Экзаменационные вопросы по информатике + Ответы на Экзаменационные вопросы / Ответы на вопросы по информатике прошлых лет / 4. Кодирование данных

4. Кодирование данных: числа, текст, графическая информация, звук.

Код – система условных обозначений или сигналов.

Длина кода – количество знаков, используемых для представления кодируемой информации

Кодирование данных – это процесс формирования определенного представления информации.

Декодирование – расшифровка кодированных знаков, преобразование кода символа в его изображение

Двоичное кодирование – кодирование информации в виде 0 и 1.

Входные данные могут быть различных типов, поэтому важно выбрать унифицированную форму их представления в ЭВМ.

В вычислительной технике принята система двоичного кодирования основанная на двоичной системе счисления (цифры 0 и 1). Отсюда и название «bit» (Binary Digit – двоичная цифра).

двоичная логика – «да – нет», «черное – белое», «правда – ложь»

Число используемых битов определяет число реализуемых вариантов.

1 бит - 0 1

2 бита - 00 01 10 11

3 бита - 000 001 010 011 100 101 110 111

Кодирование чисел.

Вопрос о кодировании чисел возникает по той причине, что в машину нельзя либо нерационально вводить числа в том виде, в котором они изображаются человеком на бумаге.

Кодирование целых чисел производиться через их представление в двоичной системе счисления: именно в этом виде они и помещаются в ячейке. Один бит отводиться при этом для представления знака числа (нулем кодируется знак "плюс", единицей - "минус").

Пример: (число 19) нужно представить его степенным рядом по основанию «2» .

19= 1*2^4+ 0*2^3 +0*2^2+1*2^1+1*2^0=16+0+0+2+1,

т.е. для числа «19» представления требуется пять (5) двоичных разрядов.

Для кодирования действительных чисел существует специальный формат чисел с плавающей запятой. Число при этом представляется в виде: N = M * qp, где M - мантисса, p - порядок числа N, q - основание системы счисления. Если при этом мантисса M удовлетворяет условию 0,1 <= | M | <= 1 то число N называют нормализованным.

Вещественные числа

Записи числа с фиксированной десятичной точкой - фиксируется число младших двоичных разрядов под десятичную часть вещественного числа, остальные разряды отводятся под целую часть числа. Представим число 125,125.

Число с плавающей точкой состоит из двух битовых полей. Восемь старших разрядов отводятся под порядок двоичного числа, а остальные разряды – под мантиссу. Предварительно производится нормализация числа – отбрасываются все незначащие нули в старших разрядах. Поэтому старший значащий бит мантиссы всегда «1».

Текстовая информация

Способ записи текстовой информации заключается в нумерации алфавита (или символов языка) и хранении полученных целых чисел наравне с обычными целыми числами.

Для кодирования букв и других символов, используемых в печатных документах, необходимо закрепить за каждым символом числовой номер – код. В англоязычных странах используются 26 прописных и 26 строчных букв (A … Z, a … z), 9 знаков препинания (. , : ! " ; ? ( ) ), пробел, 10 цифр, 5 знаков арифметических действий (+,-,*, /, ^) и специальные символы (№, %, _, #, $, &, >, <, |, \) – всего чуть больше 100 символов. Таким образом, для кодирования этих символов можно ограничиться максимальным 7-разрядным двоичным числом (от 0 до 1111111, в десятичной системе счисления – от 0 до 127).

Графический объект

В видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части – растровую и векторную графику.

Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами (pixel, от англ. picture element). Код пиксела содержит информации о его цвете.

В противоположность растровой графике векторное изображение многослойно. Каждый элемент векторного изображения – линия. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью математических уравнении. Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов.

Звуковая информация

На компьютере работать со звуковыми файлами начали в 90-х годах. В основе цифрового кодирования звука лежит – процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и последующая дискретизация аналогового электрического сигнала. Кодирование и воспроизведение звуковой информации осуществляется с помощью специальных программ (редактор звукозаписи).

Временная дискретизация – способ преобразования звука в цифровую форму путем разбивания звуковой волны на отдельные маленькие временные участки где амплитуды этих участков квантуются (им присваивается определенное значение).

Это производится с помощью аналого-цифрового преобразователя, размещенного на звуковой плате. Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется дискретной последовательностью уровней громкости. Современные 16-битные звуковые карты кодируют 65536 различных уровней громкости или 16-битную глубину звука (каждому значению амплитуды звук. сигнала присваивается 16-битный код)

Качество кодирование звука зависит от:

- глубины кодирования звука - количество уровней звука

- частоты дискретизации – количество изменений уровня сигнала в единицу