Презентация для наглядного представления материала "Кодирование информации" 10 класс

Кодирование символов Кодирование графической информации Кодирование звуковой и видеоинформации *  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Зачем кодировать информацию? * Кодирование — это представление информации в форме, удобной для её хранения, передачи и обработки. В компьютерах используется двоичный код: 10101001010 данные (код) передача 11111100010 данные (код) хранение передача кодирование обработка Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

§ 15. Кодирование символов *  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Кодирование символов * 100000 101000 011101 111100 Общий подход: нужно использовать N символов выберем число битов k на символ: 2k  N сопоставим каждому символу код – число от 0 до 2k – 1 переведем коды в двоичную систему Система Брайля: Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Кодирование символов * Текстовый файл на экране (символы) в памяти – коды Файлы со шрифтами: *.fon, *.ttf, *.otf 10000012 10000102 10000112 10001002 65 66 67 68 Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Кодировка ASCII (7-битная) * ASCII = American Standard Code for Information Interchange Коды 0-127: 0-31 управляющие символы: 7 – звонок, 10 – новая строка, 13 – возврат каретки, 27 – Esc. 32 пробел знаки препинания: . , : ; ! ? специальные знаки: + - * / () {} [] 48-57 цифры 0..9 65-90 заглавные латинские буквы A-Z 97-122 строчные латинские буквы a-z Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

8-битные кодировки * Кодовые страницы (расширения ASCII): таблица ASCII национальный алфавит Для русского языка: CP-866 для MS DOS CP-1251 для Windows (Интернет) КОI8-R для UNIX (Интернет) MacCyrillic для компьютеров Apple Проблема: 0 1 254 255 127 128 Windows-1251 KOI8-R Привет, Вася! оПХБЕР, бЮЯЪ! рТЙЧЕФ, чБУС! Привет, Вася! Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

8-битные кодировки * 1 байт на символ – файлы небольшого размера! просто обрабатывать в программах нельзя использовать символы разных кодовых страниц одновременно (русские и французские буквы, и т.п.) неясно, в какой кодировке текст (перебор вариантов!) для каждой кодировки нужен свой шрифт (изображения символов) Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Стандарт UNICODE * 1 112 064 знаков, используются около 100 000 Windows: UTF-16 16 битов на распространённые символы, 32 бита на редко встречающиеся Linux: UTF-8 8 битов на символ для ASCII, от 16 до 48 бита на остальные совместимость с ASCII более экономична, чем UTF-16, если много символов ASCII Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

