Кодирование текстовой информации план конспект урока. Кодирование текстовой информации

Конспект урока по теме

«Кодирование текстовой информации»

Цели: Создание условий для изучения темы кодирование текстовой информации.

Задачи:


  • Образовательные: Способствовать запоминанию основной терминологии, формированию представления о кодировании текстовой информации. Формированию умения работать с текстом. Создать условия для расширения и углубления знаний об истории развития кодирования. Способствовать развитию навыков работы в текстовом процессоре.

  • Воспитательные: Воспитывать интерес к изучаемому предмету; бережное отношение к своему здоровью и здоровью окружающих. Участвовать в формировании позитивного общения «учитель-ученик», «ученик-ученик».

  • Развивающие: Способствовать владению понятиями и их толкованиям; развитию умения анализировать, выделять главное, обобщать, предметно-речевых навыков говорить, слушать; совершенствовать умение школьников заполнять таблицы. Создавать условия для развития психологических особенностей у учащихся: памяти, мышления, внимания.
Оборудование: Мультимедийный проектор, экран, интерактивная доска, индивидуальный раздаточный материал, презентация.

Ход урока.

1. Актуализация знаний.

Звучит музыка из кинофильма «Шерлок Холмс». Учитель читает рассказ: «На лестнице раздались тяжелые шаги, и через минуту к нам вошел высокий румяный, чисто выбритый джентльмен. Он уже собирался усесться, как вдруг взор его упал на листок с забавными значками, который я только что рассматривал и оставил на столе.

Что вы об этом думаете, мистер Холмс? – воскликнул он. – Мне рассказывали, что вы большой любитель всяких таинственных случаев. Я вам заранее выслала эту бумажку, чтобы у вас было время изучить ее до моего приезда.

Холм приподнял бумажку, и лучи солнца озарили ее. Это был листок, вырванный из записной книжки. На нем были начертаны карандашом вот такие знаки:

^ 209 236 229 245 ^ - 253 242 238^ ^241 238 235 237 246 229^

Холмс внимательно рассмотрел листок.

Это дело обещает много любопытного и необычайного, - сказал он».

Здравствуйте. Сегодня у нас с вами урок познания тайн. Вы познакомитесь со мной учителем информатики школы №12, меня зовут Алла Владимировна, я с вами. И я надеюсь, что познание этих тайн будет приятным для нас всех. Для того чтобы наш урок принес нам только положительные эмоции, давайте договоримся, что общаться будем при помощи правила поднятой руки.

Как вы думаете, о чем мы будем говорить на уроке? Сформулируйте тему нашего урока? Кодирование или шифрование чего?

Учитель выслушивает варианты и обобщает полученные ответы и сообщает тему урока – «Кодирование текстовой информации».

Как вы думаете, почему мы изучаем эту тему на уроке информатики? Где и для чего используется кодирование информации?

Что вы хотели бы узнать о кодировании текстовой информации?

Как вы думаете, с чего мы должны начать урок?

Вы знаете, что такое кодирование, текстовая информация?

План: 1. Определение понятий.

2. История развития кодирования.

3. Кодировки или как кодируются тексты сейчас.

2. Первичное освоение материала.

Для того чтобы мы понимали сегодня друг друга на уроке и говорили с вами на одном я зыке, мы должны познакомиться с основными понятиями данной темы. У вас на столах есть папка с рабочими листами, сейчас вам понадобиться лист №1. На нем вы видите словарик с терминами, я дам вам 2 минуты внимательно познакомиться с этими терминами. Время пошла, приступаем к работе.

Время для работы истекло. Давайте проверим, как вы усвоили эти понятия. На доске написаны слова и их определения, совместите пожалуйста и получите терминологический словарь.

Мы готовы к познанию тайн, и для этого я предлагаю совершить путешествие на машине времени.

История кодирования насчитывает около 4 тысяч лет. Её можно условно разделить на два периода, в зависимости от того, какие появлялись шифры.

