Кодирование текстовой информации конспект. Кодирование текстовой информации в компьютере. Обобщение. Домашнее задание
Открытый урок «Кодирование текстовой информации»
Предмет – информатика и ИКТ.
Класс – 9.
Форма проведения – создание проектов.
Цель : сформировать у обучающихся понимание процесса кодирования текстовой информации.
Задачи:
общеобразовательная:
познакомить обучающихся со способами кодирования текстовой информации и их использовании;
научить кодировать и перекодировать текстовую информацию;
развивающая:
развивать умение планировать, организовывать и выполнять работу в группе, используя элементы проектирования;
способствовать развитию познавательных интересов обучающихся;
воспитывающая:
воспитывать доброжелательные отношения в группе;
воспитывать творческое отношение к труду, к культуре труда, эстетический вкус при оформлении проекта.
Техническое оборудование:
мультимедийный проектор;
компьютерный класс с доступом в локальную сеть.
Раздаточный материал:
название команд;
информационный лист;
ватман, фломастеры, клей, магниты;
технологическая карта.
Ход урока
1. Организационный момент
Ученики стоят около ПК.
Здравствуйте, ребята!
Давайте сделаем глубокий вдох и выдохнем. А теперь улыбнемся друг другу.
Садитесь, пожалуйста на свои места.
У нас будет необычный урок. Мы будем работать над созданием проектов. Внимание на экран.
Запуск ролика (слайд 1 Приложение 1)
Как вы думаете, какова тема нашего урока?
тема урока (слайд 2 Приложение 1)
Итак, тема урока «Кодирование текстовой информации»
2. Введение в проект
Цели нашего урока:
познакомиться с разными таблицами кодировок и научиться кодировать и декодировать текстовую информацию.
Что значит закодировать информацию?
Закодировать текст – значит сопоставить ему другой текст. Кодирование применяется при передаче данных – для того, чтобы зашифровать текст от посторонних, чтобы сделать передачу данных более надежной.
Скажите, а вы когда-нибудь кодировали информацию?
При кодировании заранее определяют алфавит, в котором записаны исходные тексты (исходный алфавит) и алфавит, в котором записаны закодированные тексты (коды), этот алфавит называется кодовым алфавитом.
Для удобства алфавит представляют в виде кодовой таблицы.
способы кодирования (слайд 3 Приложение 1)
Существуют разные способы кодирования: графический, символьный, числовой.
- На сегодняшнем уроке мы познакомимся с приемами кодирования текста, которые были изобретены людьми на различных этапах развития человеческой мысли. И в аша задача выяснить, как исторически появились разные таблицы кодов.
ВЫКЛЮЧИТЬ ПРОЕКТОР
Для дальнейшей работы нам необходимо разбиться на 4 группы.
Для этого за экраном монитора найдите № группы.
Распределитесь по группам.
конструкторы – 3 человека
радисты – 2 человека
исследователи – 3 человека
историки – 3 человека
Спасибо.
У нас получилось 4 творческих группы.
Каждая группа будет выполнять проект на разные темы.
Исследователи поднимите руки, историки поднимите руки, радисты поднимите руки, конструкторы поднимите руки. Подойдите все к своим столам (Приложение 2).
Молодцы. Послушайте инструкцию:
У вас на столах технологическая карта (Приложение 3) (показать фиолетовый лист), информационный лист (Приложение 4) (показать зеленый лист), таблицы, схемы, и др (Приложение 5_1, (Приложение 5_2, Приложение 5_3, Приложение 5_4) (показать белые листы).
А также ватман и принадлежности в коробочках.
Строго следуйте технологичной карте.
На создание проекта – 15 минут.
После работы – готовые проекты прикрепите к доске.
Приступаем к работе, я буду помогать!
3. Работа над проектом
Учитель помогает.
4. Защита проектов
Какой пример кодирования текстовой информации рассмотрели конструкторы?
в 1906 году в Берлине на Международной Радиотелеграфной Конвенции единым сигналом бедствия для радиосвязи на море был установлен сигнал (. . . - - - . . . SOS ) Спасите наши души. Я приглашаю - радистов.
Какие кодировки текста существуют и что они из себя представляют? Об этом нам расскажут исследователи.
У вас встречалась ситуация, когда вы получаете электронное письмо, но не можете его прочитать – вместо текста идут какие-то непонятные знаки? То же самое случается и в интернете – открываете страницу, а разобрать ничего не возможно. Причем заметьте, подобное происходит именно с русским текстом, с английским подобные проблемы маловероятны. Причина проблем – открытие файла в неверной кодировке.
Чтобы узнать, с чем это связано - Приглашаются историки
Молодцы, вы справились и представили свои проекты.
(Приложение 6 – фото с урока)
5. Подведение итогов
Подведем итог урока. Ответьте на следующие вопросы по материалу урока:
Какие способы кодирования текста существуют? (графический, символьный, числовой)
Назовите способы кодирования текста (Цезарь, Морзе)
Что необходимо для кодирования текстовой информации на компьютере? (Кодовая таблица )
Как называется международная кодовая таблица? (ASCII )
Сколько существует кодировок русского языка? (Пять )
6. Рефлексия
Оценка вашего проекта - будет номинирована:
Какой самый содержательный?
Самый доступный?
Самый красочный?
Самый оригинальный?
Какие вы испытали трудности при выполнении проекта?
Мне понравились все ваши проекты.
7. Закрепление материала
А теперь применим наши знания на практике (Приложение 7):
Пройдите к ПК.
Работа с заданиями на сайте учителя
Кто заработал 3 балла?
Кто заработал 2 балла?
Кто заработал 1 балл?
Молодцы.
8. Домашнее задание
На сайте учителя есть задания в разделе тесты
Выполните их, а ответы отправьте мне на электронный адрес по вашему желанию (раздать задания)
Спасибо всем за работу. Наш урок был продуктивным. До свидания.
Методическая литература
Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов/Н.Д. Угринович. – М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. – 512 с.: ил.
Практикум по информатике и информационным технологиям. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений/Н.Д. Угринович, Л.Л. Босова, Н.И. Михайлова. – 3-е изд. – М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. – 394 с.: ил.
Простейшие методы шифрования текста/ Д.М. Златопольский. – М.: Чистые пруды, 2007 – 32 с.
Интернет-ресурсы
- персональный сайт учителя
Краткая аннотация урока.
Тема урока: Компьютерное представление текстовой информации.
Учебный предмет – информатика.
Уровень образования школьников : 9 класс, второй год изучения предмета, базовая программа.
Место урока в изучении раздела: первый урок;
Продолжительность урока : 45 минут .
Основные понятия : шрифт Цезаря, таблицы кодов, код, кодирование, декодирование, регистр памяти.
Тип урока : изучение нового материала
Форма проведения : беседа
Обеспечение урока:
персональный компьютер;
мультимедиапроектор;
карточки с заданиями;
таблицы кодировок.
