лекция 7 представление информации в эвм информатика
- 1. Представление символьной и графической информации в ЭВМ Лекция № 7.
- 2. Представление символьной информации Символьная информация представляет собой набор букв, цифр, знаков препинания, математических и других символов. Совокупность всех символов, используемых в ЭВМ, представляет ее алфавит. Каждому символу соответствует свой код. Код символа в памяти ЭВМ хранится в виде двоичного числа.
- 3. Способы кодирования символьной информации К одирование символов с помощью 8-разрядных кодов (байтов) ( код ASCII - Американский стандартный код для обмена информацией ) . С помощью байта можно закодировать 256 различных символов . 2. В 1988 году компаниями Apple и Xerox был разработан Unicode стандарт на двух байтовые символы. Unicode код позволяет закодировать 65536 символов. В результате были созданы группы символов различных языков . Символы стандарта Unicode называют широкими, а обычные 8-разрядные узкими.
- 4. Кодирование в А SCI I 0000-007F – код ASCII; 0100-017 F европейские латинские; 0400-04 FF кириллица. Символ Код 16 Символ Код 16 Пробел 20 @ 40 ! 21 А 41 “ 22 В 42 Кодирование в в UNICODE
- 5. Кодирование графической информации Экран дисплейного монитора представляется как набор отдельных точек - пикселей ( pixels elements ). Число пикселей отражается парой чисел, первое из которых показывает количество пикселей в одной строке, а второе - число строк (например, 320 х 200). Каждому пикселю ставится в соответствие фиксированное количество битов (атрибутов пикселя) в некоторой области памяти, которая называется видеопамятью. Атрибуты пикселя определяют цвет и яркость каждой точки изображения на экране монитора дисплея.
- 6. Монохромное изображение Если для атрибутов пикселя отводится один бит, то графика является двухцветной, например, черно-белой (нулю соответствует черный цвет пикселя, а единице — белый цвет пикселя). Если каждый пиксель представляется п битами, то имеем возможность представить на экране одновременно 2 n оттенков. В дисплеях с монохромным монитором значение атрибута пикселя управляет яркостью точки на экране .
- 7. Цветное изображение В дисплеях с цветным монитором значение атрибута пикселя управляет интенсивностью трех составляющих , яркостями трех цветовы х компонент изображения пикселя. При этом используется разделение цвета на RGB - компоненты — красную, зеленую и синюю. Если каждая компонента имеет N градаций, то общее количество цветовых оттенков составляет N x N x N , при этом в число цветовых оттенков включаются белый, черный и градации серого цвета.
- 8. Цветное изображение R Красный G Зеленый B Синий R + G Желтый G + B Голубой R + B Пурпурный R + G + B Белый R G B
- 9. Видеопамять В процессе формирования изображения обеспечивается периодическое считывание видеопамяти и преобразование значений атрибутов пикселей в последовательность сигналов, управляющих яркостью точек , отвечающих за RGB – компоненты каждого пикселя монитора. В видиопамяти может размещаться несколько страниц дисплея. Переход от воспроизведения одной страницы к воспроизведению другой страницы производится практически мгновенно.
- 10. Определение объема видеопамяти Необходимый объем видеопамяти P можно определить по формуле: P = m n b s / 8 ( байт ) где m количество пикселей в строке экрана; n количество строк пикселей; b количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета одного пикселя; s количество страниц видеопамяти.
- 11. Представление звуковой информации Звуковая информация в компьютере представляется двумя способами: -как набор выборок звукового сигнала (оцифрованный звук); -как набор команд для синтеза звука с помощью музыкальных инструментов.
- 12. Дискретизация и квантование Дискретизация – это запоминание значения сигнала через определенные интервалы времени . К вантование – это выполнение аналого-цифрового преобразования с каждым полученным при дискретизации значением. Рис.. Преобразование звукового сигнала в цифровую форму 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 9 t 10 t 11 t 12 t
- 13. Квантование сигнала где U – величина преобразуемого значения, U – наименьшее возможное значение, отличное от нуля (величина кванта). При выполнении преобразования дробная часть значения N отбрасывается.
- 14. Пример квантования Выполнить квантование и дискретизацию сигнала, изображенного на рис. Интервал дискретизации равен t , величина кванта – 0,1 В. Последовательность преобразованных значений записать в файл в двоичной форме. В результате квантования и дискретизации получается следующая последовательность значений: 1, 3, 4, 5, 6, 7, 5, … . Если преобразовать данные значения в 8-разрядные двоичные числа, то в память будет записано: 00000001 00000011 00000100 00000101 00000110 00000111 00000101 …
- 15. Объем памяти при хранения звукового сигнала где f – частота дискретизации (Гц, 1/с); t – интервал дискретизации (с); n – разрядность квантованных значений в двоичной форме (бит); k – режим воспроизведения (1 – стерео, 2 – моно); t – время воспроизведения (мин).
- 16. Пример определения объема памяти Определить объем данных в звуковом файле, воспроизводимом 10 мин с частотой 22050 выборок в секунду и 8 б итовыми значениями выборки по одному (моно) и двум каналам (стерео).
- 17. Определение объема памяти для монозвучания = 13230000 байт ≈ 12.6 Мб. = Определение объема памяти для стереозвучания = 26460000 байт ≈ 25.2 Мб. =
- 18. Способ с использованием синтезаторов музыкальных инструментов Хранится последовательность событий (нажатие клавиш музыкантом) вместе с синхронизирующей информацией, котор ая обеспечивают требуемое звучание инструментов при воспроизведении музыкального произведения.
- 19. Хранение видеоинформации Видеофайл представляет собой последовательность кадров изображения (видеопоток) и звуковых данных (аудиопоток), которые должны воспроизводиться через определенные промежутки времени. где t – время воспроизведения файла (с); R V – скорость воспроизведения данных видеопотока (Гц, 1/с); S V – размер дискретизованной величины для видеопотока (байт); R A – скорость воспроизведения данных аудиопотока (Гц, 1/с); S A – размер дискретизованной величины для аудиопотока (байт). Объем памяти:
- 20. Пример определения объема видеоинформации Определим объем видеофайла, содержащего информацию, воспроизводимую 10 мин при значениях R V = 30 Гц, S V = 20000 байт, R A = 22050 Гц, S A = 8 байт. Q ≈ = 465840000 байтов ≈ 444.3 Мб.