Универсальность двоичного кодирования

Учитель информатики

МАОУ-СОШ 181 Солодова С.В.

У

22.09.2017

Почему двоичное кодирование

Удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:

0 – отсутствие электрического сигнала;

1 – наличие электрического сигнала

(или наличие намагниченности и её отсутствие; или наличие света и его отсутствие).

Недостаток двоичного кодирования – длинные коды.

Но в технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов, чем с небольшим числом сложных.

Компьютер как техническое устройство обрабатывает информацию, записанную в двоичном алфавите.

​

Разберемся, каким образом, основные виды информации – визуальная, аудиальная – могут быть записаны всего лишь двумя символами.

Преобразование информации из аналоговой формы в дискретную

Дискретизация информации

- процесс преобразования информации из аналоговой (непрерывной) формы представления в дискретную.

​

​

​

​

​

​

​

Информацию, представленную в дискретной форме, значительно проще передавать, хранить и обрабатывать.

Дискретизация

Примером аналогового представления графической информации живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, а дискретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета.

Примером аналогового хранения звуковой информации является виниловая пластинка (звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно), а дискретного — аудиокомпакт-диск (звуковая дорожка которого содержит участки с различной отражающей способностью)

Дискретизация

Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения и непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, то есть присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов

В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.

Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени A(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность "ступенек" 

Каждой "ступеньке" присваивается значение уровня громкости звука, его код (1, 2, 3 и так далее). Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний, соответственно, чем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем большее количество информации будет нести значение каждого уровня и тем более качественным будет звучание.

​

Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. Каково количество различных уровней сигнала можно записать при такой глубине звука?

​

N= 2 = 65536

​

16

N= 2

i

При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется последовательностью дискретных уровней сигнала. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени, то есть частоты дискретизации. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.

Двоичное кодирование графических изображений

Графические изображения кодируются

• Растрами (точечный рисунок, состоит из пикселей)�����

​

​

• фотографии, размытые изображения

​

Двоичное кодирование графических изображений

Графические изображения кодируются

• Векторами (рисунок, состоит из отдельных геометрических фигур)

​

​

​

��

• чертежи, схемы, карты

Шаг 1. Дискретизация: разбивка на пиксели.

Растровое кодирование

Шаг 2. Для каждого пикселя определяется единый цвет.

Разрешение: число пикселей на дюйм, dots per inch (dpi)

экран 96 dpi, печать 300-600 dpi, типография 1200 dpi

Для того чтобы на экране монитора формировалось изображение, информация о каждой точке (код цвета точки) должна храниться в видеопамяти компьютера

Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов

Вычисление объёма видеопамяти

Вычисление объёма видеопамяти

В нашем примере разрешение экрана составляет 1920х1080 точек, то есть всего

1920 * 1080 = 2073600 точек.

При глубине цвета 32 бита на точку необходимый объем видеопамяти: 32 * 2073600 = 66355200 бит = 8294400 байт = 8100 Кб = 7,81 Мб

Задания для самостоятельного выполнения

1. Что такое дискретизация аналогового канала?
2. Рассчитайте необходимый объем видеопамяти для графического режима: разрешение экрана 1280х1024, качество цветопередачи 32 бита.

​

​

Задания для самостоятельного выполнения

3 Перед вами барограф – прибор для автоматической непрерывной записи

изменений атмосферного давления.

​

​

Результат его работы представлен графиком

​

​

​

​

​

​

Проведите дискретизацию данной информации. Результат запишите.

Задания для самостоятельного выполнения

4 Практическое задание

1. Измерьте ширину видимого изображения на мониторе. Переведите полученный результат в дюймы (1 дюйм=2,54см).
2. Разделите число горизонтальных пикселей разрешения монитора (посмотрите в настройках компьютера) на результат измерения (в дюймах) монитора (посмотрите в настройках компьютера).
3. Полученное число и будет реальным разрешением монитора в пикселях на дюйм (PPI – pixels per inch).

​