ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ (переписать и условия, и решение, разобравшись)

Цел и работы:

Учебная: практическое закрепление знаний о способах измерения и кодирования информации при использовании различных подходов

Развивающие:

Развитие речи (обогащение ее словарного запаса специальной компьютерной терминологией, пониманием ее смысловой функцией; усиление коммуникативных свойств речи )

Развитие аналитического мышления, обобщения и систематизации. Формирование и развитие познавательных интересов и способностей, творческой активности.

Воспитательная: воспитание уважительного отношения к достижениям человеческой мысли при изучении ИТ.

Студент должен знатъ:

· Свойства информации

· Единицы измерения информации

· Алфавитный подход к измерению количества информации

· Кодирование текстовой и графической информации в компьютере

Студент обязан уметь:

1. определять числовые коды символов, вводить символы с помощью числовых кодов.

2. определять информационную емкость сообщений

3. определять количество информации

Интеграционные связи: Математика, Информационные технологии в профессиональной деятельности

Краткие теоретические сведения

(ознакомьтесь, не переписывая)

Кодирование заключается в том, что каждому символу ставиться в соответствие уникальный двоичный код от 00000000 до 11111111 (или десятичный код от 0 до 255).

В настоящее время существуют пять различных кодовых таблиц для русских букв (Windows, MS-DOS, КОИ-8, Mac, ISO) поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не будут правильно отображаться в другой. Для разных типов ЭВМ используются различные таблицы кодировки. С распространением персональных компьютеров типа IBM PC международным стандартом стала таблица кодировки под названием ASCII (American Standart Code for Information Interchange) – американский стандартный код для информационного обмена.

Рисунок 1. Десятичные коды некоторых символов в различных кодировках

Стандартной в этой таблице является только первая половина, т.е. символы с номерами от 0 (00000000) до 127 (0111111). Сюда входят буква латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы.

Остальные 128 кодов используются в разных вариантах. В русских кодировках размещаются символы русского алфавита.

В последние годы получил широкое распространение новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ два байта. С его помощью можно закодировать 65536 (216= 65536 ) различных символов.

Кодирование растровых изображений

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов. Пиксель – минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом.

В процессе кодирования изображения производится его пространственная дискретизация. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета, то есть код цвета (красный, зеленый, синий и так далее).

Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту (либо черная, либо 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).

Качество изображения зависит от количества точек (чем меньше размер точки и, соответственно, больше их количество, тем лучше качество) и количества используемых цветов (чем больше цветов, тем качественнее кодируется изображение).

Для представления цвета в виде числового кода используются две обратных друг другу цветовые модели: RGB или CMYK. Модель RGB используется в телевизорах, мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах… Основные цвета в этой модели: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue). Цветовая модель CMYK используется в полиграфии при формировании изображений, предназначенных для печати на бумаге.

Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемых для кодирования цвета точки.

Если кодировать цвет одной точки изображения тремя битами (по одному биту на каждый цвет RGB), то мы получим все восемь различных цветов.

R	G	B	Цвет
1	1	1	Белый
1	1	0	Желтый
1	0	1	Пурпурный
1	0	0	Красный
0	1	1	Голубой
0	1	0	Зеленый
0	0	1	Синий
0	0	0	Черный

На практике же, для сохранения информации о цвете каждой точки цветного изображения в модели RGB обычно отводится 3 байта (то есть 24 бита) - по 1 байту (то есть по 8 бит) под значение цвета каждой составляющей. Таким образом, 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 16 777 216 цветов. Такой набор цветов принято называть TrueColor (правдивые цвета), потому что человеческий глаз все равно не в состоянии различить большего разнообразия.

Для того чтобы на экране монитора формировалось изображение, информация о каждой точке (код цвета точки) должна храниться в видеопамяти компьютера. Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов. В современных компьютерах разрешение экрана обычно составляет 1280х1024 точек. Т.е. всего 1280 * 1024 = 1310720 точек. При глубине цвета 32 бита на точку необходимый объем видеопамяти:

32 * 1310720 = 41943040 бит = 5242880 байт = 5120 Кб = 5 Мб.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ (переписать и условия, и решение, разобравшись)

Задача 1. Квадратное световое табло 2´2 состоит из светящихся элементов, каждый из которых может гореть одним из четырех различных цветов. Сколько различных сигналов можно передать с помощью табло, состоящего из четырех таких элементов (при условии, что все элементы должны гореть)?

