Методы кодирования данных (Системы счисления бывают позиционные и непозиционные)

Содержание:

Введение

Компьютер может обрабатывать информацию, поданную в числовой форме. Любая другая информация - звуковая, графическая, текстовая - для отображения на компьютере должна быть приведена к числовому виду. Например, чтобы перевести звук в цифровую форму, интенсивность звука измеряют через определенные промежутки времени, результаты измерения представляют в числовой форме. Полученную информацию можно преобразовать, например, звуки «наложить» друг на друга с разных источников. И наоборот, полученный результат можно снова преобразовать в звук.

Когда обрабатывается на компьютере текстовая информация, каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на экран монитора или на печать для удобства чтения каждому числу ставится в соответствие изображение буквы. Такое соответствие называют кодировкой символов. 

Информацию можно представить в текстовой, числовой, графической звуковой формах. Можно сказать, что информация кодируется, и наша задача научиться декодировать информацию, то есть переводить на понятный человеку язык.

Что такое кодирование данных

Чтобы автоматизировать работу с данными, которые относятся к различным типам, необходимо унифицировать их форму представления — для этого данные кодируют, то есть выражают данные одного типа через данные другого типа. Естественный человеческий язык — это система кодирования понятий для выражения мыслей через речь. К различным языкам примыкают азбуки. Были попытки создания универсального языка и азбуки, но безуспешные.

При составлении информационной модели объекта или явления необходимо определиться, как обозначать те или иные символы. Иными словами, какой будет вид представления информации.

Мысли человека выражаются предложениями, которые составляются из слов. Это алфавитное представление информации. 

Алфавит (основа любого языка) - конечный набор разных символов, при складывании которых получается сообщение на выбранном языке. 
Однако, одна и та же запись может иметь разный смысл. 
Например, цифра 150613 может обозначать: 

• ширину объекта;
• массу объекта;
• время в секундах;
• номер дома;
• дату 15 июня 2013 года.

Поэтому, чтобы не было путаницы, существуют правила представления информации. Такие правила называются кодом.

Код – это набор условных обозначений для представления информации. 

Кодирование - процесс представления информации через код (символы одного алфавита представляются через символы другого; одна форма представления информации преобразуется к более удобной для хранения другой форме хранения информации).

Декодирование – это обратное преобразование информации.
Например, при общении друг с другом мы разговариваем на русском языке, который является кодом. Разговаривая, мы этот код передаем с помощью звуков, при письме - буквами. Водитель мигает фарами или сигналит, значит, передает сигнал. Сигнал светофора при переходе дороги – это тоже кодирование информации. Таким образом, при кодировании следует использовать строго определенные символы.

Способ кодирования зависит от: 

• сокращения записи;
• зашифровки информации;
• удобства обработки;
• и т. д.

Представление информации в компьютере

Системы счисления и формы представления чисел

Информация в компьютере кодируется, как правило, в двоичной или в десятичной системе счисления.

Система счисления – это способ изображения чисел с помощью символов, которые имеют определенные количественные значения.

Системы счисления бывают позиционные и непозиционные.

Позиционная система счисления – это когда количественное значение цифры зависит от ее позиции в числе. Непозиционная система счисления - значение каждой цифры не зависит от ее позиции в числе. Количество (Р) различных цифр, которые используются для изображения числа в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления. В общем случае запись любого числа в системе счисления с основанием Р можно представить:

где нижние индексы определяют местоположение цифры в числе.

Для представления двоичной системы счисления (Р=2) используются всего две цифры: 0 и 1. Из соотношения (1) вытекают правила перевода чисел из одной системы счисления в другую.

Двоичные числа представляются в двух формах:

• естественная форма или форма с фиксированной запятой (точкой);
• нормальная форма или форма с плавающей запятой (точкой).

С фиксированной запятой все числа представлены как последовательность цифр с постоянным для всех чисел положением запятой, которое отделяет целую часть от дробной.

Например, в десятичной системе счисления имеются 4 разряда в целой части числа (до запятой) и 4 разряда в дробной части числа (после запятой); такие числа имеют вид:

+0343,9531; +8888,0000; -5325,0565.

Эта форма не всегда применяется в вычислениях, так как у нее небольшой диапазон представления чисел.

