Kod infor

Кодування інформації

1. Двійкове кодування

2. Кодування чисел і символів

3. Кодування рисунків

4. Кодування звуку

© К.Ю. ПоляковПереклад В.Семенюкa


Тема 1. Двійкове кодування

3

Двійкове кодування

Двійкове кодування – це кодування всіх видів інформації за допомогою двох знаків ( 0 і 1).

Передача електричних сигналів:

сигнал із завадамисигнал із завадами

час

U

«1»

«0»корисний сигнал

корисний сигнал

сигнал із завадамисигнал із завадами

5 В

U

1 0 1

часкорисний

сигналкорисний

сигнал

4

Двійкове кодування

• в такій формі можна закодувати всі види інформації

• потрібні тільки пристрої з двома станами• практично немає помилок при передачі• комп’ютеру легше оборобляти дані

• людині складно сприймати двійкові коди

Чи можна використовувати не «0» і «1», а інші символи, наприклад, «А» і «Б»?

?

кодувальниккодувальник

числачисла

символисимволи

рисункирисунки

звукзвук

101011011101110110101101011011101110110101


Тема 2. Кодування чисел і символів

6

Кодування чисел (двійкова система)

Алфавіт: 0, 1

Основа (кількість цифр): 2

10 210 2

2 102 10

19 2

918

112

4 8

112

2 4

002

1 2

002

0 0

11

19 = 100112

система численнясистема

числення

100112

4 3 2 1 0 розряди

= 1·24 + 0·23 + 0·22

+ 1·21 + 1·20

= 16 + 2 + 1 = 19

7

Кодування символів

Текстовий файл

• на екрані (символи)

• в пам’яті – двійкові коди

10000012 10000102 10000112 10001002

У файлі зберігаються не зображення символів, а їх числові коди у двійковій системі!

!

65 66 67 68

А де ж зберігається зображення?

8

Кодування символів

1. Скільки символів можна використовувати одночасно? або 65536 (UNICODE)

2. Скільки місця потрібно виділити на символ:

3. Вибрати 256 будь-яких символів (або 65536) - алфавіт.

4. Кожному символу – унікальний код 0..255 (або 0..65535). Таблиця символів:

5. Коди – в двійкову систему.

256256

256 = 28 8 біт на символ 256 = 28 8 біт на символ

65 66 67 68

… A B C D …

коди

9

Кодування 1 байт на символ

0 1 254 255127 128

таблиця ASCII (міжнародна) кодова сторінка

ASCII = American Standard Code for Information Interchange0-31 символи кодування:

7 – дзвінок, 10 – новий рядок, 13 – повернення каретки, 27 – Esc. 32 пробіл

знаки пунктуації: . , : ; ! ?спеціальні знаки: + - * / () {} []48-57 цифри 0..965-90 великі латинські літери A-Z97-122 малі латинські літери a-z

Кодова сторінка (розширенна таблиця ASCII)для кирилиці:

CP-866 для системи MS DOSCP-1251 для системи WindowsКОІ8-U для системи UNIX (Інтернет)

10

Кодування UNICODE (2 байта на символ)

•Windows, MS Office, …•16 біт на символ

• 65536 або 216 символів в одній таблиці

• можна одночасно використовувати символи різних мов

• розмір файла збільшується у 2 рази


Тема 3. Кодування малюнків

12

Два типа кодування малюнків

• растрове кодування точковий малюнок, складається з пікселів

фотографії, розмиття зображення

• векторне кодуваннямалюнок, складається з окремих геометричних фігур

креслення, схеми, карти

13

Крок 1. Дискретизація: розбивка на пікселі.

Растрове кодування

Крок 2. Для кожного пікселя визначається єдиний колір.Піксель – це найменший

елемент рисунка, для якого можна незалежно встановити колір.

Піксель – це найменший елемент рисунка, для якого можна незалежно встановити колір.

Існує втрата інформації!• чому?• як її зменшити?

!

Роздільна здатність: число пікселів на дюйм, pixels per inch (ppi)екран 96 ppi, друк 300-600 ppi, типографія 1200 ppi

14

Растрове кодування (True Color)

Крок 3. Від кольору – до чисел: модель RGB

колір = R + G + Bred

червоний0..255

blueсиній0..255

greenзелений0..255

R = 218G = 164B = 32

R = 135G = 206B = 250

Крок 4. Числа – в двійкову систему.

Скільки пам’яті потрібно для збереження кольору 1 пікселя??