Наша машина времени остановилась в древнем Риме, где был создан один из самых первых известных шифров, который носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н. э.). Кто знает шифр Цезаря?

Давайте я вам расскажу о нем: суть этого шифра в следующем: каждая буква исходного алфавита заменяется третьей после нее буквой в алфавите, который считает написанным по кругу, т. е. после буквы «Я» следует буква «А». Например, закодируем при помощи шифра Цезаря слово «код» при кодировании шифром Цезаря преобразуется – «нсж». (Учитель на интерактивной доске двигает буквы и дети хором ему помогают).

Теперь я предлагаю вам выполнить задание самим. Переведем слово «Зрение», используя код Цезаря. Один человек выполняет задание у доски, другие в рабочих листах №2.

А теперь давайте расшифруем слово, записанное при помощи шифра Цезаря «НСПТЯБХЗУ». Выполняем в рабочих листах задание №2.

Ответ: «Компьютер».

Как вы думаете, почему я кодировала именно эти слова?

Как работа за компьютером влияет на зрение человека? Можно ли уменьшить это вредное воздействие? Может быть, кто-то знает как?

Сегодня на уроке мы познакомимся с некоторыми способами, позволяющими ослабить это вредное воздействие. Вот первый способ – это упражнения для глаз.

Физкультминутка:

1. Не поворачивая головы, посмотрите «вправо – вверх – влево - вниз», а затем вдаль будем выполнять это упражнение под счет от 1 до 6. Проделать тоже, но «влево – вверх – вправо - вниз» и снова посмотреть вдаль.

2. Возьмите в руки карандаш или ручку. Расположите карандаш на расстоянии вытянутой руки от кончика носа. Приближайте карандаш к носу и следите за ним глазами и возвращайте его в исходное положение. Повторим 3 раза.

3. Положите кончики пальцев на виски, слегка сжав их. 10 раз быстро и легко моргните. Закройте глаза и отдохните, сделав 2-3 глубоких вдоха и выдоха.

Наши глазки отдохнули и мы продолжаем наш урок, а тем временем наша машина времени остановилась в 19 веке.

Нас встречает странный звук. Как вы думаете, что этот звук значит?

Вы правы, это азбука Морзе. Именно с её изобретением связан второй этап развития кодирования текстовой информации. Самюэль Финли Морзе – американский изобретатель и художник, его называли «американским Леонардо да Винчи»

Таблица, при помощи которой записана азбука Морзе, называется кодовая таблица.

Посмотрите внимательно на кодовую таблицу азбуки Морзе. Скажите, какие символы используются при кодировании букв в этой таблице?

Сколько различных символов используется при кодировании?

Как вы думаете, как называется такое кодирование символов?

Такое кодирование называется двоичным, т. е. кодирование, в котором используется алфавит из двух символов «.» и «-«.

3. Осознание и осмысление учебной информации.

Как вы думаете, почему мы остановились именно на двоичном кодировании текстовой информации?

Наша машина времени сообщает нам о том, что пора возвращаться домой в 21 век. Действительно, текстовая информация в современных компьютерах записывается при помощи двоичного кода. Посмотрите на экран вы наверняка не догадывались, что нажимая букву на клавиатуре компьютер, а точнее процессор кодирует ее двоичным кодом, затем перекодирует ее обратно и только после этого вы видите изображение буквы на экране монитора.

4. Первичное закрепление учебного материала.

Сегодня мы с вами познакомимся с одной из кодировок, которая используется для кодирования текстовой информации и в частности для кодирования русского алфавита. У вас на столах есть рабочий лист №3. Возьмите его, прочитайте информацию и ответьте в рабочих листах на вопросы №3 -5.

Время для работы истекло, давайте проверим, что у вас получилось.

Как называется международная таблица кодировки символов? (ASCII) Что эти буквы означают?

Из каких двух частей состоит эта кодовая таблица? (В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования – базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255).

