Дополнительно

Открытый урок по информатике и икт на тему "кодирование текстовой информации". Кодирование текстовой информации Кодирование текстовой информации конспект

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.

Видеопамять
№ точки	Двоичный код цвета точки



	.........................................................................................


	..........................................................................................

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?

Пияева Ольга Николаевна

Место работы: муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Тарасковская средняя общеобразовательная школа»

Должность: учитель информатики

Адрес школы : Московская область Каширский район деревня Тарасково улица Комсомольская д.22

Класс: 8

Тема урока: Кодирование текстовой информации. (первый урок по теме «Кодирование информации»)

Тип урока: изучение новых знаний

Вид урока: традиционный с использованием информационных технологий

Цели:

Обучающая:

познакомить учащихся со способами кодирования информации в компьютере;

рассмотреть примеры решения задач;

Развивающая:

способствовать развитию познавательных интересов учащихся.

Воспитательная:

воспитывать выдержку и терпение в работе, чувства товарищества и взаимопонимания.

Задачи:

Обучающая:

формировать знания учащихся по теме “Кодирование текстовой информации”;

Развивающая:

развить навыки анализа и самоанализа;

содействовать формированию у школьников образного мышления;

Воспитательная:

формировать умения планировать свою деятельность.

Оборудование:

рабочие места учеников (персональный компьютер),

рабочее место учителя,

мультимедийный проектор,

Программное обеспечение: ПК, программа PowerPoint , таблицы, схемы.

Информационная карта урока:

№ п/п

Этап урока

При-

мер-

ное время

Дидактичес

кая цель

Формы и методы работы

Виды деятельности учащихся

Организацион-

ный момент

2 мин

Включить учащихся в деловой ритм, подготовить класс к работе

Устное сообщение учителя

Настрой на продуктив-

ную деятель-

ность

Изучение

нового

материала

18 мин

Сформировать познавательные мотивы. Обеспечить принятие учащимися цели урока. Сформировать конкретные представления о кодировании текстовой информации.

Объяснение нового материала с использова-

нием презентации

Слушание и запоминание, ответы на вопросы учителя, выполнение задания на декодирова-

ние информации

Физкультминутка

2 мин.

Предупредить утомление детей

Выполнение упражнений

Закрепление полученных знаний

10 мин.

Организовать деятельность по применению новых знаний

Практическая работа

Выполнение практиче-

ской работы

Первичная проверка понимания

8 мин

Выявить уровень первичного усвоения нового материала

Фронтальный опрос

Дифференцированная самостоятельная работа

Отвечают на вопросы учителя

Выполняют самостоятельную работу

Домашнее задание

2 мин.

Дать информацию по домашнему заданию и инструкцию по его выполнению

Инструктаж по выполнению домашнего задания

Запись домашнего задания в дневники

Подведение итогов урока (рефлексия)

3 мин.

Самоанализ учащимися понимания темы

Прием незаконченного предложения

Обсуждение того, что узнали, и того, как работали

Ход урока.

Организационный момент.

Ребята, я рада видеть Вас в полном составе, в хорошем настроении и надеюсь на плодотворный урок.

Садитесь.

Сейчас мы с Вами проведем рейд готовности к уроку:

покажите дневники

покажите ручки

покажите учебники

покажите тетради

К уроку все готово, можем начинать.

Изучение нового материала

Сегодня мы приступаем к изучению большой темы «Кодирование и обработка текстовой информации», и первый наш урок называется «Кодирование текстовой информации»
На экране первый слайд мультимедийной презентации с темой урока.

На сегодняшнем уроке мы познакомимся с приемами кодирования текста, которые были изобретены людьми на различных этапах развития человеческой мысли, с двоичным кодированием информации в компьютере, научимся определять числовые коды символов, вводить символы с помощью числовых кодов и осуществлять перекодировку русскоязычного текста в текстовом редакторе.

Проблема защиты информации волнует людей несколько столетий.

Коды появились в глубокой древности в виде криптограмм (что в переводе с греческого означает «тайнопись»). Порой священные иудейские тексты шифровались методом замены. Вместо первой буквы алфавита писалась последняя буква, вместо второй – предпоследняя и т.д. этот древний шифр назывался атбаш.

Показ слайда №2

Перед вами несколько приёмов кодирования текста, которые были изобретены на различных этапах развития человеческой мысли.