Скільки різних кольорів можна кодувати??256·256·256 = 16 777 216 True Color

R: 256=28 варіантів, потрібно 8 біт = 1 байтR G B: всього 3 байта

15

Растрове кодування з палітрою

Крок 1. Вибрати кількість кольорів: 2, 4, … 256.

Крок 2. Вибрати 256 кольорів з палітри:248 0 880 221 21

181 192 021 0 97

Крок 3. Скласти палітру (кожному кольору – номер 0..255)палітра зберігається на початку файла

248 0 88 0 221 21 … 181 192 0 21 0 970 1 254 255

Крок 4. Код пікселя = номеру його кольору на палітрі

2 45 65 14 … 12 23

16

Растрове кодування з палітрою

Скільки займає палітра і головна частина??

Файл з палітрою:

палітра коди пікселів

Один колір на палітрі: 3 байта (RGB)256 = 28 кольорів:

палітра 256·3 = 768 байтрисунок 8 біт на піксель

16 кольорів:палітра 16·3 = 48 байтрисунок 4 біта на піксель

2 кольори:палітра 2·3 = 6 байтрисунок 1 біт на піксель

17

Формати файлів (растрові рисунки)

Формат True Color Палітра Прозорість

BMP + +JPG +GIF + +PNG + + +

18

Растрові рисунки

• найкращий спосіб для збереження фотографій і зображень без чітких меж

• спецефекти (тіні, ореоли, і т.д.)

• існує втрата інформації (чому?)• при зміні розмірів рисунка він спотворюється

• розмір файла не залежить від складності рисунка (а від чого залежить?)

19

Векторні рисунки

Будуються з геометричних фігур:• відрізки, ламані, прямокутники• круги, еліпси, дуги• зглажування ліній (криві Без’є)

Для кожної фігури в пам’яті зберігаються:• розміри і координати на рисунку• колір і стиль межі• колір і стиль заливки (для замкнутих фігур)

Формати файлів:• WMF (Windows Metafile)• CDR (CorelDraw)

• AI (Adobe Illustrator)• FH (FreeHand)

20

Векторні рисунки

• найкращий спосіб для збереження креслень, схем, карт;

• при кодуванні немає втрат інформації;• при зміні розміру немає спотворень;• менший розмір файла, залежить від складності рисунка;

• не ефективно використовувати для фотографій і розмитих зображень


Тема 4. Кодування звуку

22

Оцифровка (переведення в цифрову форму)

10110101101010100111011010110101010011аналоговий сигнал

цифровий сигнал

• Який об’єм iнформації в аналоговому сигналі?• Чи можно зберігати його в пам’яті реального пристрою?• Чи буде сигнал на виході такий самий?• Чому існують втрати інформації?

?

аналоговий сигнал

23

Частота дискретизації: 8 кГц, 11 кГц, 22 кГц, 44 кГц (CD)

Людина чує 16 Гц … 20 кГц

Дискретизація по часу

зберігаються тільки значення сигналу в моменти 0, T, 2T, …

T – інтервал дискретизаціїT – інтервал дискретизації

0 T 2T

Tf

1

22 кГц22 кГц 00005,022000

1T с

Що комп’ютер може видати на виході?

?

Як покращити якість? Що при цьому погіршиться?

?0 T 2T

24

Дискретизація по рівню

Скільки біт потрібно, щоб зберегти число 0,7??

0 T 2T

43210

У всіх точок в одній смузі однаковий код!

8 біт = 256 рівнів

16 біт = 65536 рівнів

32 біта = 232 рівнів

64 біта = 264 рівнів

При оцифруванні втрату інформації дає дискретизація як по часу, так і по рівню!

!

25

Оцифровка – підсумок

• можна закодувати будь-який звук ( голос, свист, шарудіння, …)

• існує втрата інформації• великий об’єм файлiв

44 кГц, 16 бiт: 88 Кб/с, 5,3 Мб/хв

Формати файлів:•WAV (Waveform audio format), часто без стиску (розмір!)•MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3, стиск з втратами)•WMA (Windows Media Audio, потоковий звук, стиск)

26

Інструментальне кодування

MIDI (Musical Instrument Digital Interface), файли *.MID

у файлі:• нота (висота, тривалість)• музичний інструмент• параметри звуку (гучність, тембр)• може бути декілька каналів

• немає втрат інформації при кодуванні інструментальної музики

• маленький розмір файлів

• неможливо закодувати нестандартний звук, голос

MIDI-клавіатура:

27

Кінець

Kod infor

Education

Transcript of Kod infor