С плавающей запятой все числа представлены как две группы цифр. Первая – это мантисса (абсолютная величина меньше единицы), вторая – порядок (целое число).

Например, числа в нормальной форме имеют вид: +0,67567*10² ; +0,111*10^-6 ; -0,86777777* 10⁹ .

Эта форма представления является основной в современных ЭВМ.

Двоично-десятичная система счисления получила большое распространение в современных компьютерах по причине легкости перевода в десятичную систему и обратно. В этой системе счисления каждая десятичная цифра кодируется с помощью четырех двоичных цифр (табл.1).

Таблица 1. Таблица двоичных кодов десятичных цифр и шестнадцатеричных

Цифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	А	В	С	D	Е	F
Код	0000	0001	0010	0011	0100	0101	0110	0111	1000	1001	1010	1011	1100	1101	1110	1111

Например, 9703 в десятичной системе выглядит в двоичной системе так: 1001011100000011.

В веб-дизайне, в программировании иногда пользуются шестнадцатеричной системой счисления. Чтобы отобразить цифры, большие 9, в шестнадцатеричной системе счисления используются буквы А = 10, В = 11, С = 12, D = 13, Е = 14, F = 15.

Например, F17B в шестнадцатеричной системе выглядит так в двоичной системе: 1111000101111011.

Варианты представления информации в ПК

Вся информация в компьютере представляется двоичными кодами. Для удобства работы двоичные разряды обозначены терминами (табл. 2). Эти термины применяются для измерения объемов информации, которая хранится и обрабатывается в ЭВМ.

Таблица 2. Двоичные разряды

Количество двоичных разрядов	1	8	16	8*1024	8*10242	8*10243	8*10244
Единица измерения	Бит	Байт	Параграф	Килобайт	Мегабайт	Гигабайт	Терабайт

Двоично-кодированные десятичные числа могут быть представлены в компьютере в двух форматах - упакованном и распакованном.

В упакованном формате каждая десятичная цифра кодируется четырьмя двоичными разрядами (полбайта).

Упакованный формат:

Здесь и далее: Цф – цифра, Знак – знак числа.

Используется этот формат в компьютере при сложении и вычитании двоично-десятичных чисел.

В распакованном формате каждой десятичной цифре отводится целый байт, при этом старшие полубайты каждого байта в ПК заполняются кодом 0011 (в соответствии с ASCII-кодом), а в левых полубайтах кодируются десятичные цифры. Старший полубайт самого правого байта используется для кодирования знака числа.

Распакованный формат:

Распакованный формат используется в компьютере при выполнении операций умножения и деления двоично-десятичных чисел и при вводе-выводе информации в ПК [2, стр.93].

Коды ASCII

Распакованный формат является следствием использования в компьютере ASCII-кода, чтобы представить символьную информацию.

Код ASCII– (Американский стандартный код для обмена информацией) представлен как основной стандарт и его расширение (табл. 3). Для кодирования символов используются шестнадцатиричные коды 00 - 7F, расширение стандарта – 80 - FF. Основной стандарт – международный, его используют, чтобы закодировать управляющие символы, цифры и буквы латинского алфавита; расширение стандарта кодирует символы псевдографики и буквы национального алфавита.

Таблица 3. Таблица кодов ASCII

В связи с множеством систем кодирования текстовой информации, действующего в России, возникает задача преобразования данных — это одна из главных задач информатики (Приложение А).

Кодирование информации

Кодирование текстовой информации

Существуют три основных способа кодирования текстовой информации:

• числовой – это числа;
• символьный – символы того же алфавита, что и исходный текст;
• графический – специальные рисунки или значки.

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число, то двоичный код кодирует и текстовую информацию. Двоичный код одного символа хранит в себе 1 байт = 8 бит.

Так как каждый бит принимает два значения 0 или 1, количество возможных сочетаний в байте равно 256=2⁸.

Значит, 256 кодовых комбинаций получается при помощи 1 байта и закодировать ними 256 различных символов. 

Это количество символов достаточно для кодирования текстовой информации. В неё входят прописные буквы русского и латинского алфавита, цифры, специальные символы, графические символы, знаки и т.д. 
Каждый символ колируется уникальным десятичным кодом от 0 до 255 или соответствующим двоичный код от 00000000 до 11111111. 