Цели урока:
Образовательные:
Развивающие:
Воспитательные:
Задачи:
План урока
знаний и3.Физкультминутка
2 мин
Комплекс упражнений для глаз.
4.Изучение нового материала
20 мин
Изложение нового материала
5 .Закрепление изученного материала
10 мин
6 .Подведение итогов
2 мин
Выставление оценок за работу
7 . Домашнее задание
1мин
Домашнее задание
Пояснение к уроку :
Тема урока: Компьютерное представление текстовой информации.
Класс: 9
Цели урока:
Образовательные: ознакомление учащихся с кодированием текстовой информации в компьютере.
Развивающие: развитие логического мышления, умение анализировать и обобщать.
Воспитательные: воспитание самостоятельности, усидчивости, внимательности.
Задачи:
Повторить понятия: код, кодирование.
Повторить двоичное кодирование информации в компьютере.
Создать у учащихся полное представление о кодировании текстовой информации в компьютере.
Тип урока: изучение нового материала
Оборудование:
Рабочее место учителя.
Мультимедийный проектор.
Мультимедийная презентация по теме урока.
Мультимедийная презентация, физкультминутка.
Таблицы кодировок.
Карточки с заданиями.
План урока
знаний и умений в целях подготовки к изучению новой темы3.Изучение нового материала
20 мин
Изложение нового материала
4.Закрепление изученного материала
10 мин
Самостоятельное выполнение задания
5.Подведение итогов
3 мин
Выставление оценок за работу
6. Домашнее задание
2 мин
Домашнее задание
Пояснение к уроку :
Для проведения урока класс делится на группы по 2 человека. Часть работы проводится в группах, но есть задания, которые выполняются учащимися самостоятельно.
Ход урока
1. Организационный момент.
Взаимное приветствие, настрой на урок, проверка отсутствующих.
2. Актуализация знаний.
Информатика – это одна из самых молодых научных дисциплин. Она появилась около 60 лет назад. Информатика – это наука об информации, способах ее представления, обработки и передачи. Информация окружает нас. Она может быть представлена в разной форме: с помощью текстов, чисел, графических образов, звуков. Можно сказать, что информация закодирована с помощью разных языков, и наша задача научиться декодировать информацию, то есть переводить на понятный нам язык. Мы начинаем изучать новый раздел: Кодирование и обработка текстовой информации, а тема нашего урока: Компьютерное представление текстовой информации. (Слайд 1) Целью нашего урока будет: знакомство с кодированием текстовой информации и повторение двоичного кодирования информации в компьютере.
Посмотрите на данный слайд, перед вами представлены различные рисунки, что вы можете сказать об этих рисунках? (ответы и предположения учащихся)
(Слайд 2)
Что вы понимаете под кодированием информации?
Кодирование – это представление информации с помощью некоторого кода.
С какой целью люди кодируют информацию?
Что такое код?
Код – правило перевода информации с одного языка, способа представления, в другой.
(Слайд 3)
С XIX века это слово обозначало еще книгу, в которой словам естественного языка сопоставлены группы цифр или букв.
Существует большое количество кодов и систем кодирования. Но все их по способу представления можно разделить на три группы: кодирование с помощью символов, цифр и букв.
Перед вами закодированное словосочетание. (Слайд 4)
Обсудите в группе и скажите, как бы Вы декодировали его, что Вам для этого необходимо?
Результат декодирования этого словосочетания выглядит так На основе представленных словосочетаний определите код, в соответствии с которым было осуществлено кодирование.Правило следующее: каждая буква исходного текста заменяется третьей после нее буквой в алфавите.
Алфавит написан по кругу. (Слайд 4)
Декодируйте слова, представленные на ваших листочках. (Приложение 1)
Из полученных слов получилась фраза «волшебные слова щепетильная скопа». ( Слайд 3)
В 1977 году три математика Ривест, Шамил и Эдельман зашифровали эту бессмысленную фразу. Математики использовали комбинацию из 129 цифр. Я прошу Вас запомнить эту фразу, мы к ней еще вернемся.
Использование при кодировании цифр встречается достаточно часто. Особую актуальность использование цифр при кодировании приобретает в случае представления информации в компьютере.
(Слайд 5)
Компьютер – это электронное устройство, поэтому оно способно точно реагировать только на два состояния – 1 (сигнал есть) и 0 (сигнала нет). При кодировании в компьютере используется двоичный код.
2. Изучение нового материала
Более 60% информации, представленной в компьютере, является текстовой информацией. Поэтому я предлагаю разобраться, каким образом представлена в компьютере текстовая информация. В компьютерном алфавите 256 символов. Сюда входят заглавные и прописные буквы латинского и русского алфавитов, знаки препинания, печатные и непечатные символы, а так же комбинации клавиш.
Для создания 256 комбинаций необходимо 8 ячеек, содержащих 1 или 0. Поэтому каждому символу компьютерного алфавита в памяти компьютера отводится регистр – 8 ячеек.
Чтобы информация на всех компьютерах читалась одинаково, создали различные таблицы кодов. В СССР – это КОИ7 и КОИ8, в Америке – ASCII. Для кодирования информации в Windows используют таблицу ANSI.
(Слайд 6)
Эта таблица состоит из двух частей: с 1 по 128 – это латинский алфавит и общие символы, с 128 по 256 – это символы национального языка. Рассмотрим национальную часть таблицы ANSI.
(Слайд 7) (Приложение 2)
Каждый символ имеет свой десятичный и двоичный коды. Десятичный код обозначен в ячейке. А двоичный код буквы состоит из 2 частей: кодовой комбинации номера строки и кодовой комбинации номера столбца. В результате получается 8 разрядный код буквы, который занимает в памяти компьютера 1 байт информации.
(Слайд 7)
Если же нам дан 8 разрядный код, то первые 4 ячейки содержат номер строки, а вторые 4 ячейки – номер столбца. На их пересечении находится буква с этим кодом.
(Слайд 7)
В компьютер была введена фраза. Ее двоичный код представлен на Ваших листочках. (Приложение 3) Я предлагаю Вам сейчас определить слова, которые были занесены в компьютер, и из полученных каждым из Вас слов составить общую фразу, занесенную в компьютер.
В результате получается китайская пословица.
(Слайд 8)
"Я слышу - я забываю,
Я вижу - я запоминаю,
Я делаю - я понимаю".
Вспомните, пожалуйста, к чему я обещала вернуться в ходе урока?
Когда математики закодировали бессмысленную фразу, они предполагали, что ее смогут расшифровать через триллион лет, а она была декодирована уже через 17 лет. Ведь над ее декодированием работали 600 ученых и 1600 компьютеров. Можно сказать, что каждая тайна всегда становится явной!
3. Физкультминутка.
Выполнение комплекса упражнений для глаз, с помощью мультимедийной презентации.