- криптография – это тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непосвященных лиц;

- азбука Морзе или неравномерный телеграфный код, в котором каждая буква или знак представлены своей комбинацией коротких элементарных посылок электрического тока (точек) и элементарных посылок утроенной продолжительности (тире);

- сурдожесты – язык жестов, используемый людьми с нарушениями слуха.

Вопрос : Какие примеры кодирования текстовой информации можно привести еще?

Учащиеся приводят примеры. ( шифр Вижинера, шифр замены)

Показ слайда №3

Один из самых первых известных методов шифрования носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н.э.). Этот метод основан на замене каждой буквы шифруемого текста, на другую, путем смещения в алфавите от исходной буквы на фиксированное количество символов. Так слово байт при смещении на три символа вправо кодируется словом дгмх . Обратный процесс расшифровки данного слова – необходимо заменять каждую зашифрованную букву, на третью слева от неё.

Показ слайда № 4

В Древней Греции (II в. До н.э.) был известен шифр, который создавался с помощью квадрата Полибия. Для шифрования использовалась таблица, представляющая собой квадрат с шестью столбцами и шестью строками, которые нумеровались цифрами от 1 до 6. В каждую клетку такой таблицы записывалась одна буква. В результате каждой букве соответствовала пара чисел, и шифрование сводилось к замене буквы парой цифр. Первая цифра указывает номер строки, вторая – номер столбца. Слово байт кодируется в этом случае так: 12 11 25 42

Показ слайда № 5.

Расшифруйте с помощью квадрата Полибия следующую фразу

«33 11 35 36 24 32 16 36 11 45 43 51 24 32 41 63»

Вопрос : Что у вас получилось?

Ответ учащихся : На примерах учимся

Ответ сравнивается с появившемся на слайде №5 правильным ответом.

Двоичное кодирование текстовой информации в компьютере

Учитель : Информация, выраженная с помощью естественных и формальных языков в письменной форме, обычно называют текстовой информацией.

Показ слайда № 6.

Для представления текстовой информации (прописные, строчные буквы русского и латинского алфавитов, цифры, знаки и математические символы) достаточно 256 различных знаков.

Если сложить все знаки:

33 строчные буквы русского алфавита + 33 прописные буквы = 66;

Для латинского алфавита 26 + 26 = 52;

Цифры от 0 до 9

получается, что нужно 127 символов. Остается еще 129 значений, которые можно использовать для обозначения знаков препинания, арифметических знаков, служебных операций (перевод строки, пробел и т.д.)

Показ слайда № 7

По формуле N = 2 I можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать каждый знак:

N = 2 I  256 = 2 I  2 8 = 2 I  I = 8 битов

Для обработки текстовой информации на компьютере необходимо представить ее в двоичной знаковой системе. Мы с Вами вычислили, что для кодирования каждого знака требуется 8 бит информации, т. е. длина двоичного кода знака составляет восемь двоичных знаков. Каждому знаку необходимо поставить в соответствие уникальный двоичный код из интервала от 00000000 до 11111111 (в десятичном коде от 0 до 255).

При вводе в компьютер текстовой информации происходит её двоичное кодирование. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу со знаком, и в компьютер поступает определенная последовательность из восьми электрических импульсов (двоичный код знака). В процессе вывода на экран компьютера производится обратное перекодирование, т.е. преобразование двоичного кода в его изображение.

Показ слайда № 8

Присваивание знаку конкретного двоичного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице. Принято интернациональное соглашение о присвоении каждому символу своего уникального кода. В качестве международного стандарта принята кодовая таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информацией)

В этой таблице представлены коды от 0 до 127 (буквы английского алфавита, знаки математических операций, служебные символы и т.д.), причем коды от 0 до 32 отведены не символам, а функциональным клавишам.

Запишите название этой кодовой таблицы и диапазон кодируемых символов.

Коды с 128 по 255 выделены для национальных стандартов каждой страны. Этого достаточно для большинства развитых стран.

Для России были введены несколько различных стандартов кодовой таблицы (коды с 128 по 255).

Показ слайда № 9.

Вот некоторые из них. Рассмотрим и запишем их названия:

КОИ - 8 , Windows, MS-DOS , Мас , ISO.

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).

