щью двоичного алфавита позволило не только ввести единицы для измерения ее количества (объема). Так количество информации, которое вмещает

один символ N-элементного алфавита, равно . Это известная формула Р. Хартли. Например, в 32-значном алфавите каждый символ несет

информации. Двоичное кодирование информации стало одним из основных, принципов работы современного компьютера. Информация, представленная последовательностью нулей и единиц, является дискретной. Обработка информации на компьютере, включая ее ввод и хранение, оказалась возможной с помощью токопроводящих элементов (триггеры, сумматоры, счетчики) которые могут находиться только в одном из двух состояний, каждое из которых можно интерпретировать нулем или единицей: например, в некоторых микросхемах "0" представляется напряжением в диапазоне от +0 до +0,8 В, а "1" в диапазоне от +2,4 до +5,0 В. Причем переход от значения "1" к значению "0" происходит без каких либо промежуточных состояний. Все это указывает на дискретный характер изменения во времени вычислительных элементов компьютера. Следовательно, можно сказать, что компьютер - это универсальный преобразователь дискретной информации, обеспечивающий также ее передачу, хранение и воспроизведение.

Контрольный тест.

Какое количество информации в слове «Информатика» при условии, что для кодирования используется 32-значный алфавит ( _______ бит).

55 11 352 11/32.

С помощью цифрового фотоаппарата получено изображение с разрешением 3456x2592 точек и глубиной цвета 3 байта/пиксель. Для просмотра используется монитор с установленными параметрами разрешения 1280x1024 и цветопередачей 16 битов. Информационный объем изображения при отображении его на этом мониторе уменьшится в _____ раз (получившееся значение округлить).

10 7 2 5

Кодирование информации

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".

41

Вболее узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Любой способ кодирования характеризуется наличием алфавита (набор символов, система координат, основание системы счисления и т.д.) и правил конструирования информационных образов на этой основе. Кодирование числовых данных осуществляется с помощью системы счисления.

Ввычислительной технике используется двоичное кодирование, основанное на представлении данных последовательностью всего двух знаков алфавита: "0" и "1". Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски - binary digit или сокращенно bit (бит). Одним битом могут быть закодированы любые два понятия: да или нет, черное или белое, истина или ложь и т.п.).

Кодирование чисел

Кодирование целых чисел производиться через их представление в двоичной системе счисления. Различают числа 1- (байт), 2- (целое) и 4- байтовой (длинное целое) размерности и соответствующие ячейки памяти для их хранения. Один бит в старшем разряде отводиться при этом для представления знака числа (нулем кодируется знак "плюс", единицей – "минус").

Для кодирования действительных чисел существует два основных формата: специальный формат представления с фиксированной запятой и с плавающей запятой. В первом случае число представляется обычным образом, например 12345,6789. Во втором случае число 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. Этот формат представления называют научным, например, 0,123456789*105 или экспоненциальным тогда 10 заменяют буквой Е – для одинарной (4 байта) или D - для двойной (8 байт) точности.

Распределение разрядов для хранения четырехбайтового (32 битного) действительного числа одинарной точности в формате с плавающей запятой

31 30 Порядок 24 23 Мантисса 0

Знак порядка

Знак мантиссы

Кодирование текста

Для кодирования букв и других символов, используемых в печатных документах, необходимо закрепить за каждым символом числовой номер – код.

42

Ванглоязычных 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.

Таблица кодирования символов 8-битовыми числами называется кодовой таблицей символов АSСII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код обмена информацией). Первая ее половина (коды 0-127), содержащая знаки препинания, арабские цифры и символы английского алфавита, является общепринятой во всем мире. В таблице АSCII коды 128-255 (расширенные АSCII-коды) используются для национальных алфавитов и символов для рисования линий (псевдографики).

Вкодировке ASCII (ANSI)

1 символ имеет 1 байтовый номер. Всего символов

N=28=256.

В кодировке Unicode

1 символ - 2 байтовый номер. Всего символов

N=216=65536.

Служебная программа Таблица символов позволяет определить шестнадцатеричный код каждого символа

Текстовые файлы, созданные в текстовом редакторе «Блокнот» содержат только коды символов и не содержат элементов форматирования. Поэтому при выборе нового размера шрифта для одного или группы символов меняется весь текст и назначенный шрифт не сохраняется. Следовательно, размер такого файла будет содержать столько байт, сколько символов в тексте (кодировка 1 байтная).

Кодирование графической информации

Вграфическом файле или видеопамяти информация об изображении представлена в двоичном виде. Все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части – растровую (Paint) и векторную графику (Draw).

Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселями (pixel, от англ. picture element). Код пикселя содержит информацию о его цвете.

Впротивоположность растровой графике векторное изображение многослойно. Каждый элемент векторного изображения – линия. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью математических уравнений. Сложные объекты (ломаные линии, раз-

43

личные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов.

Растровое изображение — это файл данных или структура, представляющая собой сетку пикселей или точек цветов (на практике прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах.

Важными характеристиками изображения являются:

количество пикселей или разрешение, которое указывает на количество пикселей по ширине и высоте (1024*768, 640*480) или показывет общее количество пикселей; количество используемых цветов или глубина цвета. Эти характеристики имеют следующую зависимость:

N = 2I, (формула американского ученого Хартли) I=Log2N

где N - количество цветов, а I – число бит, необходимое для их кодировки,глубина цвета);

цветовое пространство (цветовая модель) RGB (Red, Green, Blue), CMYK

(Cyan, Magenta, Yellow, Key color).

При смешении основных цветов (основными цветами считаются красный, зелѐный и синий) — например, синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (Magenta), при смешении зеленого (G) и красного (R) — жѐлтый (Yellow), при смешении зеленого (G) и синего (B) — циановый (Сyan). При смешении всех трѐх цветовых компонентов мы получаем белый цвет (W).

Растровую графику редактируют с помощью растровых графических редакторов. Создается растровая графика фотоаппаратами, сканерами, непосредственно в растровом редакторе, также путем экспорта из векторного редактора или в виде скриншотов.

Пример. Изображение имеет размеры m=800 n=600 графических точек пикселей. Глубина цвета =24 бита. Какой объем занимает эта информация.

Vф = m*n * I объѐм файла изображения

nS=800*600= 480000 – площадь экрана в пикселях

V(24 бит)=S*24бит = 11520000 бит = 1440000 байт = 1406,25 Кбайт = 1,37 Мбайт

V(256 цветов)=S*8 бит = 800*600*8 бит= 3840000 бит=

m 480000 байт = 468,75 Кбайт

Контрольный тест.

1) Объем текстовой информации в сообщении на 40 страницах (на странице 40 строк по 80 символов в каждой) в кодировке ASCII равен…

125 Кбайт 1000 Кбайт 128 Кбайт 0,128 Мбайт

44