ 95 _ 96 ` 97 a 98 b 99 c 100 d 101 e 102 f 103 g 104 h 105 i 106 j 107 k 108 l 109 m 110 n 111 o 112 P 113 q 114 r 115 s 116 t 117 u 118 v 119 w 120 x 121 y 122 z 123 { 124 | 125 } 126 ~ 127

КОДИРОВАНИЕ ГРАФИКИ ДВА ВИДА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ВЕКТОР В МАТЕМАТИКЕ - это СТРОКА (ряд) ЧИСЕЛ (констант ) (25, 43, 56, 88, 145, 12) МАТРИЦА – ЭТО ТАБЛИЦА ИЗ СТРОК И СТОЛБЦОВ 25, 43, 56, 88, 145, 25, 12 33, 61, 16, 18, 104, 21, 17 01, 13, 06, 88, 141, 95, 24 87, 43, 56, 38, 148, 24, 32 44, 42, 86, 88, 245, 15, 02 ВЕКТОРНАЯМАТРИЧНАЯ (X, Y, Z, A, C, D, R, M) ИЛИ ПЕРЕМЕННЫХ (параметров)

ВЕКТОРНЫЕ МОДЕЛИ ГРАФИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Y x 2, y 2 x 1, y 1 Xc,Yc R ОТРЕЗОК ЛИНИИ КРУГ X,color,delta,type x 1,y 1,x 2,y 2,cr,cl,d,t Xc,Yc,R

РАСТРОВАЯ ГРАФИКА Растр - это изображение, созданное точками разного цвета Применяется для моделирования фотографий, живописи, штриховок, заливок

РАСТРОВАЯ ГРАФИКА Для цифрового моделирования используется матричный способ Матрица кодов цвета точек – цифровая модель картины

Цифровые модели цвета Модель палитры, создаваемой из трех цветов Red - красный, Green – зеленый, Blue -голубой модель RGB Используется для моделирования падающего света

Цифровые модели цвета модель RGB Код результирующего цвета 255, 255, 255 составляющие коды яркости

Цифровые модели цвета модель RGB Код результирующего цвета 255, 0, 0 составляющие коды яркости

Цифровые модели цвета модель RGB Код результирующего цвета 0, 255, 0 составляющие коды яркости

Цифровые модели цвета модель RGB Код результирующего цвета 0, 0, 255 составляющие коды яркости

Цифровые модели цвета модель RGB Код результирующего цвета 255, 102, 51 составляющие коды яркости

Цифровые модели цвета модель RGB Количество моделируемых цветов зависит от длины кода цвета 1 byte = 8 bit Позволяет моделировать палитру из 256 оттенков цвета 2 byte = 16 bit оттенков цвета 3 byte = 24 bit оттенков цвета Позволяет моделировать палитру из 4 byte = 32 bit оттенков цвета Позволяет моделировать палитру из

Цифровые модели цвета Модель палитры, использующей дополняющие цвета модель CMYK Используется для моделирования отраженного света падающий отраженный поглащенный C yan= Green+Blue M agenta= Red+Blue Y ellow= Red+Green Синий = зеленый + голубой Пурпурный = красный + голубой Желтый = красный + зеленый Для повышения контрастности добавлятся черный цвет blacK

Кодирование информации Представление звуковой информации Источник звука Приемник (микрофон) АЦП Аналого-цифровой преобразователь компьютер Оцифровка звуковых колебаний Аналоговая модель звука Дискретизация звука По частоте - dt По уровню - dv (V 1,.... Vn) Числовой частотный вектор уровней звука

Архивация - сжатие информации Кодирование информации (за счет изменения структуры данных) Алгориты сжатия без потери данных: Алгоритм Дэвида Хафмана (частотно-зависимые коды) Алгоритм Абрахама Лемпеля и Якоба Зива (кодирование с адаптивным словарем, ZIP - файлы) Cтандарты сжатия с потерей данных GIF – Graphic Interchange Format (формат графического обмена) JPEG – Joint Photographic Experts Group (разработан «Объединенной группой экспертов» для цифровой фотографии») MPEG – для сжатия звуковых и видео данных Для графических, видео и звуковых данных Для текстовых и числовых данных используется в компьютерных играх MIDI – Musical Instrument Digital Interface - цифровой интерфейс музыкальных инструментов (для синтезаторов)