Давайте, с Вами также определим количество символов, которые можно закодировать согласно этому стандарту:

N = 2 I = 2 16 = 65536

такого количества символов достаточно, чтобы закодировать не только русский и латинский алфавиты, но и греческий, арабский, иврит и другие алфавиты.

Физкультминутка

А сейчас проведем физкультминутку: сначала кончиком носа напишите образно на потолке «Мне нравится информатика».

Физкультминутка для глаз:

Быстро поморгать, закрыть глаза и посидеть спокойно, медленно считая до 5. Повторить 4-5 раз.

Вытянуть правую руку вперед. Следить глазами, не поворачивая головы, за медленными движениями указательного пальца вытянутой руки влево и вправо, вверх и вниз. Повторить 4-5 раз.

Посмотреть на указательный палец вытянутой руки на счет 1-4, потом перенести взор вдаль на счет 1-6. Повторить 4-5 раз.

В среднем темпе проделать 3-4 круговых движения глазами в правую сторону, столько же в левую сторону. Расслабив глазные мышцы, посмотреть вдаль на счет 1-6. Повторить 1-2 раза.

Закрепление полученных знаний.

Не зря римский баснописец Федр сказал: «Наука – капитан, а практика – солдаты». Поэтому сейчас перейдем от теории к практике.

Откройте учебник на странице 152, найдите практическую работу №8, прочитайте ее.

Запишите в тетрадь тему практической работы «Кодирование текстовой информации», цель работы: научиться определять числовые коды символов, вводить символы с помощью числовых кодов и осуществлять перекодировку русскоязычного текста в текстовом редакторе.

Включите компьютеры, и мы вместе выполним эту работу.

Задание №1. В текстовом редакторе Word определить числовые коды нескольких символов:

в кодировке Windows ;

в кодировке Unicode (Юникод)

Запустить текстовый редактор Word

ввести команду (Вставка – Символ…). На экране появится диалоговая панель Символ. Центральную часть диалоговой панели занимает таблица символов.

Для определения десятичного числового кода символа в кодировке Windows с помощью раскрывающегося списка из: выбрать тип кодировки кириллица (дес.).

В таблице символов выбрать символ. В текстовом поле Код знака: появится десятичный код символа.

Для определения шестнадцатеричного числового кода в кодировке Unicode с помощью раскрывающегося списка из: выбрать тип кодировки Юникод (шестн.).

В таблице символов выбрать символ. В текстовом поле Код знака: появится шестнадцатеричный числовой код символа.

С помощью электронного калькулятора перевести шестнадцатеричный числовой код в десятичную систему счисления:

0586 16 = Х 10 ; 1254 16 = Х 10 ; 8569 16 = Х 10 ;

Задание №2. В текстовом редакторе Блокнот ввести с помощью числовых кодов последовательность символов в кодировках Windows и MS – DOS .

Первичная проверка понимания

Вопросы учителя

1. Какой принцип кодирования текстовой информации используется в компьютере? (При вводе в компьютер текстовой информации происходит ее двоичное кодирование. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу со знаком, и в компьютер поступает определенная последовательность из восьми электрических импульсов (двоичный код знака). В процессе вывода на экран компьютера производится обратное перекодирование, т.е. преобразование двоичного кода в его изображение.)

2. Как называется международная таблица кодировки символов? ( ASCII (American Standard Code for Information Interchange – американский стандартный код для обмена информацией )

3. Перечислите названия таблиц кодировок для русскоязычных символов. (КОИ - 8 , MS - DOS , Мас , ISO , Windows )

Учитель раздает карточки с индивидуальными заданиями. (Петя и Коля пишут друг другу электронные письма в кодировке КОИ - 8. Однажды Петя ошибся и отправил письмо в кодировке Windows . Коля получил письмо и как всегда прочитал его в КОИ – 8. Получился бессмысленный текст, в котором часто повторялось слово ******. Какое слово было в исходном тексте письма?