§ 16. Кодирование графической информации *  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Растровое кодирование * Пиксель – это наименьший элемент рисунка, для которого можно задать свой цвет. дискретизация пиксель Растровое изображение – это изображение, которое кодируется как множество пикселей. растр Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Растровое кодирование * 1A2642FF425A5A7E16 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1A 26 42 FF 42 5A 5A 7E Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Задача * Закодируйте рисунок с помощью шестнадцатеричного кода: Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Разрешение * Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на дюйм размера изображения. ppi = pixels per inch, пикселей на дюйм 300 ppi 96 ppi 48 ppi 24 ppi печать экран 1 дюйм = 2,54 см Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Разрешение * Задача 1. Какой размер в пикселях должен иметь закодированный рисунок с разрешением 300 ppi, чтобы с него можно было сделать отпечаток размером 10×15 см?  1181 пиксель Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Разрешение * Задача 2. Закодированный рисунок имеет размеры 5760 × 3840 пикселей и разрешение 600 ppi. Какой размер будет у изображения, отпечатанного на принтере? Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Кодирование цвета * 00 11 11 11 11 11 11 11 00 11 11 11 11 11 11 11 00 01 01 01 01 01 01 01 00 01 01 01 01 01 01 01 00 10 10 10 10 10 10 10 00 10 10 10 10 10 10 10 Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Теория цвета Юнга-Гельмгольца * Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Цветовая модель RGB * (0, 0, 0) (255, 255, 255) (255, 0, 0) (0, 255, 0) (255, 255, 0) (0, 0, 255) (255, 150, 150) (100, 0, 0) 256·256·256 = 16 777 216 (True Color, «истинный цвет») Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Цветовая модель RGB * (255, 255, 0)  #FFFF00 RGB Веб-страница (0, 0, 0) #000000 (255,255,255) #FFFFFF (255, 0, 0) #FF0000 (0, 255, 0) #00FF00 (0, 0, 255) #0000FF (255, 255, 0) #FFFF00 (204,204,204) #CCCCCC Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Задачи * Постройте шестнадцатеричные коды: RGB (100, 200, 200)  RGB (30, 50, 200)  RGB (60, 180, 20)  RGB (220, 150, 30)  Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Глубина цвета * R G B: 24 бита = 3 байта R (0..255) 256 = 28 вариантов 8 битов = 1 байт Глубина цвета — это количество битов, используемое для кодирования цвета пикселя. True Color (истинный цвет) Задача. Определите размер файла, в котором закодирован растровый рисунок размером 20×30 пикселей в режиме истинного цвета (True Color)? 20  30  3 байта = 1800 байт Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Кодирование с палитрой * уменьшить разрешение уменьшить глубину цвета снижается качество Цветовая палитра – это таблица, в которой каждому цвету, заданному в виде составляющих в модели RGB, сопоставляется числовой код. Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Кодирование с палитрой * Палитра: 2 бита на пиксель 34 = 12 байтов 0 0 0 0 0 255 255 0 0 255 255 255 цвет 002 цвет 012 цвет 102 цвет 112 00 11 11 11 11 11 11 11 00 11 11 11 11 11 11 11 00 01 01 01 01 01 01 01 00 01 01 01 01 01 01 01 00 10 10 10 10 10 10 10 00 10 10 10 10 10 10 10 Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Кодирование с палитрой * Шаг 1. Выбрать количество цветов: 2, 4, … 256. Шаг 2. Выбрать 256 цветов из палитры: Шаг 3. Составить палитру (каждому цвету – номер 0..255) палитра хранится в начале файла Шаг 4. Код пикселя = номеру его цвета в палитре 248 0 88 0 221 21 … 181 192 0 21 0 97 2 45 65 14 … 12 23 Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Кодирование с палитрой * Файл с палитрой: палитра коды пикселей Количество цветов Размер палитры (байтов) Глубина цвета (битов на пиксель) 2 6 1 4 12 2 16 48 4 256 768 8 Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Задачи * Задача 1. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 512 до 8. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла? Задача 2. Разрешение экрана монитора – 1024 х 768 точек, глубина цвета – 16 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима? Задача 3. Сколько байт будет занимать код рисунка размером 40×50 пикселей в режиме истинного цвета? при кодировании с палитрой 256 цветов? Задача 4. Для хранения растрового изображения размером 128 x 128 пикселей отвели 4 килобайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения? Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Растровые рисунки: форматы файлов * Формат True Color Палитра Прозрачность Анимация BMP   JPG  GIF    PNG    Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Кодирование цвета при печати (CMYK) * Белый – красный = голубой C = Cyan Белый – зелёный = пурпурный M = Magenta Белый – синий = желтый Y = Yellow Модель CMY C M Y 0 0 0 255 255 0 255 0 255 0 255 255 255 255 255 Модель CMYK: + Key color меньший расход краски и лучшее качество для чёрного и серого цветов Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

RGB и CMYK * не все цвета, которые показывает монитор (RGB), можно напечатать (CMYK) при переводе кода цвета из RGB в CMYK цвет искажается видит человек RGB CMYK RGB(0,255,0) CMYK(65,0,100,0)  RGB(104,175,35) Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Цветовая модель HSB (HSV) * HSB = Hue (тон, оттенок) Saturation (насыщенность) Brightness (яркость) или Value (величина) Тон (H)  насыщенность – добавить белого  яркость – добавить чёрного Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Цветовая модель Lab * Международный стандарт кодирования цвета, независимого от устройства (1976 г.) Основана на модели восприятия цвета человеком. Lab = Lightness (светлота) a, b (задают цветовой тон) Светлота 75% Светлота 25% для перевода между цветовыми моделями: RGB  Lab  CMYK для цветокоррекции фотографий Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Профили устройств * RGB(255,0,0) RGB(255,0,0) как   680нм   680нм RGB(225,10,20) профиль монитора профиль сканера CMYK(0,100,100,0) профиль принтера Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Растровое кодирование: итоги * универсальный метод (можно закодировать любое изображение) единственный метод для кодирования и обработки размытых изображений, не имеющих чётких границ (фотографий) есть потеря информации (почему?) при изменении размеров цвет и форма объектов на рисунке искажается размер файла не зависит от сложности рисунка (а от чего зависит?) Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Векторное кодирование * Рисунки из геометрических фигур: отрезки, ломаные, прямоугольники окружности, эллипсы, дуги сглаженные линии (кривые Безье) Для каждой фигуры в памяти хранятся: размеры и координаты на рисунке цвет и стиль границы цвет и стиль заливки (для замкнутых фигур) Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Векторное кодирование * Кривые Безье: Хранятся координаты узлов и концов «рычагов» (3 точки для каждого узла, кривые 3-го порядка). угловой узел Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Векторное кодирование (итоги) * лучший способ для хранения чертежей, схем, карт при кодировании нет потери информации при изменении размера нет искажений меньше размер файла, зависит от сложности рисунка неэффективно использовать для фотографий и размытых изображений Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Векторное кодирование: форматы файлов * WMF (Windows Metafile) EMF (Windows Metafile) CDR (программа CorelDraw) AI (программа Adobe Illustrator) SVG (Scalable Vector Graphics, масштабируемые векторные изображения) для веб-страниц Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Векторные рисунки: SVG * <svg> <rect width="135" height="30" x="0" y="10" stroke-width="1" stroke="rgb(0,0,0)" fill="rgb(255,255,255)"/> <rect width="135" height="30" x="0" y="40" stroke-width="1" stroke="rgb(0,0,0)" fill="rgb(0,0,255)"/> <rect width="135" height="30" x="0" y="70" stroke-width="1" stroke="rgb(0,0,0)" fill="rgb(255,0,0)"/> <line x1="0" y1="0" x2="0" y2="150" stroke-width="15" stroke="rgb(0,0,0)" /> </svg> прямоугольник размеры координаты контур заливка Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