Заполним таблицу:

Перейдем к работе за компьютером. Я предлагаю вам разгадать рецепт витаминного салата. Для этого открой те на рабочем столе компьютера папку «Кодирование информации» и документ «Салат».

На листе вы видите салатницу, в которой вместо ингредиентов находятся их коды, записанные в кодировке ASCII. Определите ингредиенты салата, поставив на место кода соответствующую картинку.

Чтобы развитие дистрофии сетчатки глаза не наступило, в рационе каждого человека должны быть продукты, в которых содержится большое количество бета-каротина, витамина С, Е, лютеина, цинка и омега-3 жира. Можно сделать салат из перца и свеклы – это блюдо еще и очень вкусное, особенно, если приправить его оливковым маслом, или соком цитрусовых. Между прочим туда можно добавить и морковь.

5. Рефлексия (подведение итогов урока).

Вы помните, что сегодня у нас урок познания тайн. Все ли тайны мы сегодня разгадали?

Давайте вернемся к началу урока.

Мы можем разгадать эту тайну сейчас. Какой кодировкой вы пользовались при этом?

«Смех – это солнце: оно прогоняет зиму с человеческого лица» Виктор Гюго. Сейчас на улице зима, недавно были очень сильные морозы, если вы будете улыбаться друг другу, то любая погода вам будет в радость.

Как вы думаете, что еще можно закодировать? Вы когда-нибудь пользовались кодированием в жизни? При помощи написания смс сообщений?

Оказывается, что кроме текста можно закодировать еще и эмоции. При помощи смайликов, которые изображены на доске.

Чтобы оценить наше сотрудничество, я предлагаю вам закодировать свое настроение: в начале урока и в конце урока. Если примеры смайликов с презентации не отразили ваше настроение, можете придумать свои. Спасибо за сотрудничество.

6. Домашнее задание: придумайте своё кодирование русского алфавита и представьте кодировку в форме кодовой таблицы.

План-конспект открытого урока по информатике.

Тема «Кодирование текстовой информации» 8 класс.

Цели:

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:

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.

Ход урока:

Организационный момент (1 минута)

Проверка наличия учащихся.

Объявление темы урока (4 минуты)

Первый слайд презентации со словами «Тема урока». Самого названия темы нет. Учащимся предлагается самим назвать тему, используя слова, зашифрованные ребусами:

Объяснение нового материала (25 минут).

Учитель знакомит детей с понятием Криптография, рассказывает об одном из первых шифров - Шифре Цезаря, таким образом, проводя межпредметную связь с уроками истории Древнего мира.

Затем школьникам предлагается задание на кодирование (декодирование) текстовой информации с помощью шифра Цезаря.

Задание продублировано на слайде и в раздаточном материале (Приложение 1).

Связь с историей продолжается при объяснении детям еще одного способа кодирования текстовой информации - азбуки Морзе.

Затем учитель, обращая внимание на то, что в азбуке Морзе используются ДВА символа (точка и тире) подводит к современному способу кодирования текста в компьютере - двоичному кодированию.

Важной составляющей урока при изучении темы «Кодирование текстовой информации» является научить школьников решать задачи на определение информационного объема текстового сообщения. Таким образом, завершающей стадией этапа объяснения нового материала является пример решения подобной задачи.

Закрепление изученного материала (10 минут).

Учащимся предлагается решить самостоятельно задачи, подобные только что разобранной. Задача №3 является заданием с повышенной сложностью, предполагающая не только применение только что полученных знаний, но и умение находить основные условия задачи, отсекая второстепенную и неважную информацию.

Текст заданий продублирован на слайде презентации и в раздаточном материале (Приложение 1).

Итог урока. Домашнее задание. (5 минут)

Учащиеся говорят о теме урока, тех знаниях, которые они получили сегодня, о возникших сложностях при решении заданий. Наиболее активные школьники получают отметки. Учитель задает домашнее задание: записи в тетради, задание на карточке (Приложение 2)

Приложение 1.