4. Закрепление материала
А теперь давайте закрепим пройденный материал. Я предлагаю Вам выполнить два задания: закодировать представленное слово, используя международную таблицу кодов ANSI и декодировать части афористического высказывания выдающегося нидерландского ученого Эдсгара Вибе Дейкстра. (приложение )
Из декодированных Вами слов можно составить следующее высказывание: «Вычислительная наука имеет не большее отношение к компьютерам, чем астрономия - к телескопам», что лишний раз подчеркивает, что информатика – в первую очередь – учит нас работать с информацией : представлять, передавать, хранить и обрабатывать ее.
(Слайд 8)
А компьютер – это средство, с помощью которого данный процесс происходит гораздо быстрее и эффективнее.
5.Подведение итогов.
(Слайд 10, 11)
6. Домашнее задание.
(Слайд 9)
Кодирование информации - процесс преобразования информации из формы, удобной для непосредственного использования, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки.
Кодирование текстовой информации
Для записи текстовой (знаковой) информации всегда используется какой-либо язык (естественный или формальный).
Всё множество используемых в языке символов называется алфавитом . Полное число символов алфавита N называют его мощностью . При записи текста в каждой очередной позиции может появиться любой из N символов алфавита, т. е. может произойти N событий. Следовательно, каждый символ алфавита содержит i бит информации, где i определяется из неравенства (формула Хартли): 2 i ≥ N . Тогда общее количество информации в тексте определяется формулой:
V = k * i ,
где V – количество информации в тексте; k – число знаков в тексте (включая знаки препинания и даже пробелы), i - количество бит, выделенных на кодирование одного знака.
Так как каждый бит – это 0 или 1, то любой текст может быть представлен последовательностью нулей и единиц. Именно так текстовая информация хранится в памяти компьютера. Присвоение символу алфавита конкретного двоичного кода - это вопрос соглашения, зафиксированного в кодовой таблице. В настоящее время широкое распространение получили кодовые таблицы ASCII и Unicode .
ASCII (American Standart Code for Informational Interchange - Американский стандартный код информационного обмена) используется достаточно давно. Для хранения кода одного символа выделено 8 бит, следовательно, кодовая таблица поддерживает до 28 = 256 символов. Первая половина таблицы (128 символов) - управляющие символы, цифры и буквы латинского алфавита. Вторая половина отводится под символы национальных алфавитов. К сожалению, в настоящее время существует целых пять вариантов кодовых таблиц для русских букв (КОИ-8, Windows-1251, ISO, DOS, MAC), поэтому тексты созданные в одной кодировке неверно отображаются в другой. (Наверное, Вы встречали русскоязычные сайты, тексты которых выглядят как бессмысленный набор знаков?).
Unicode - получил распространение в последние годы. Для хранения кода одного символа выделено 16 бит, следовательно, кодовая таблица поддерживает до 216 = 65536 символов. Такого пространства достаточно, чтобы в одном стандарте объединить все "живые" официальные (государственные) письменности. Кстати, стандарт ASCII вошел в состав Unicode.
Если кодирование – это перевод информации с одного языка на другой (запись в другой системе символов, в другом алфавите), то декодирование – обратный перевод.
При кодировании один символ исходного сообщения может заменяться одним символом нового кода или несколькими символами, а может быть и наоборот – несколько символов исходного сообщения заменяются одним символом в новом коде (китайские иероглифы обозначают целые слова и понятия), поэтому кодирование может быть равномерное и неравномерное. При равномерном кодировании все символы кодируются кодами равной длины, при неравномерном кодировании разные символы могут кодироваться кодами разной длины, что затрудняет декодирование.
декодировать с начала , если выполняется условие Фано : никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с конца , если выполняется обратное условие Фано : никакое кодовое слово не является окончанием другого кодового слова. Условие Фано – это достаточное, но не необходимое условие однозначного декодирования.
Решение задач на кодирование текстовой информации
1.Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке длиной в 20 символов, первоначально записанного в 2-байтном коде Unicode, в 8-битную кодировку КОИ-8. На сколько бит уменьшилась длина сообщения? В ответе запишите только число.
Решение:
1) при 16-битной кодировке объем сообщения – 16*20 бит
2) когда его перекодировали в 8-битный код, его объем стал равен– 8*20 бит
3) таким образом, сообщение уменьшилось на 16*20 – 8*20 = 8*20 = 160 бит
Ответ: 160
2. Определите информационный объем текста в битах
Бамбарбия! Кергуду!
Решение:
1) в этом тексте 19 символов (обязательно считать пробелы и знаки препинания)
2) если нет дополнительной информации, считаем, что используется 8-битная кодировка (чаще всего явно указано, что кодировка 8- или 16-битная), поэтому в сообщении 19*8 = 152 бита информации
Ответ: 152
3. В таблице ниже представлена часть кодовой таблицы ASCII:
Символ | |||||||
Десятичный код | |||||||
Шестнадцатеричный код |
Каков шестнадцатеричный код символа «q»?
Решение:
1) в кодовой таблице ASCII все заглавные латинские буквы A-Z расставлены по алфавиту, начиная с символа с кодом 65=4116
2) все строчные латинские буквы a-z расставлены по алфавиту, начиная с символа с кодом 97=6116
3) отсюда следует, что разница кодов букв «q» и «a» равна разнице кодов букв «Q» и «A», то есть, 5116 – 4116=1016
4) тогда шестнадцатеричный код символа «q» равен коду буквы «a» плюс 1016
5) отсюда находим 6116 + 1016=7116.
Ответ: 71
4. Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, используется неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. Вот этот код: А–00, Б–010, В–011, Г–101, Д–111. Можно ли сократить для одной из букв длину кодового слова так, чтобы код по-прежнему можно было декодировать однозначно? Коды остальных букв меняться не должны. Выберите правильный вариант ответа.
1) для буквы Б –это невозможно
3) для буквы В –для буквы Г – 01
Решение (1 способ - проверка условий Фано) :
3) для однозначного декодирования достаточно, чтобы выполнялось одно из условий Фано: прямое или обратное условие Фано;
4) проверяем последовательно варианты 1, 3 и 4; если ни один из них не подойдет, придется выбрать вариант 2 («это невозможно»);
3) проверяем вариант 1: А–00, Б–01, В–011, Г–101, Д–111.
«прямое» условие Фано не выполняется (код буквы Б совпадает с началом кода буквы В);
«обратное» условие Фано не выполняется (код буквы Б совпадает с окончанием кода буквы Г); поэтому этот вариант не подходит;
4) проверяем вариант 3: А–00, Б–010, В–01, Г–101, Д–111.
«прямое» условие Фано не выполняется (код буквы В совпадает с началом кода буквы Б);
«обратное» условие Фано не выполняется (код буквы В совпадает с окончанием кода буквы Г); поэтому этот вариант не подходит;
5) проверяем вариант 4: А–00, Б–010, В–011, Г–01, Д–111.