Таким образом, компьютер различает символы по их коду, а человек - по их начертанию.

Символу присваивается конкретный код – это соглашение фиксируется в кодовой таблице (Приложение Б). 

Кодирование текстовой информации с помощью байтов опирается на несколько различных стандартов, но первоосновой для всех стал стандарт ASCII, который ранее описывался.

В системе ASCII существуют две таблицы кодирования - базовая и расширенная. 

Базовая таблица имеет значения кодов от 0 до 127, а расширенная - номера от 128 до 255. Первые 33 кода соответствуют не символам, а разным операциям (ввод пробела, специальные знаки, переход строки, номер, скобки и т. д.). 

Коды с 33 по 127 – это стандарт интернациональный, состоящий из символов латинского алфавита, цифр, знаков арифметических операций и знаков препинания.

Коды с 128 по 255 – это стандарт национальный, т.е. один и тот же код могут иметь различные символы. 

Например, ASCII коды букв латинского алфавита:

Таблица 4. Таблица кодов ASCII

В языках, в которых используется кириллический алфавит, и русский в частности, поменяли полностью вторую половину таблицы ASCII, ее приспособили под кириллический алфавит. Однако из-за отсутствия согласованного стандарта появились различные кодовые таблицы для кодирования русскоязычных текстов, среди которых кодовая таблица Windows (CP-1251) (табл.5).

Таблица 5. Кодовая таблица Windows (CP-1251)

Со временем, с развитием информационных технологий в мире необходимо было кодировать символы алфавитов других языков: арабского, японского, корейского, хинди, и некоторые специальные символы.

На смену старой системе пришла новая универсальная, в которой один символ кодируется не одним, а двумя байтами. 
При анализе организационных трудностей, которые связаны с созданием единой системы кодирования текстовой информации, пришли к выводу, что они из-за небольшого набора кодов – всего 256. Лучше использовать не восьми разрядную, а шестнадцатиразрядную кодировку символов. Такая систему кодирования назвали универсальной — UNICODE. Шестнадцати разрядов достаточно, чтобы закодировать 65 536 различных символов — этого поля достаточно для кодирования большинства языков планеты.

Простой механический переход на шестнадцатиричную систему долгое время не осуществлялся из-за недостаточных ресурсов средств ЭВМ. Во второй половине 90-х годов технические средства достигли необходимого уровня обеспеченности ресурсами, и на сегодняшний день вся информация закодирована с помощью универсальной системы кодирования. [1, стр.21].

Юникод включает практически все современные письменности, такие как арабская, армянская, бенгальская, глаголица, грузинская, еврейская, японская и другие. Например, ниже сведены в таблицу символы основного арабского блока (табл.5).

Таблица 6. Символы основного арабского блока

В настоящее время существует много различных кодовых таблиц (DOS, ISO, WINDOWS, KOI8-R, KOI8-U, UNICODE и др.), поэтому тексты, созданные в одной кодировке, могут не правильно отображаться в другой. 

Кодирование графических данных

Компьютерная графика на сегодняшний день широко используется в самых различных областях деятельности человека. Это связано со стремительным развитием информационных технологий, с развитием аппаратных средств персонального компьютера. В последние десятилетия стали обрабатывать и видеоинформацию. Но цифровые изображения гораздо больше, «тяжелее» по размеру, чем текст. Резко увеличивается объем документа, содержащий графику.

Графические данные бывают растровыми и векторными.

Рис. 1. Растр — это метод кодирования графической информации,

принятый в полиграфии

При рассмотрении с помощью увеличительного стекла черно-белое графическое изображение, которое напечатано в газете или в книге, то можно увидеть, что оно состоит из маленьких точек. (рис. 1).

Графическая информация производится из аналоговой формы в дискретную через дискретизацию, т.е. графическое изображение разбивается на отдельные элементы. Каждому элементу присваивается определенный код.

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами – как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображений используется свой способ кодирования.

Рис.2. Кодирование растровых изображений

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов.

Рис.3. Кодирование черно-белого и цветного изображения

Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту (черная или белая – либо 1, либо 0).
Для четырех цветного – 2 бита.
Для 8 цветов необходимо – 3 бита.
Для 16 цветов – 4 бита.
Для 256 цветов – 8 бит (1 байт).

Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Т.н. модель RGB.

Рис.4. Минимальная единица изображения – пиксель и растр

Для получения богатой палитры базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности.
4 294 967 296 цветов (True Color) – 32 бита (4 байта).

 

Рис.5. Векторное изображение

Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов (точка, отрезок, эллипс…). Каждый примитив описывается математическими формулами. Кодирование графической информации зависит от прикладной среды.

В результате кодирования графическая информация представляется как растровое изображение. Оно состоит из определённого количества строк, каждая из которых содержит определённое количество точек.

Качество изображения зависит от разрешающей способности (количество точек по горизонтали и количество точек по вертикали на единицу длины изображения).

Графическое изображение преобразуется из аналогового в цифровое с помощью сканера. Сканирование происходит с помощью перемещения светочувствительных элементов вдоль изображения. Характеристики сканера выражаются с помощью двух чисел. Первое число определяет количество светочувствительных элементов на одном дюйме полоски и является оптическим разрешением. Второе число определяет количество шагов при перемещении на один дюйм вдоль изображения.

Используются различные палитры цветов. Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки. Количество цветов N в палитре и количество информации для кодирования цвета каждой точки связаны между собой Хартли: N=2^I, где I – глубина цвета, а N – количество цветов. 

Количество информации, используемое для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета.

Новинка японской фирмы Sharp – жидко-кристаллическая технология, которая позволяет получить сверхчёткую картинку на экране монитора с использованием пяти базовых цветов. Традиционные цвера – красный, зеленый, синий и добавлены два цвета - голубой и жёлтый (RGBCY). Как говорят инженера компании, картинка получает более глубокие цвета и более естественную передачу, уменьшается потребление электроэнергии и мощность излучения.

Для преобразования изображения в двоичный код в зависимости от разрешения экрана и количества установленных цветов необходим объём памяти (Приложение Г). Например, для разрешения 800х600 и цветовой моделью high color требуется: 
800х600х16бит = 480000х2байт - около 1 мегабайта.

Видеоадаптер предоставляет видеопамять к уже имеющейся внутренней памяти ПК. Процессор считывает с памяти цифровое изображение и отображается на экране. Таким образом, построение изображения и его качество во многом зависит от возможностей монитора и видеоадаптера.

Кодирование звуковой информации

Человек воспринимает звуковые волны с помощью слуха в форме звука различных громкости и тона. Чем больше интенсивность звуковой волны, тем громче звук, чем больше частота волны, тем выше тон звука (рис.7).

Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний в секунду (низкий звук) до 20 000 колебаний в секунду (высокий звук).

Человек может воспринимать звук в огромном диапазоне интенсивностей, в котором максимальная интенсивность больше минимальной в 1014 раз (в сто тысяч миллиардов раз). Для измерения громкости звука применяется специальная единица "децибел" (дбл) (табл. 6). Уменьшение или увеличение громкости звука на 10 дбл соответствует уменьшению или увеличению интенсивности звука в 10 раз.

Рис.8. Зависимость громкости и высоты тона звука от интенсивности и частоты звуковой волны

Таблица 9. Громкость звука

Звук Громкость в децибелах Нижний предел чувствительности человеческого уха 0 Шорох листьев 10 Разговор 60 Гудок автомобиля 90 Реактивный двигатель 120 Болевой порог 140

Приемы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику намного позже. Методы кодирования звуковой информации двоичным кодом необычны и далеки от стандарта. Можно выделить два основных направления.

Метод FM (Frequency Modulation) заключается в том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот. Их разложение и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ДАЛ). При кодировании и декодировании неизбежны потери информации, поэтому качество звукозаписи обычно не соответствует качеству звучания.

Метод таблично-волнового синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. В подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов. В технике такие образцы принято называть сэмплами. В этих образцах хранятся тип инструмента, высоту тона, динамику его изменения, номер его модели, продолжительность и интенсивность звука, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, и другие параметры, которые характеризуют особенности звука. В качестве образцов используются «реальные» звуки и качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания музыкальных инструментов [1, стр.23].

На графике (см. рис.8) это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность ”ступенек”, каждой из которых присваивается значение уровня громкости. Чем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем более качественным будет звучание.