§ 17. Кодирование звуковой и видеоинформации *  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Оцифровка звука * Оцифровка – это преобразование аналогового сигнала в цифровой код (дискретизация). – интервал дискретизации (с) – частота дискретизации (Гц, кГц) 8 кГц – минимальная частота для распознавания речи 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц – качество CD-дисков 48 кГц – фильмы на DVD 96 кГц, 192 кГц Человек слышит 16 Гц … 20 кГц Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Оцифровка звука: квантование * 3-битное кодирование: 8 битов = 256 уровней 16 битов = 65536 уровней 24 бита = 224 уровней АЦП = Аналого-Цифровой Преобразователь Квантование (дискретизация по уровню) – это представление числа в виде цифрового кода конечной длины. Разрядность кодирования — это число битов, используемое для хранения одного отсчёта. Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Оцифровка звука * Задача. Определите информационный объем данных, полученных при оцифровке звука длительностью 1 минута с частотой 44 кГц с помощью 16-битной звуковой карты. Запись выполнена в режиме «стерео». За 1 сек каждый канал записывает 44000 значений, каждое занимает 16 битов = 2 байта всего 44000  2 байта = 88000 байтов С учётом «стерео» всего 88000  2 = 176000 байтов За 1 минуту 176000  60 = 10560000 байтов  10313 Кбайт  10 Мбайт Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Оцифровка звука * Как восстановить сигнал? без сглаживания после сглаживания уменьшать T  размер файла аналоговые устройства! ЦАП = Цифро-Аналоговый Преобразователь было до оцифровки Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Оцифровка – итог * можно закодировать любой звук (в т.ч. голос, свист, шорох, …) есть потеря информации большой объем файлов Форматы файлов: WAV (Waveform audio format), часто без сжатия (размер!) MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3, сжатие с учётом восприятия человеком) AAC (Advanced Audio Coding, 48 каналов, сжатие) WMA (Windows Media Audio, потоковый звук, сжатие) OGG (Ogg Vorbis, открытый формат, сжатие) Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Инструментальное кодирование * MIDI (Musical Instrument Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов). в файле .mid: нота (высота, длительность) музыкальный инструмент параметры звука (громкость, тембр) до 1024 каналов в памяти звуковой карты: образцы звуков (волновые таблицы) MIDI-клавиатура: нет потери информации при кодировании инструментальной музыки небольшой размер файлов невозможно закодировать нестандартный звук, голос программа для звуковой карты! 128 мелодических и 47 ударных Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Трекерная музыка * В файле (модуле): образцы звуков (сэмплы) нотная запись, трек (track) – дорожка музыкальный инструмент до 32 каналов Использование: демосцены (важен размер файла) Форматы файлов: MOD разработан для компьютеров Amiga S3M оцифрованные каналы + синтезированный звук, 99 инструментов XM, STM, … Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Кодирование видео * Синхронность! изображения: ≥ 25 кадров в секунду PAL: 720×576, 24 бита за 1 с: 720×576×25×3 байта ≈ 30 Мб за 1 мин: 60×32 Мбайта ≈ 1,73 Гб HDTV: 1280×720, 1920×1080. 4K: 4096×3072 исходный кадр + изменения (10-15 с) сжатие (кодеки – алгоритмы сжатия) DivX, Xvid, H.264, WMV, Ogg Theora… звук: 48 кГц, 16 бит сжатие (кодеки – MP3, AAC, WMA, …) Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Форматы видеофайлов * AVI – Audio Video Interleave – чередующиеся звук и видео; контейнер – могут использоваться разные кодеки MPEG – Motion Picture Expert Group WMV – Windows Media Video, формат фирмы Microsoft MP4 – MPEG-4, сжатое видео и звук MOV – Quick Time Movie, формат фирмы Apple WebM – открытый формат, поддерживается браузерами Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich

Источники иллюстраций * http://drupal.org http:// www.cyberphysics.co.uk http://epson.su http://www8.hp.com http://head-fi.org http://en.wikipedia.org http://ru.wikipedia.org авторские материалы Кодирование информации, 10 класс  М.Е. Никитин, 2015 https://infourok.ru/user/nikitin-mihail-evgenevich