«прямое» условие Фано не выполняется (код буквы Г совпадает с началом кодов букв Б и В); но «обратное» условие Фано выполняется (код буквы Г не совпадает с окончанием кодов остальных буквы); поэтому этот вариант подходит;
Ответ : 4
Решение (2 способ, дерево) :
1) построим двоичное дерево, в котором от каждого узла отходит две ветки, соответствующие выбору следующей цифры кода – 0 или 1; разместим на этом дереве буквы А, Б, В, Г и Д так, чтобы их код получался как последовательность чисел на рёбрах, составляющих путь от корня до данной буквы (красным цветом выделен код буквы В – 011):
https://pandia.ru/text/78/419/images/image003_52.gif" width="391" height="166">DIV_ADBLOCK100">
3) но бит четности нам совсем не нужен , важно другое: пятый бит в каждой пятерке можно отбросить !
4) разобъем заданную последовательность на группы по 5 бит в каждой:
01010, 10010, 01111, 00011.
5) отбросим пятый (последний) бит в каждой группе:
0101, 1001, 0111, 0001.
это и есть двоичные коды передаваемых чисел:
01012 = 5, 10012 = 9, 01112 = 7, 00012 = 1.
6) таким образом, были переданы числа 5, 9, 7, 1 или число 5971.
Ответ: 2
Задачи для тренировки:
1) Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке, первоначально записанного в 16-битном коде Unicode
, в 8-битную кодировку
КОИ-8
. При этом информационное сообщение уменьшилось на 800 бит. Какова длина сообщения в символах?
2) В таблице ниже представлена часть кодовой таблицы ASCII:
Символ | |||||||
Десятичный код | |||||||
Шестнадцатеричный код |
Каков шестнадцатеричный код символа «p» ?
3) Текстовый документ, состоящий из 3072 символов, хранился в 8-битной кодировке КОИ-8. Этот документ был преобразован в 16-битную кодировку Unicode. Укажите, какое дополнительное количество Кбайт потребуется для хранения документа. В ответе запишите только число.
4) Для кодирования букв А, Б, В, Г решили использовать двухразрядные последовательные двоичные числа (от 00 до 11 соответственно). Если таким способом закодировать последовательность символов ГБАВ и записать результат в шестнадцатеричной системе счисления, то получится:
5) Для 5 букв латинского алфавита заданы их двоичные коды (для некоторых букв - из двух бит, для некоторых - из трех). Эти коды представлены в таблице:
Определите, какой набор букв закодирован двоичной строкой
1) baade 2) badde 3) bacde 4) bacdb
6) Для кодирования букв А, В, С, D используются трехразрядные последовательные двоичные числа, начинающиеся с 1 (от 100 до 111 соответственно). Если таким способом закодировать последовательность символов CDAB и записать результат в шестнадцатеричном коде, то получится:
1) А5СD16 4) DE516
7) Для 6 букв латинского алфавита заданы их двоичные коды (для некоторых букв из двух бит, для некоторых – из трех). Эти коды представлены в таблице:
Определите, какая последовательность из 6 букв закодирована двоичной строкой.
8) Для кодирования сообщения, состоящего только из букв А, Б, В и Г, используется неравномерный по длине двоичный код:
Если таким способом закодировать последовательность символов ГАВБВГ и записать результат в шестнадцатеричном коде, то получится:
1) 62DD2) 6213316
9) Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из букв А, Б, В, Г, решили использовать неравномерный по длине код: A=1, Б=01, В=001. Как нужно закодировать букву Г, чтобы длина кода была минимальной и допускалось однозначное разбиение кодированного сообщения на буквы?
10) Для передачи чисел по каналу с помехами используется код проверки четности. Каждая его цифра записывается в двоичном представлении, с добавлением ведущих нулей до длины 4, и к получившейся последовательности дописывается сумма её элементов по модулю 2 (например, если передаём 23, то получим последовательность). Определите, какое число передавалось по каналу в виде?
11) Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, используется неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. Вот этот код: А–10, Б–11, В–000, Г–001, Д–011. Можно ли сократить для одной из букв длину кодового слова так, чтобы код по-прежнему можно было декодировать однозначно? Коды остальных букв меняться не должны. Выберите правильный вариант ответа.
1) это невозможно 2) для буквы Б – 1
3) для буквы Г –для буквы Д – 01
12) Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, решили использовать неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать двоичную последовательность, появляющуюся на приёмной стороне канала связи. Использовали код: А–111, Б–110, В–100, Г–101. Укажите, каким кодовым словом может быть закодирована буква Д. Код должен удовлетворять свойству однозначного декодирования. Если можно использовать более одного кодового слова, укажите кратчайшее из них.
13) Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из букв А, Б, В, Г, решили использовать неравномерный по длине код: A=1, Б=000, В=001. Как нужно закодировать букву Г, чтобы длина кода была минимальной и допускалось однозначное разбиение кодированного сообщения на буквы?
Кодирование графической информации
Преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации , т. е. разбиения непрерывного графического изображения на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, т. е. присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.
Дискретизация – это преобразование непрерывного изображения в набор дискретных значений в форме кода.
В процессе кодирования изображения производится пространственная дискретизация . Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на отдельные мелкие фрагменты (точки), каждому из которых присваивается код цвета.
В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения . Растровое изображение состоит из определённого количества строк, каждая из которых содержит определённое количество точек (пиксел).
Качество изображения зависит от разрешающей способности.
Разрешающая способность растрового изображения определяется количеством точек по горизонтали (X) и количеством точек по вертикали (Y ) на единицу длины изображения.
Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность (больше строк растра и точек в строке) и, соответственно, выше качество изображения.
Величина разрешающей способности выражается в (dot per inch - точек на дюйм), т. е. в количестве точек в полоске изображения длиной в 1 дюйм (1дюйм = 2,54 см). Оцифровка графических изображений с бумаги или плёнок производится с помощью сканера. Сканирование производится путём перемещения светочувствительных элементов вдоль изображения. Характеристики сканера выражаются двумя числами, например 1200х2400 dpi. Первое число определяет количество светочувствительных элементов на одном дюйме полоски и является оптическим разрешением. Второе - является аппаратным разрешением и определяет количество микрошагов при перемещении на один дюйм вдоль изображения.
В процессе дискретизации могут использоваться различные палитр 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 известной формулой Хартли: N=2I, где I – глубина цвета, а N – количество цветов (палитра).
Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета. Наиболее распространёнными значениями глубины цвета являются значения из таблицы:
Таблица. Глубина цвета и количество отображаемых цветов.
Глубина цвета (i) | ||||
Количество изображаемых цветов (N) |
Качество изображения на экране монитора зависит от величины пространственного разрешения и глубины цвета. Пространственное разрешение экрана монитора определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке. Разрешение может быть: 800х600, 1024х768, 1152х864 и выше. Количество отображаемых цветов может изменяться от 256 цветов до более чем 16 миллионов.
|
|
Рис. Формирование растрового изображения на экране.