Решение:

2*2=4 элемента

N = 44 = 256

Задача 2(Формула Хартли) Игровое поле состоит из 18 строк и 8 столбцов. Партия записана последовательностью из 10 координат, соответствующих ходам игроков по клеткам. Какой объем информации в битах несет эта запись, если для кодирования одной клетки поля использовали двоичный код минимальной длины? 1)60	Решение: 1. Сколько возможных событий (клеток поля)? N=188=144 2. Объем информации для кодирования одной клетки – по формуле Хартли N=2i i=8 бит 3. Объем информации для записи 10 координат (10 клеток) V=10i=80 бит
Задача 3. В некоторой стране автомобильный номер состоит из 7 символов. В качестве символов используют 18 различных букв и десятичные цифры в любом порядке. Каждый такой номер в компьютерной программе записывается минимально возможным и одинаковым целым количеством байтов, при этом используют посимвольное кодирование и все символы кодируются одинаковым и минимально возможным количеством битов. Определите объем памяти, отводимый этой программой для записи 60 номеров.	Решение: Для 1 символа возможен выбор одного из 18+10=28 вариантов, следовательно, для кодирования одного символа необходимо 5 бит Для записи одного номера V1 = 7 * 5 бит =35 бит. Внимание на условие! В байтах V 1 = 5 байт. 60 номеров займут объем V=V160=5 байт 60 = 300 байт.
Задача 4 . На карте маршрутов города все маршруты обозначены некоторым кодом, в котором первая буква обозначает вид транспорта (А-автобус, Т — троллейбус, Р — трамвай, М — маршрутное такси).Далее идут 2 цифры — номер маршрута, если номер маршрута 1,то он кодируется 01.Четвертый символ — буква(а или б) показывает направление движения. Каждый код маршрута записывается минимально возможным и одинаковым количеством бит(при этом используется посимвольное кодирование и каждый символ кодируется минимально возможным количеством бит). Определить объем памяти, отводимый для записи 80 таких маршрутов.	Решение: Оцениваем объем информации каждого символа в записи маршрута: Первый символ – 1 из 4 вариантов (АТРМ), следовательно, i1=2 бита; Второй символ – 1 из 10 вариантов….8 9), i2=4 бита Третий символ – i3=4 бита Четвертый символ – 1 из двух вариантов – i4=1 бит. Всего на запись символов для одного маршрута i=i1+i2+i3+i4=2+4+4+1=11 бит. 80 маршрутов займут объем V=80*11 бит = 880 бит.
Задача 5 . Программа генерирует N – символьные пароли следующим образом: в качестве символов используются цифры, а также строчные и прописные латинские буквы ( в латинском алфавите 26 знаков). Все символы кодируются одним и тем же минимально возможным количеством бит и записываются на диск. Программа сгенерировала 128 паролей и записала из в файл подряд, без дополнительных символов. Размер файла составил 1, 5 Кбайта. Какова длина пароля?	Решение: 1)Сколько всего символов используется для создания пароля (размер алфавита)? Q = 26*2 + 10 = 62 символа. Значит, для кодирования одного символа необходимо 6 бит. 2) Находим информационный объем одного пароля в битах: V = 1,5 Кбайт / 128 = 1536 байт/128 = 12 байт. = 96 бит 3) N = 96 бит / 6 бит = 16 символов.

Контрольные вопросы (найти ответы в Интернете и записать их в конспекте, кратко):

Какой принцип кодирования текстовой информации используется в компьютере?
Почему при кодировании текстовой информации в компьютере в большинстве кодировок используется 256 различных символов, хотя русский алфавит включает только 33 буквы?
Как называется международная таблица кодировки символов?
С какой целью ввели кодировку Unicode, которая позволяет закодировать 65 536 различных символов?
Что такое TrueColor?

Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!