Раздаточный материал к уроку

Расшифруйте фразу персидского поэта Джалаледдина Руми «кгнусм ёогкг фесл тцфхя фзужщз фхгрзх ёогксп» , закодированную кодом Цезаря

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я

Условие: Определить информационный объем фразы

Оптимизм — это недостаток информации. (Текст записан в формате ASCII.)

Задача 1.

Текст в формате ASCII содержит 2 страницы по 64 строки, в каждой по 32 символа. Найдите информационный объем текста.

Задача 2.

Текст в формате Unicode (16 бит на символ) выглядит следующим образом: «Хочешь победить весь мир,то победи самого себя. Ф.М. Достоевский» Определите информационный объем фразы. (Кавычки не учитывать)

Задача 3.*

В алфавите племени Тумбу-Юмбу 16 букв. На этом языке записана конституция из 128 страниц законов и наставлений. Каждая страница - это 256 красочных и высокопарных строк о равенстве людей перед обедом и перед Законом. Строки всегда начинаются с заглавной буквы, а всего букв - 32. Флешку какого объема достаточно иметь вождю племени, чтобы хранить Тумбоюмбскую Конституцию?

P.S. Буквы бывают разные, помните об этом, иначе попадете на обед в качестве главного блюда.

Приложение 2.

Задание для домашней работы.

Текстовый файл в кодировке Unicode содержит 100 листов по 64 строки, по 32 символа в каждой. Каков информационный объем файла?

Текстовый файл в кодировке КОИ-8 содержит 128 листов по 64 строки, по 32 символа в каждой. Его передают за 4 минуты. Какова скорость соединения, по которому идет передача файла?

Разделы: Информатика

Цель: . познакомить учащихся со способом кодирования текстовой информации в компьютере.

Оборудование:

  1. Рабочее место учащихся ПК и теоретический стол.
  2. Рабочее место учителя
  3. Мультимедийное оборудование
  4. Презентация (Приложение 1)
  5. Электронные карточки
  6. Рабочие листы

Ход урока

Предлагается начать приветствие класса, использовав для примера «кирпичный язык» из детских игр «СИЗДРАВСИСТВУЙСИТЕ, СИРЕСИБЯСИТА» (здравствуйте ребята) .

Как вы думаете, что я сказала?

Мы в детстве очень любили играть в такую игру, для того чтобы нас не поняли, мы перед слогом вставляли предлог си.

Так что же я вам сказала. Сиздравсиствуйсите сиресибясита.

Молодцы.

А давайте посмотрим мультфильм (фрагмент из мультфильма Мумитроль) .

Как вы думаете, о чем Тосла и Висла говорили, кто-нибудь понял?

А почему мы их не поняли, потому что мы не знаем, на каком языке они говорят или как они засекретили свою информацию.

На самом деле если внимательно прислушаться то мы поймем, что Тосла и Висла говорят на нашем языке, только добавляют к каждому слову сла, чтобы засекретить свой разговор.

Как раз с появлением первой секретной информации люди стали зашифровывать текст. Одной из первых таких секретных информаций была переписка Юлия Цезаря со своими сенаторами.

Поэтому сегодня на уроке мы с вами познакомимся с темой «Кодирование текстовой информации» запишите тему в рабочие листы (Приложение 2).

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

Криптография – это тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непросвещенных лиц.

Азбука Морзэ или неравномерный телеграфный код, в котором каждая буква или знак представляет своей комбинацией точек и тире.

Сурдожесты – язык жестов, используемый людьми с нарушениями слуха.

Какие примеры кодирования текстовой информации можете привести?

Один из самых первых известных методов кодирования носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н.э.). Этот метод основан на замене каждой буквы кодируемого 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 слово ГВЛФ. Давайте попробуем раскодировать фразу, если мы знаем, что ее закодировали при перемещении на 1 букву в право.