Рис 9. Временная дискретизация звука

При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется последовательностью дискретных уровней сигнала.

Рис 10. Представление аналогового сигнала в цифровой форме

Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени. Чем большее количество измерений проводится в 1 секунду, тем точнее процедура двоичного кодирования.

Рис.11. Частота дискретизации звука

Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука

• Самое низкое качество: телефонная связь при частоте дискретизации 8000 раз в секунду глубине дискретизации 8 битов и записи одной звуковой дорожки (моно)
• Самое высокое качество: аудио-CD при частоте дискретизации 48000 раз в секунду глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек (стерео)

Кодирование звука с использованием компьютера – это процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и дальнейшая дискретизация аналогового электрического сигнала. Кодирование звуковой информации осуществляют специальные программы. Качество воспроизведения закодированных звуков зависит от частоты дискретизации и её разрешения.

Цифровой звук – это аналоговый звуковой сигнал, представленный посредством дискретных численных значений его амплитуды.

Оцифровка звука — технология поделенным временным шагом и последующей записи полученных значений в численном виде.
Другое название оцифровки звука — аналогово-цифровое преобразование звука.

Рис 12. Полный цикл преобразования звука: от оцифровки до воспроизведения

Заключение

Самая удобная оказалась двоичная система счисления, в которой используются только две цифры 0 и 1, так как создать устройство с двумя состояниями несложно с технической стороны.

Необходимо иметь электронные схемы, принимающие два состояния, - тока и состояния покоя. Ток – это цифра 0, покой – это цифра 1. Из-за простоты электронных схем с этими электрическими состояниями двоичная система кодирования преобладает в современной цифровой технике. Компьютер может обрабатывать только информацию, которая представлена в числовой форме. Звуковая, текстовая, графическая информация для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовой формат. Например, при вводе в компьютер текстовой информации каждая буква кодируется числом, а при выводе на экран монитора или на принтер для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Все числа в компьютере представляются через нули и единицы. Иными словами, компьютеры обрабатывают информацию в двоичной системе счисления, так как при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми.

Список использованной литературы

1. Балдин, К.В. Информационные системы в экономике: Учебник / К.В. Балдин, В.Б. Уткин. — М.: Дашков и К, 2013. — 395 c.
2. Балдин, К.В. Информационные технологии в менеджменте: Учеб. для студ. учреждений высш. проф. образования / К.В. Балдин. — М.: ИЦ Академия, 2012. — 288 c.
3. Божко, В.П. Информатика: данные, технология, маркетинг / В.П. Божко, В.В. Брага, Н.Г. Бубнова. — М.: Финансы и статистика, 2014. — 224 c.
4. Бхаргава А. Грокаем алгоритмы. – СПб.: Питер, 2017. – 288 с.
5. Гаврилов, М.В. Информатика и информационные технологии: Учебник для бакалавров / М.В. Гаврилов, В.А. Климов; Рецензент Л.В. Кальянов, Н.М. Рыскин. — М.: Юрайт, 2013. — 378 c.
6. Джонс М.Т. Программирование искусственного интеллекта. - М.: БХВ-ДМК Пресс, 2015. - 312 c.
7. Здор С. Е. Кодированная информация. От первых природных кодов до искусственного интеллекта. – Москва: Наука, 2012. - 168 c.
8. Кудинов, Ю.И. Основы современной информатики: Учебное пособие / Ю.И. Кудинов, Ф.Ф. Пащенко. - СПб.: Лань, 2011. - 256 c.
9. Ляхович, В.Ф. Основы информатики: Учебник / В.Ф. Ляхович, С.О. Крамаров, И.П. Шамараков. - Рн/Д: Феникс, 2010. - 715 c.

Приложение А

Таблица кодов ASCII и Кодовая таблица MS – DOS

CP866 (MS DOS).