Рассмотрим пример формирования на экране монитора растрового изображения, состоящего из 600 строк по 800 точек в каждой строке (всего точек) и глубиной цвета 8 битов. Двоичный код цвета всех точек хранится в видеопамяти компьютера, которая находится на видеокарте.
Периодически, с определённой частотой, коды цветов точек считываются из видеопамяти и точки отображаются на экране монитора. Частота считывания изображения влияет на стабильность изображения на экране. В современных мониторах обновление изображения происходит с частотой 75 и более раз в секунду, что обеспечивает комфортность восприятия пользователем.
Информационный объём требуемой видеопамяти можно рассчитать по формуле:
V =I · X · Y,
где V - информационный объём видеопамяти в битах;
X · Y - количество точек изображения (разрешение экрана);
I - глубина цвета в битах на точку.
Например, необходимый объём видеопамяти для графического режима с разрешением 800х600 точек и глубиной цвета 24 бита равен:
V =I · X · Y= 24 х 800 х 600 =бит = 1 байт.
Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания базовых цветов: красного, зеленого и синего (палитра RGB). Для получения богатой палитры цветов базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности. Например, при глубине цвета в 24 бита на каждый из цветов, выделяется по 8 бит, т. е. для каждого из цветов возможны N=28=256 уровней интенсивности, заданные двоичными кодами от минимального до максимального.
Таблица. Формирование некоторых цветов при глубине цвета 24 бита.
Название | Интенсивность |
||
Часто цвет записывается в виде - #RRGGBB, где RR – шестнадцатеричный код красной цветовой компоненты, GG - шестнадцатеричный код зеленой цветовой компоненты, BB - шестнадцатеричный код синей цветовой компоненты. Чем больше значение компоненты, тем больше интенсивность свечения соответствующего базового цвета. 00 – отсутствие свечения, FF – максимальное свечение (FF16=25510), 8016 – среднее значение яркости. Если компонента имеет интенсивность цвета <8016 , то это даст темный оттенок, а если >=8016 , то светлый.
Например,
#FF0000 – красный цвет (красная составляющая максимальная, а остальные равны нулю)
#000000 – черный цвет (ни одна компонента не светится)
#FFFFFF – белый цвет (все составляющие максимальны и одинаковы, наиболее яркий цвет)
#404040 – темно-серый цвет (все составляющие одинаковы и значения меньше среднего значения яркости)
#8080FF – светло-синий (максимальная яркость у синий составляющей, а яркости других компонент одинаковые и равны 8016).
Решение задач на кодирование графической информации
1. Для хранения растрового изображения размером 32×32 пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?
Решение: При кодировании с палитрой количество бит на 1 пиксель (K ) зависит от количества цветов в палитре N , они связаны формулой: https://pandia.ru/text/78/419/images/image005_31.gif" width="71" height="21 src="> (2), где – число бит на пиксель, а – общее количество пикселей.
1) находим общее количество пикселей https://pandia.ru/text/78/419/images/image009_17.gif" width="61" height="19">байтбайтбитбит
3) определяем количество бит на пиксель: #ХХХХХХ", где в кавычках задаются шестнадцатеричные значения интенсивности цветовых компонент в 24-битной RGB-модели.
К какому цвету будет близок цвет страницы, заданный тэгом
?1) белый 2) серый 3)желтый 4) фиолетовый
Решение: Самая высокая интенсивность цвета (99) у составляющих красного и синего цветов. Это дает фиолетовый цвет.
Ответ: 4
3. Какова ширина (в пикселях) прямоугольного 64-цветного неупакованного растрового изображения, занимающего на диске 1,5 Мбайт, если его высота вдвое меньше ширины?
Решение: Так как объем памяти на все изображение вычисляется по формуле (1), где – число бит на пиксель, а https://pandia.ru/text/78/419/images/image014_12.gif" width="36" height="41 src=">.
64=26 . Отсюда K = 6.
Подставим эти значения в формулу (1), получим:
*6=1.5*220*23. После сокращения: x 2 = 222. Отсюда: x = 211=2048.
О твет: 4
Задачи для тренировки:
1. Для хранения растрового изображения размером 128 x 128 пикселей отвели 4 килобайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?
2. Для кодирования цвета фона страницы Интернет используется атрибут bgcolor="#ХХХХХХ", где в кавычках задаются шестнадцатеричные значения интенсивности цветовых компонент в 24-битной RGB-модели. К какому цвету будет близок цвет страницы, заданной тэгом
?1) желтый 2) розовый 3) светло-зеленый 4) светло-синий
3. Какова ширина (в пикселях) прямоугольного 16-цветного неупакованного растрового изображения, занимающего на диске 1 Мбайт, если его высота вдвое больше ширины?
Кодирование звуковой информации
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче, чем больше частота, тем выше тон. Для того, чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).
В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация. При этом звуковая волна разбивается на мелкие временные участки, для каждого из которых устанавливается значение амплитуды.
Временная дискретизация – процесс, при котором, во время кодирования непрерывного звукового сигнала, звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Чем больше амплитуда сигнала, тем громче звук.
На графике (см. рис.) 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. Временная дискретизация звука
Глубина звука (глубина кодирования) - количество бит на кодировку звука.
Уровни громкости (уровни сигнала) - звук может иметь различные уровни громкости. Количество различных уровней громкости рассчитываем по формуле Хартли: N = 2 I где I – глубина звука, а N – уровни громкости .
Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодировки звука. Количество различных уровней сигнала можно рассчитать по формуле: N=216=65536. Т. о., современные звуковые карты обеспечивают кодирование 65536 уровней сигнала. Каждому значению амплитуды присваивается 16-ти битный код.
При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется последовательностью дискретных уровней сигнала. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени, т. е. частотой дискретизации. Чем большее количество измерений проводится в 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.
Частота дискретизации – количество измерений уровня входного сигнала в единицу времени (за 1 сек). Чем больше частота дискретизации, тем точнее процедура двоичного кодирования. Частота измеряется в герцах (Гц).
1 измерение за 1 секунду -1 ГЦ, 1000 измерений за 1 секунду 1 кГц.
Обозначим частоту дискретизации буквой F . Для кодировки выбирают одну из трех частот: 44,1 КГц, 22,05 КГц, 11,025 КГц.
Считается, что диапазон частот, которые слышит человек, составляет от 20 Гц до 20 кГц .
Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.
Частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 кГц до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизованного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц – качеству звучания аудио-CD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стереорежимы.
Аудиоадаптер (звуковая плата) – устройство, преобразующее электрические колебания звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и обратно (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука.
Характеристики аудиоадаптера: частота дискретизации и разрядность регистра.
Разрядность регистра - число бит в регистре аудиоадаптера. Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического тока в число и обратно. Если разрядность равна I , то при измерении входного сигнала может быть получено 2 I = N различных значений.