Расшифруйте фразу «Лпнрэяус епмзёо сбвпубуэ, фшёойлй епмзёоь ефнбуэ » В качестве опоры используйте буквы русского алфавита, расположенные на слайде и на ваших рабочих листах.

Что у вас получилось? (Компьютер должен работать, ученики должны думать)

Молодцы.

Ребят, а у нас кодируется текст в компьютере, кто-нибудь знает?

Правильно, в компьютере используется двоичное кодирование текстовой информации (запишите себе в рабочий лист).

Традиционно для кодирования одного символа в компьютере используется 1 байт информации (запишите в листах) .

Какое количество различных символов можно закодировать?

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

Чтобы точно ответить на этот вопрос нам надо подсчитать строчные буквы русского алфавита и прописные, так же для английского алфавита и цифры.

Результаты записывайте в рабочий лист.

  1. Сколько всего символов у нас получилось.
  2. Какой вывод можно сделать?

Оставшиеся значения используются для обозначения знаков препинания, арифметических знаков, служебных операций (перевод строки, пробел и т.д.). Следовательно, нам 1-го байта достаточно для кодирования текстовой информации.

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). Запишите в своих листах название кодовой таблицы. В этой таблице представлены коды от 0 до 127, куда входит с 0 до 32 функциональные клавиши, с 33 до 127 – английский алфавит, знаки математических операций, служебные символы. Отметьте у себя в листах

Коды с 128 до 255 выделены для национальных стандартов каждой страны. Это достаточно для большинства развитых стран. В наших кодировках, что будет закодировано с помощью кодов с 128 до 255

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

Вот некоторые из них. Рассмотрим их и запишем их названия: КОИ8 -Р, СР1251, СР866, Мас, ISO.

Хронологически одним из первых стандартов кодирования русских букв на компьютере был КОИ8 («код обмена информации 8битовый), эта кодировка применялась в 70 годы прошлого века на компьютерах серии EC ЭВМ.

Наиболее распространенной в настоящее время является кодировка Microsoft Windows, обозначаемая сокращением CP1251 (Code page – кодовая страница).

От начала 90 годов времени господства ОС MS DOS, остается кодировка СР886.

Так же компьютеры фирмы Apple, работающие под своей операционной системой Мac OS, используют свою кодировку Mac.

Кроме того, Международная организация по стандартам (International Standards Organization, ISO) утвердили в качестве стандарта для русского языка еще одну кодировку под названием ISO 8859.

Давайте рассмотрим пример кодировки текста в различных кодировочных таблицах, используя в качестве справочного материала рабочих листов

Закодируем при помощи двух кодовых таблиц слово «Бит»

Молодцы теперь мы сразу видим, что если текст написан в одной кодировке, то прочитать его в другой кодировки не возможно.

Сейчас мы с вами сделаем упражнения для глаз, перед тем как преступить к практической работе по теме «кодирование текстовой информации».

Вам необходимо будет выполнить 3 задания:

  1. В первом задании мы с вами раскодируем слово с помощью текстового процессора.
  2. Во втором задании вы будете выполнять парами, но каждый работает за своим компьютером. Вы будете закодировать понятие, которое вам дано, а в результате мы должны получить фразу.
  3. В третьем задание необходимо посчитать количество символов и с помощью текстового редактора Блокнот узнать, сколько весит данная фраза.

Если вопросы по практической работе?

Пересаживайтесь за компьютеры по номерам ваших листов и внимательно читайте задание.

Открываем текстовый процессор MS Word.

В первом задании вам необходимо удерживая, ALT и набирая номера на дополнительной клавиатуре раскодировать слово которое у вас на листочках.

146 165 138 145 146

Закройте файл без сохранения.

Дальнейшую работу вы продолжаете в парах, но каждый за своим компьютером.

Вы открываете карточки под номерами (Приложение 3 , Приложение 4 , Приложение 5 ), которые у вас указаны на листах и один из пары кодирует информацию по таблице кои8, а второй по ср1251 и после этого записываете результат в лист.

Кодовые номера записываются без пробелов.