Стандартная часть кодировочной таблицы ASCII

Номер	Символ	Номер	Символ	Номер	Символ	Номер	Символ
32		56	8	80	P	104	h
33	!	57	9	81	Q	105	i
34	“	58	:	82	R	106	j
35	#	59	;	83	S	107	k
36	$	60	<	84	T	108	l
37	%	61	=	85	U	109	m
38	&	62	>	86	V	110	n
39	‘	63	?	87	W	111	o
40	(	64	@	88	X	112	p
41	)	65	A	89	Y	113	q
42	*	66	B	90	Z	114	r
43	+	67	C	91	[	115	s
44	,	68	D	92	\	116	t
45	-	69	E	93	]	117	u
46	.	70	F	94	^	118	v
47	/	71	G	95	_	119	w
48	0	72	H	96	`	120	x
49	1	73	I	97	a	121	y
50	2	74	J	98	b	122	z
51	3	75	K	99	c	123	{
52	4	76	L	100	d	124	|
53	5	77	M	101	e	125	}
54	6	78	N	102	f	126	~
55	7	79	O	103	g	127

Приложение Б

Кодирование текстовой информации. Практика

Определение числового кода символа с помощью текстового редактора Word.

1. Запустить текстовый редактор Word командой [Программы/Microsoft Word]
2. Ввести команду [вставка/символ]. На экране появится диалоговая панель Символ. Для определения числового кода символа в кодировке Windows с помощью раскрывающегося списка из: выбрать тип кодировки кириллица (дес.).
3. В таблице символов выбрать символ (например, прописную букву «А»). В текстовом поле Код знака: появится десятичный числовой код символа (в данном случае 192).
4. Для определения шестнадцатеричного числового кода символа в кодировке Unicode с помощью раскрывающегося списка из: выбрать тип кодировки Юникод(шестн.)
5. В таблице символов выбрать символ (например, прописную букву «А»). В текстовом поле Код знака: появится шестнадцатеричный числовой код символа (в данном случае 0410).

Ввод символа с помощью числовых кодов в текстовом редакторе Блокнот

1. Запустить стандартное приложение Блокнот командой [Программы/ Стандартные/ Блокнот]
2. С помощью дополнительной цифровой клавиатуры при нажатой клавише {Alt} ввести число 0224, отпустить клавишу {Alt}, в документе появится символ «а». Повторить процедуру для числовых кодов от 0225 до 0233, в документе появится последовательность из 12 символов «абвгдежзий» в кодировке Windows.
3. С помощью дополнительной цифровой клавиатуры при нажатой клавише {Alt} ввести число 224, в документе появится символ «р». Повторить процедуру для числовых кодов от 225 до 233, в документе появится последовательность из 12 символов «рстуфхцчшщ» в кодировке MS-DOS

Примеры кодирования текстовой информации

Задача 1.

• Повязала осень пестрый фартук
• И ведерки с красками взяла.
• Ранним утром, проходя по парку,
• Листья позолотой обвела.
• 143 174 162 239 167 160 171 160 32 174 225 165 173 236 32 175 165 225 226 224 235 169 32 228 160 224  226 227 170
• 136 32 162 165 164 165 224 170 168 32 225 32 170 224 160 225 170 160 172 168 32 162 167 239 171 160 46
• 144 160 173 168 172 32 227 226 224 174 172 44 32 175 224 174 229 174 164 239 32 175 174 32 175 160 224 170 227 44
• 138 168 225 226 236 239 32 175 174 167 174 171 174 226 174 169 32 174 161 162 165 171 160 46

Задача 2.

• Нам не дано предугадать,
• Как слово наше отзовется, —
• И нам сочувствие дается,
• Как нам дается благодать...
• 141 160 172 32 173 165 32 164 160 173 174 32 175 224 165 164 227 163 160 164 160 226 236 44
• 138 160 170 32 225 171 174 162 174 32 173 160 232 165 32 174 226 167 174 162 165 226 225 239 44 32 45
• 136 32 173 160 172 32 225 174 231 227 162 225 226 162 168 165 32 164 160 165 226 225 239 44
• 138 160 170 32 173 160 172 164 160 165 226 225 239 32 161 171 160 163 174 164 160 226 236 46 46 46

Приложение В

Кодирование звуковой информации. Практика

Во время кодирования непрерывного звукового сигнала происходит временная дискретизация - непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки.

Каждой ступеньки присваивается значение уровня громкости звука, его код (1,2,3...)

Частота дискретизации звука – это количество измерений громкости звука за одну секунду.

 Глубина кодирования звука i– это количество бит информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.