1 вариант – УЛБОЕТ (сканер)

2 вариант - РБНСФШ (память)

3 вариант – РТЙОФЕТ (принтер)

4 вариант – ДЙУЛЕФБ (дискета)

5 вариант – ФТЕЛВПМ (трекбол)

6 вариант – НПОЙФПТ (монитор)

7 вариант – РТПГЕУУПТ (процессор)

8 вариант – ЛМБЧЙБФХТБ (клавиатура)

9 вариант – НБФЕТЙОУЛБС РМБФБ (материнская плата)

10 вариант – ФБЛФПЧБС ЮБУФПФБ РТПГЕУУПТБ (тактовая частота процессора)

Домашнее задание

По учебнику Н. Угриновича п.3.1. стр. 74 - 77

Закодируйте в коде КОИ – 8 свои имя и фамилию. Запишите результат в виде:

двоичного кода

десятичного кода

Дополнительное задание (на карточке) : расшифруйте текст с помощью кодировки КОИ -8:

254 212 207 194 205 213 196 210 207 214 201 218 206 216 208 210 207 214 201 212 216, 218 206 193 212 216 206 193 196 207 194 206 207 206 197 205 193 204 207,

228 215 193 215 193 214 206 217 200 208 215 193 215 201 204 193 218 193 208 207 205 206 201 196 204 209 206 193 222 193 204 193:

244 217 204 213 222 219 197 199 207 204 207 196 193 202, 222 197 205 222 212 207 208 207 208 193 204 207 197 211 212 216,

233 204 213 222 219 197 194 213 196 216 207 196 201 206, 222 197 205 215 205 197 211 212 197 21 203 197 205 208 207 208 193 204 207.

(Чтоб мудро жизнь прожить, знать надобно немало,

Два важных правила запомни для начала:

Ты лучше голодай, чем, что попало есть,

Информатика и информационные технологии. Учебник для 8 класса /Н.Д. Угринович. – М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 205 с.: ил.

Журнал «Информатика и образование», № 4,2003 год, №6,2006 год

Информатика 7 – 9 кл. / А.Г. Кушниренко, Г.В. Лебедев, Я.Н. Зайдельман, М.:Дрофа, 2001. – 336 с.: ил.

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 и

3.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 темы

3.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)

Урок № 13

Тема урока: “Кодирование текстовой информации”.

Тип урока : Обучающий.

Цели урока:

Познакомить учащихся со способами кодирования информации в компьютере;

Рассмотреть примеры решения задач;

Способствовать развитию познавательных интересов учащихся.

Воспитывать выдержку и терпение в работе, чувства товарищества и взаимопонимания.

Задачи урока:

Формировать знания учащихся по теме “Кодирование текстовой (символьной) информации”;

Содействовать формированию у школьников образного мышления;

Развить навыки анализа и самоанализа;

Формировать умения планировать свою деятельность.

Оборудование:

рабочие места учеников (персональный компьютер),

рабочее место учителя,

интерактивная доска,

мультимедийный проектор,

мультимедийная презентация,

Ход урока

I. Организационный момент.

На интерактивной доске первый слайд мультимедийной презентации с темой урока.

Учитель: Здравствуйте, ребята. Садитесь. Дежурный, доложите об отсутствующих. (Доклад дежурного). Спасибо.

II. Работа над темой урока.

1. Объяснение нового материала.

Объяснение нового материала проходит в форме эвристической беседы с одновременным показом мультимедийной презентации на интерактивной доске (Приложение 1).

Учитель: Кодирование какой информации мы изучали на предыдущих занятиях?

Ответ : Кодирование графической и мультимедийной информации.

Учитель : Перейдём к изучению нового материала. Запишите тему урока “Кодирование текстовой информации” (слайд 1). Рассматриваемые вопросы (слайд 2):

Исторический экскурс;

Двоичное кодирование текстовой информации;

Расчет количества текстовой информации.

Исторический экскурс

Человечество использует шифрование (кодировку) текста с того самого момента, когда появилась первая секретная информация. Перед вами несколько приёмов кодирования текста, которые были изобретены на различных этапах развития человеческой мысли (слайд 3) :

Криптография - это тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непосвященных лиц;

Азбука Морзе или неравномерный телеграфный код, в котором каждая буква или знак представлены своей комбинацией коротких элементарных посылок электрического тока (точек) и элементарных посылок утроенной продолжительности (тире);

Сурдожесты - язык жестов, используемый людьми с нарушениями слуха.

Вопрос : Какие примеры кодирования текстовой информации можно привести еще?

Учащиеся приводят примеры (дорожные знаки, электрические схемы, штрих-код товара).

Учитель : (Показ слайда 4). Один из самых первых известных методов шифрования носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н.э.) . Этот метод основан на замене каждой буквы шифруемого 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 словом гвлф . Обратный процесс расшифровки данного слова - необходимо заменять каждую зашифрованную букву, на вторую слева от неё.