Размер цифрового моноаудиофайла (A ) измеряется по формуле:
A =F* T * I /8 ,
где F – частота дискретизации (Гц), T – время звучания или записи звука, I разрядность регистра (разрешение). По этой формуле размер измеряется в байтах.
Размер цифрового стереоаудиофайла (A ) измеряется по формуле:
A =2* F * T * I /8 ,
сигнал записан для двух колонок, так как раздельно кодируются левый и правый каналы звучания.
Пример. Попробуем оценить информационный объем стереоаудиофайла длительностью звучания 1 секунда при высоком качестве звука (16 бит, 48 кГц). Для этого количество битов нужно умножить на количество выборок в 1 секунду и умножить на 2 (стерео):
16 бит*48 000 *2 = 1 536 000 бит = 192 000 байт = 187,5 Кбайт
В таблице1 показано, сколько Мб будет занимать закодированная одна минута звуковой информации при разной частоте дискретизации:
Тип сигнала | Частота дискретизация, КГц |
||
16 бит, стерео | |||
16 бит, моно | |||
8 бит, моно |
Примеры задач:
1. Определить размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен.
Решение:
Формула для расчета размера (в байтах) цифрового аудио-файла: A = F * T * I /8.
Для перевода в байты полученную величину надо разделить на 8 бит.
22,05 кГц =22,05 * 1000 Гц =22050 Гц
A = F * T * I /8 = 22050 х 10 х 8 / 8 = 220500 байт.
Ответ: 220500
2. В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб. Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью звучания 1 минута. Какой должна быть частота дискретизации и разрядность?
Решение:
Формула для расчета частоты дискретизации и разрядности: F* I =А/Т
(объем памяти в байтах) : (время звучания в секундах):
2, 6 Мбайт= 26 байт
F* I =А/Т= 26 байт: 60 = 45438,3 байт
F=45438,3 байт: I
Разрядность адаптера может быть 8 или 16 бит. (1 байт или 2 байта). Поэтому частота дискретизации может быть либо 45438,3 Гц = 45,4 кГц ≈ 44,1 кГц –стандартная характерная частота дискретизации, либо 22719,15 Гц = 22,7 кГц ≈ 22,05 кГц - стандартная характерная частота дискретизации
Ответ:
Частота дискретизации | Разрядность аудиоадаптера |
|
1 вариант | ||
2 вариант |
3. Объем свободной памяти на диске - 5,25 Мб, разрядность звуковой платы - 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц?
Решение:
Формула для расчета длительности звучания: T=A/F/I
(объем памяти в байтах) : (частота дискретизации в Гц) : (разрядность звуковой платы в байтах):
5,25 Мбайт = 5505024 байт
5505024 байт: 22050 Гц: 2 байта = 124,8 сек
Ответ:
124,8
4. Вычислить, сколько байт информации занимает на компакт-диске одна секунда стереозаписи (частота 44032 Гц, 16 бит на значение). Сколько занимает одна минута? Какова максимальная емкость диска (считая максимальную длительность равной 80 минутам)?
Решение:
Формула для расчета объема памяти A
=
F
*
T
*
I
:
(время записи в секундах) * (разрядность звуковой платы в байтах) * (частота дискретизации). 16 бит -2 байта.
1) 1с х 2 х 44032 Гц = 88064 байт (1 секунда стереозаписи на компакт-диске)
2) 60с х 2 х 44032 Гц = 5283840 байт (1 минута стереозаписи на компакт-диске)
3) 4800с х 2 х 44032 Гц = байт=412800 Кбайт=403,125 Мбайт (80 минут)
Ответ: 88064 байт (1 секунда), 5283840 байт (1 минута), 403,125 Мбайт (80 минут)
Задачи для тренировки:
1) Производится одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 22 кГц и глубиной кодирования 16 бит. Запись длится 2 минуты, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах?
2) Производится двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 48 кГц и глубиной кодирования 24 бита. Запись длится 1 минуту, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах?
3) Проводилась одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и 24-битным разрешением. В результате был получен файл размером 3 Мбайт, сжатие данных не производилось. Какая из приведенных ниже величин наиболее близка к времени, в течение которого проводилась запись?
1) 30 сексексексек
4) Производится одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 128 Гц. При записи использовались 64 уровня дискретизации. Запись длится 6 минут 24 секунд, её результаты записываются в файл, причём каждый сигнал кодируется минимально возможным и одинаковым количеством битов. Какое из приведённых ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в килобайтах?
5) Производится двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и глубиной кодирования 32 бит. Запись длится 12 минут, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах?
Текстовая информация состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Одного байта достаточно для хранения 256 различных значений, что позволяет размещать в нем любой из алфавитно-цифровых символов. Первые 128 символов (занимающие семь младших бит) стандартизированы с помощью кодировки ASCII (American Standart Code for Information Interchange). Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255. Для кодировки русских букв используют различные кодовые таблицы (КОI-8R, СР1251, CP10007, ISO-8859-5):
KOI8 R - восьмибитовый стандарт кодирования букв кириллических алфавитов (для операционной системы UNIX). Разработчики KOI8 R поместили символы русского алфавита в верхней части расширенной таблицы ASCII таким образом, что позиции кириллических символов соответствуют их фонетическим аналогам в английском алфавите в нижней части таблицы. Это означает, что из текста написанного в KOI8 R , получается текст, написанный латинскими символами. Например, слова «дом высокий» приобретают форму «dom vysokiy»;
СР1251 – восьмибитовый стандарт кодирования, используемый в OS Windows;
CP10007 - восьмибитовый стандарт кодирования, используемый в кириллице операционной системы Macintosh (компьютеров фирмы Apple);
ISO -8859-5 – восьмибитовый код, утвержденный в качестве стандарта для кодирования русского языка.
Кодирование графической информации
Графическую информацию можно представлять в двух формах: аналоговой и дискретной . Живописное полотно , созданное художником, - это пример аналогового представления , а изображение, напечатанное при помощи принтера , состоящее из отдельных (элементов) точек разного цвета, - это дискретное представление .
Путем разбиения графического изображения (дискретизации) происходит преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную. При этом производится кодирование - присвоение каждому элементу графического изображения конкретного значения в форме кода. Создание и хранение графических объектов возможно в нескольких видах - в виде векторного , фрактального или растрового изображения. Отдельным предметом считается 3D (трехмерная) графика , в которой сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.
Векторная графика используется для представления таких графических изображений как рисунки, чертежи, схемы.
Они формируются из объектов - набора геометрических примитивов (точки, линии, окружности, прямоугольники), которым присваиваются некоторые характеристики, например, толщина линий, цвет заполнения.
Изображение в векторном формате упрощает процесс редактирования, так как изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться. При этом каждое преобразование уничтожает старое изображение (или фрагмент), и вместо него строится новое. Такой способ представления хорош для схем и деловой графики. При кодировании векторного изображения хранится не само изображение объекта, а координаты точек, используя которые программа каждый раз воссоздает изображение заново.