 Количество различных уровней сигнала можно рассчитать по формуле 2 i=N

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.

 Информационный объём  звуковой информации = глубина кодирования звука *частота дискретизации * время звучания *моно или стерео (1 или 2)

 Задача 1. Оцените информационный объём  стереоаудио файла длительностью звучания  1 сек (1 мин) при высоком качестве звука(16 бит; 48 КГц)

Решение:

Количество бит, приходящихся на одну выборку* на количество выборок в сек *2(стерео).

1)16 бит*48000*2==1536000 бит=192000 байт=187,5К байт

2) 187,5К байт*60=2812,5Кбайт

Задача 2. Определите качество звука, ели известно, что объём моноаудиофайла длительностью звучания в 10 сек. Равен 940 Кбайт;

Решение:

940 Кбайт =7700480бит;

7700480 =10*16* частота дискретизации

 частота дискретизации=7700480/(10*16)=4812Гц –качество CD

Задача 3. Рассчитать время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32кГц его объем равен:

А)700 Кбайт;

Б)6300 Кбайт. (на дом)

Решение: а) 16*32000*t=700 Кбайт;   t=(700*1024*8)/(16*32000)=11,2 сек.

Б)t=(6300*1024*8)/(16*32000)=100 сек.=1,68 мин

 Примеры  «Двоичное кодирование звуковой информации»

Задача 1

Определите качество звука, если известно, что объем моноаудиофайла длительностью звучания 20 сек. равен 157 Кбайт, «глубина» кодирования 16 бит.

Ответ: 157*1024*8=1286144бит; 1286144/16/20=4019,2 гц=4Кгц

Задача 2

Рассчитайте время звучания стереоаудиофайла, если при 16 – битном кодировании и частоте дискретизации 48кГц его объем равен 6300Кбайт.

Ответ: 6300*1024*8=51609600бит; 51609600/16/48000/2=33,6 сек

Задача 3

Определите длительность звукового файла, который уместится на гибкой дискете 3,5 (при низком качестве звука: моно, 8 бит, 8 кГц).  Учтите, что для хранения данных на такой дискете выделяется 2847 секторов объемом 512 байт.

Ответ: 512*2847*8= 11661312;   11661312/16/48000=15,184 сек15,184

Задача 4

Определить информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 5 минут, если «глубина» кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно: 8 бит и 16кГц.

8*16000*5*60=38400000бит=4687,5Кбайт »4,6 Мбайт

Приложение Г

Кодирование графической информации. Практика

Задача 1. Рассчитать информационный объем графического файла 100х100 пикселей. Ответ записать в Кбайтах.

Глубина кодирования
1 бит/пиксель	4 бит/пиксель	8 бит/пиксель	16 бит/пиксель	24 бит/пиксель
Информационный объем файла
1,22 Кбайт	4,88 Кбайт	9,77 К байт	19,5 Кбайт	29,3 Кбайт

Задача 2. Дано изображение размером 2816х2112 пикселей, информационный объем файла 17,0 Мбайт, при глубине кодирования 24  бита/пиксель. Открыть изображение с помощью графического редактор Paint, далее ФАЙЛ – СОХРАНИТЬ КАК…

1. Сохранить рисунок, выбрав тип файла:  256 -  цветный рисунок ( глубина кодирования –  8 бит/пиксель).
2. Сохранить рисунок, выбрав тип файла:  16 -  цветный рисунок ( глубина кодирования –  4 бит/пиксель).
3. Сохранить рисунок, выбрав тип файла:  монохромный  рисунок ( глубина кодирования –  1 бит/пиксель).

Параметры
1 бит/пиксель	4 бит/пиксель	8 бит/пиксель
Информационный объем файла
726 Кбайт	2905 Кбайт	5810 Кбайт

Вывод: Чем выше разрешающая способность растрового изображения и больше глубина кодирования цвета,  тем качественнее изображение.

Задача 3. Достаточно ли видеопамяти объемом 256 Кбайт для работы монитора в режиме 640*480 палитрой из 16 цветов?

640*480*4=1228800бит= 150Кбайт   Не хватит

Задача 4. 64 – цветный рисунок содержит 240 байт информации. Из скольки точек он состоит?

  240*8=1920бит;  1920/6=320 точек.