(Показ слайда 5) Расшифруйте фразу персидского поэта Джалаледдина Руми “ кгнусм ёогкг фесл тцфхя фзужщз фхгрзх ёогксп ”, закодированную с помощью шифра Цезаря. Известно, что каждая буква исходного текста заменяется третьей после нее буквой. В качестве опоры используйте буквы русского алфавита, расположенные на слайде.

Вопрос : Что у вас получилось?

Ответ учащихся :

Закрой глаза свои пусть сердце станет глазом

Ответ сравнивается с появившемся на слайде 5 правильным ответом.

Двоичное кодирование текстовой информации

Информация, выраженная с помощью естественных и формальных языков в письменной форме, называется текстовой информацией (слайд 6).

Какое количество информации необходимо, чтобы закодировать каждый знак, можно вычислить по формуле: N = 2 I .

Вопрос : В каком из перечисленных приёмов кодирования используется двоичный принцип кодирования информации?

Ответ учащихся: В азбуке Морзе.

Учитель : В компьютере также используют принцип двоичного кодирования информации. Только вместо точки и тире используют 0 и 1 (слайд 7) .

Традиционно для кодирования одного символа используется 1 байт информации.

Вопрос : Какое количество различных символов можно закодировать? (напомнить, что 1 байт=8 бит)

Ответ учащихся : N = 2 I = 2 8 = 256.

Учитель : Верно. Достаточно ли этого для представления текстовой информации, включая прописные и строчные буквы русского и латинского алфавита, цифры и другие символы?

Дети подсчитывают количество различных символов:

33 строчные буквы русского алфавита + 33 прописные буквы = 66;

Для английского алфавита 26 + 26 = 52;

Цифры от 0 до 9 и т.д.

Учитель : Ваш вывод?

Вывод учащихся : Получается, что нужно 127 символов. Остается еще 129 значений, которые можно использовать для обозначения знаков препинания, арифметических знаков, служебных операций (перевод строки, пробел и т.д.. Следовательно, одного байта вполне хватает, чтобы закодировать необходимые символы для кодирования текстовой информации.

Учитель : 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) (слайд 8).

Для России были введены несколько различных стандартов кодовой таблицы (коды с 128 по 255).

Вот некоторые из них (слайд 9-10). Рассмотрим и запишем их названия:

КОИ8-Р, СР1251, СР866, Мас, ISO.

Откройте практикум по информатике на стр. 65-66 и прочитайте про эти кодировочные таблицы.

Учитель : В текстовом редакторе MS Word чтобы вывести на экране символ по его номеру кода, необходимо удерживая на клавиатуре клавишу “ALT” набрать код символа на дополнительной цифровой клавиатуре (слайд 11):

Понятие кодировки Unicode

Решение : В данной фразе 108 символов, учитывая знаки препинания, кавычки и пробелы. Умножаем это количество на 8 бит. Получаем 108*8=864 бита.

Учитель : Рассмотрим задачу № 2. (Условие выводится на интерактивной доске). <Рисунок 3> Запишите её условие: Лазерный принтер Canon LBP печатает со скоростью в среднем 6,3 Кбит в секунду. Сколько времени понадобится для распечатки 8-ми страничного документа, если известно, что на одной странице в среднем по 45 строк, в строке 70 символов (1 символ - 1 байт) (см. рис. 2).

Решение:

1) Находим количество информации, содержащейся на 1 странице:

45 * 70 * 8 бит = 25200 бит

2) Находим количество информации на 8 страницах:

25200 * 8 = 201600 бит

3) Приводим к единым единицам измерения. Для этого Кбиты переводим в биты:

6,3*1024=6451,2 бит/сек.

4) Находим время печати: 201600: 6451,2 = 31,25 секунд.

III. Обобщение

Вопросы учителя (слайд 14):

1. Какой принцип кодирования текстовой информации используется в компьютере?

2. Как называется международная таблица кодировки символов?

3. Перечислите названия таблиц кодировок для русскоязычных символов.

4. В какой системе счисления представлены коды в перечисленных вами таблицах кодировок?

Мы кодировали символы, звук и графику. А можно закодировать эмоции?

Демонстрируется слайд 14.

IV. Итог урока. Домашнее задание

§ 2.1,задача 2.1, записи в тетрадях.

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.