Основным недостатком векторной графики является невозможность изображения фотографического качества . В векторном формате изображение всегда будет выглядеть, как рисунок.
Растровая графика. Любую картинку можно разбить на квадраты, получая, таким образом, растр - двумерный массив квадратов. Сами квадраты - элементы растра или пиксели (picture"s element) - элементы картинки. Цвет каждого пикселя кодируется числом, что позволяет для описания картинки задавать порядок номеров цветов (слева направо или сверху вниз). В память записывается номер каждой ячейки, в которой хранится пиксель.
Рисунок в растровом формате
Каждому пикселю сопоставляются значения яркости, цвета, и прозрачности или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов. Этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями.
Объем растрового изображения определяется умножением количества пикселей на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов. В современных компьютерах в основном используют следующие разрешающие способности экрана: 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768 и 1280 на 1024 точки. Яркость каждой точки и ее координаты можно выразить с помощью целых чисел, что позволяет использовать двоичный код для того чтобы обрабатывать графические данные.
В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета) каждая точка экрана может иметь одно из двух состояний - «черная» или «белая», то есть для хранения ее состояния необходим 1 бит. Цветные изображения формируются в соответствии с двоичным кодом цвета каждой точки, хранящимся в видеопамяти. Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемым для кодирования цвета точки. Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 8, 16, 24, 32, 64 бита.
Для кодирования цветных графических изображений произвольный цвет делят на его составляющие. Используются следующие системы кодирования:
HSB (H - оттенок (hue), S - насыщенность (saturation), B - яркость (brightness)),
RGB (Red - красный , Green - зелёный , Blue - синий ) и
CMYK (C yan - голубой, Magenta – пурпурный, Yellow - желтый и Black – черный).
Первая система удобна для человека , вторая - для компьютерной обработки , а последняя - для типографий . Использование этих цветовых систем связано с тем, что световой поток может формироваться излучениями, представляющими собой комбинацию "чистых" спектральных цветов: красного, зеленого, синего или их производных.
Фрактал – это объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями. Фракталы позволяют описывать изображения, для детального представления которых требуется относительно мало памяти.
Рисунок в фрактальном формате
Трёхмерная графика (3 D ) оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх, где все объекты представляются как набор поверхностей или частиц. Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют с помощью операторов, имеющих матричное представление .
Кодирование звуковой информации
Музыка, как и любой звук, является не чем иным, как звуковыми колебаниями, зарегистрировав которые, её можно достаточно точно воспроизвести. Для представления звукового сигнала в памяти компьютера, необходимо поступившие акустические колебания представить в цифровом виде, то есть преобразовать в последовательность нулей и единиц. С помощью микрофона звук преобразуется в электрические колебания, после чего можно измерить амплитуду колебаний через равные промежутки времени (несколько десятков тысяч раз в секунду), используя специальное устройство - аналого-цифровой преобразователь (АЦП ). Для воспроизведения звука цифровой сигнал необходимо превратить в аналоговый с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП ). Оба эти устройства встроены в звуковую карту компьютера. Указанная последовательность превращений представлена на рис. 2.6..
Трансформация аналогового сигнала в цифровой и обратно
Каждое измерение звука записывается в двоичном коде. Этот процесс называется дискретизацией (семплированием), выполняемым с помощью АЦП.
Семпл (sample англ. образец) - это промежуток времени между двумя измерениями амплитуды аналогового сигнала. Кроме промежутка времени семплом называют также любую последовательность цифровых данных, которые получили путем аналого-цифрового преобразования. Важным параметром семплирования является частота - количество измерений амплитуды аналогового сигнала в секунду. Диапазон частоты дискретизации звука от 8000 до 48000 измерений за одну секунду.
Графическое представление процесса дискретизации
На качество воспроизведения влияют частота дискретизации и разрешение (размер ячейки, отведённой под запись значения амплитуды). Например, при записи музыки на компакт-диски используются 16-разрядные значения и частота дискретизации 44032 Гц.
На слух человек воспринимает звуковые волны, имеющие частоту в пределах от 16 Гц до 20 кГц (1 Гц - 1 колебание в секунду).
В формате компакт-дисков Audio DVD за одну секунду сигнал измеряется 96 000 раз, т.е. применяют частоту семплирования 96 кГц. Для экономии места на жестком диске в мультимедийных приложениях довольно часто применяют меньшие частоты: 11, 22, 32 кГц. Это приводит к уменьшению слышимого диапазона частот, а, значит, происходит искажение того, что слышно.
Разделы: Информатика
Цель: . познакомить учащихся со способом кодирования текстовой информации в компьютере.
Оборудование:
- Рабочее место учащихся ПК и теоретический стол.
- Рабочее место учителя
- Мультимедийное оборудование
- Презентация (Приложение 1)
- Электронные карточки
- Рабочие листы
Ход урока
Предлагается начать приветствие класса, использовав для примера «кирпичный язык» из детских игр «СИЗДРАВСИСТВУЙСИТЕ, СИРЕСИБЯСИТА» (здравствуйте ребята) .
Как вы думаете, что я сказала?
Мы в детстве очень любили играть в такую игру, для того чтобы нас не поняли, мы перед слогом вставляли предлог си.
Так что же я вам сказала. Сиздравсиствуйсите сиресибясита.
Молодцы.
А давайте посмотрим мультфильм (фрагмент из мультфильма Мумитроль) .
Как вы думаете, о чем Тосла и Висла говорили, кто-нибудь понял?
А почему мы их не поняли, потому что мы не знаем, на каком языке они говорят или как они засекретили свою информацию.
На самом деле если внимательно прислушаться то мы поймем, что Тосла и Висла говорят на нашем языке, только добавляют к каждому слову сла, чтобы засекретить свой разговор.
Как раз с появлением первой секретной информации люди стали зашифровывать текст. Одной из первых таких секретных информаций была переписка Юлия Цезаря со своими сенаторами.
Поэтому сегодня на уроке мы с вами познакомимся с темой «Кодирование текстовой информации» запишите тему в рабочие листы (Приложение 2).
Перед вами несколько приемов кодирования текста, которые были изобретены на различных этапах развития человеческой мысли.
Криптография – это тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непросвещенных лиц.
Азбука Морзэ или неравномерный телеграфный код, в котором каждая буква или знак представляет своей комбинацией точек и тире.
Сурдожесты – язык жестов, используемый людьми с нарушениями слуха.
Какие примеры кодирования текстовой информации можете привести?
Один из самых первых известных методов кодирования носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н.э.). Этот метод основан на замене каждой буквы кодируемого текста, на другую, путем смещения в алфавите от исходной буквы на фиксированное количество символов, причем алфавит читается по кругу, то есть после буквы Я рассматривается А .
Так слово БАЙТ при смещении на два символа вправо кодируется слово ГВЛФ. Давайте попробуем раскодировать фразу, если мы знаем, что ее закодировали при перемещении на 1 букву в право.
Расшифруйте фразу «Лпнрэяус епмзёо сбвпубуэ, фшёойлй епмзёоь ефнбуэ » В качестве опоры используйте буквы русского алфавита, расположенные на слайде и на ваших рабочих листах.
Что у вас получилось? (Компьютер должен работать, ученики должны думать)
Молодцы.
Ребят, а у нас кодируется текст в компьютере, кто-нибудь знает?
Правильно, в компьютере используется двоичное кодирование текстовой информации (запишите себе в рабочий лист).
Традиционно для кодирования одного символа в компьютере используется 1 байт информации (запишите в листах) .
Какое количество различных символов можно закодировать?
Достаточно ли этого для представления текстовой информации, включая прописные и строчные буквы русского и латинского алфавита, цифры и другие символы?
Чтобы точно ответить на этот вопрос нам надо подсчитать строчные буквы русского алфавита и прописные, так же для английского алфавита и цифры.
Результаты записывайте в рабочий лист.
- Сколько всего символов у нас получилось.
- Какой вывод можно сделать?
Оставшиеся значения используются для обозначения знаков препинания, арифметических знаков, служебных операций (перевод строки, пробел и т.д.). Следовательно, нам 1-го байта достаточно для кодирования текстовой информации.
В компьютере каждый символ кодируется уникальным кодом. Принято интернациональное соглашение о присвоении каждому символу своего уникального кода. В качестве международного стандарта принята кодовая таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Запишите в своих листах название кодовой таблицы. В этой таблице представлены коды от 0 до 127, куда входит с 0 до 32 функциональные клавиши, с 33 до 127 – английский алфавит, знаки математических операций, служебные символы. Отметьте у себя в листах
Коды с 128 до 255 выделены для национальных стандартов каждой страны. Это достаточно для большинства развитых стран. В наших кодировках, что будет закодировано с помощью кодов с 128 до 255
Для России были введены несколько различных стандартов кодовой таблицы (коды 128 по 255) .
Вот некоторые из них. Рассмотрим их и запишем их названия: КОИ8 -Р, СР1251, СР866, Мас, ISO.
Хронологически одним из первых стандартов кодирования русских букв на компьютере был КОИ8 («код обмена информации 8битовый), эта кодировка применялась в 70 годы прошлого века на компьютерах серии EC ЭВМ.
Наиболее распространенной в настоящее время является кодировка Microsoft Windows, обозначаемая сокращением CP1251 (Code page – кодовая страница).
От начала 90 годов времени господства ОС MS DOS, остается кодировка СР886.
Так же компьютеры фирмы Apple, работающие под своей операционной системой Мac OS, используют свою кодировку Mac.
Кроме того, Международная организация по стандартам (International Standards Organization, ISO) утвердили в качестве стандарта для русского языка еще одну кодировку под названием ISO 8859.
Давайте рассмотрим пример кодировки текста в различных кодировочных таблицах, используя в качестве справочного материала рабочих листов
Закодируем при помощи двух кодовых таблиц слово «Бит»
Молодцы теперь мы сразу видим, что если текст написан в одной кодировке, то прочитать его в другой кодировки не возможно.
Сейчас мы с вами сделаем упражнения для глаз, перед тем как преступить к практической работе по теме «кодирование текстовой информации».
Вам необходимо будет выполнить 3 задания:
- В первом задании мы с вами раскодируем слово с помощью текстового процессора.
- Во втором задании вы будете выполнять парами, но каждый работает за своим компьютером. Вы будете закодировать понятие, которое вам дано, а в результате мы должны получить фразу.
- В третьем задание необходимо посчитать количество символов и с помощью текстового редактора Блокнот узнать, сколько весит данная фраза.
Если вопросы по практической работе?
Пересаживайтесь за компьютеры по номерам ваших листов и внимательно читайте задание.
Открываем текстовый процессор MS Word.
В первом задании вам необходимо удерживая, ALT и набирая номера на дополнительной клавиатуре раскодировать слово которое у вас на листочках.
146 165 138 145 146
Закройте файл без сохранения.
Дальнейшую работу вы продолжаете в парах, но каждый за своим компьютером.
Вы открываете карточки под номерами (Приложение 3 , Приложение 4 , Приложение 5 ), которые у вас указаны на листах и один из пары кодирует информацию по таблице кои8, а второй по ср1251 и после этого записываете результат в лист.
Кодовые номера записываются без пробелов.
Обратите внимание на строчные и прописные буквы.
В следующем задание выполняем в блокноте:
Так как каждый символ кодируется 1 байтом, то информационный объем текста можно узнать, умножив количество символов в тексте на 1 байт.
Сейчас вы перепечатываете выражение, которое вам дано на листах, считаете количество символов, учитывая все знаки препинания и пробел.
Проверим это на практике. Создайте текстовый документ в редакторе Блокнот и напечатайте в нём фразу “Компьютерная программа делает то, что вы приказали ей сделать, а не то, что вы хотели, чтобы она сделала”.
Сколько в ней символов?
Ответ: 105
Сохраните и закройте файл. Определите его объем в байтах. Каков он?
Ответ: 105 байт.
Пересаживаются за столы и начинаем проверять, то что получилось у вас.
Какое слово в первом задание у вас получилось?
Молодцы.
Назовите задуманные фразы.
Какие были трудности при выполнении этого задания
Какие основные ошибки у вас были?
В последнем задание вы считали количество символов в высказывание «Компьютерная программа делает, то что вы приказали ей сделать, а не то, что вы хотели, чтобы она сделала»
Сколько у вас получилось?
После этого мы проверили, какой информационный объем содержит файл с этим высказывание, каков объем?
И, хотелось бы подвести итог по практической работе высказыванием, что компьютерная программа делает то, что вы приказали, а не то, что вы хотели, чтобы она сделала.
В мире существует примерно 6800 различных языков. Если прочитать текст, напечатанный в Японии на компьютере в России или США, то понять его будет нельзя. Чтобы буквы любой страны можно было читать на любом компьютере, для их кодировки стали использовать два байта (16 бит) => 65536.
Такая кодировка называется Unicode и обозначается как UCS-2. Этот код включает в себя все существующие алфавиты мира, а также множество математических, музыкальных, химических символов и многое другое. Существует кодировка и UCS-4, где для кодирования используют 4 байта, то есть можно кодировать более 4 млрд. символов.
В заключение нашего урока давайте ответим на вопросы и раскодируем самостоятельно последнюю фразу:
- Какой принцип кодирования текстовой информации используется в компьютере?
- Как называется международная таблица кодировки символов?
- Перечислите названия таблиц кодировок для русскоязычных символов.
- В какой системе счисления представлены коды в перечисленных вами таблицах кодировок?
- Самостоятельно расшифруйте фразу по таблице Unicode.
193 235 224 227 238 228 224 240 254 194 209 197 213 231 224 226 237 232 236 224.
Статьи по теме