Обратите внимание на строчные и прописные буквы.

В следующем задание выполняем в блокноте:

Так как каждый символ кодируется 1 байтом, то информационный объем текста можно узнать, умножив количество символов в тексте на 1 байт.

Сейчас вы перепечатываете выражение, которое вам дано на листах, считаете количество символов, учитывая все знаки препинания и пробел.

Проверим это на практике. Создайте текстовый документ в редакторе Блокнот и напечатайте в нём фразу “Компьютерная программа делает то, что вы приказали ей сделать, а не то, что вы хотели, чтобы она сделала”.

Сколько в ней символов?

Ответ: 105

Сохраните и закройте файл. Определите его объем в байтах. Каков он?

Ответ: 105 байт.

Пересаживаются за столы и начинаем проверять, то что получилось у вас.

Какое слово в первом задание у вас получилось?

Молодцы.

Назовите задуманные фразы.

Какие были трудности при выполнении этого задания

Какие основные ошибки у вас были?

В последнем задание вы считали количество символов в высказывание «Компьютерная программа делает, то что вы приказали ей сделать, а не то, что вы хотели, чтобы она сделала»

Сколько у вас получилось?

После этого мы проверили, какой информационный объем содержит файл с этим высказывание, каков объем?

И, хотелось бы подвести итог по практической работе высказыванием, что компьютерная программа делает то, что вы приказали, а не то, что вы хотели, чтобы она сделала.

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) => 65536.

Такая кодировка называется Unicode и обозначается как UCS-2. Этот код включает в себя все существующие алфавиты мира, а также множество математических, музыкальных, химических символов и многое другое. Существует кодировка и UCS-4, где для кодирования используют 4 байта, то есть можно кодировать более 4 млрд. символов.

В заключение нашего урока давайте ответим на вопросы и раскодируем самостоятельно последнюю фразу:

  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?
  5. Самостоятельно расшифруйте фразу по таблице Unicode.

193 235 224 227 238 228 224 240 254 194 209 197 213 231 224 226 237 232 236 224.

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.

Кодирование текстовой информации в компьютере - порой неотъемлемое условие корректной работы устройства или отображения того или иного фрагмента. Как происходит этот процесс в ходе работы компьютера с текстом и визуальной информацией, звуком - все это мы разберем в данной статье.

Вступление

Электронная вычислительная машина (которую мы в повседневной жизни называем компьютером) воспринимает текст весьма специфично. Для нее кодирование текстовой информации очень важно, поскольку она воспринимает каждый текстовый фрагмент в качестве группы обособленных друг от друга символов.

Какие бывают символы?

В роли символов для компьютера выступают не только русские, английские и другие буквы, но и еще знаки препинания, а также другие знаки. Даже пробел, которым мы разделяем слова при печатании на компьютере, устройство воспринимает как символ. Чем-то очень напоминает высшую математику, ведь там, по мнению многих профессоров, ноль имеет двойное значение: он и является числом, и одновременно ничего не обозначает. Даже для философов вопрос пробела в тексте может стать актуальной проблемой. Шутка, конечно, но, как говорится, в каждой шутке есть доля правды.

Какая бывает информация?

Итак, для восприятия информации компьютеру необходимо запустить процессы обработки. А какая вообще бывает информация? Темой этой статьи является кодирование текстовой информации. Мы уделим особенное внимание этой задаче, но разберемся и с другими микротемами.

Информация может быть текстовой, числовой, звуковой, графической. Компьютер должен запустить процессы, обеспечивающие кодирование текстовой информации, чтобы вывести на экран то, что мы, например, печатаем на клавиатуре. Мы будем видеть символы и буквы, это понятно. А что же видит машина? Она воспринимает абсолютно всю информацию - и речь сейчас идет не только о тексте - в качестве определенной последовательности нулей и единиц. Они составляют основу так называемого двоичного кода. Соответственно, процесс, который преобразует поступающую на устройство информацию в понятную ему, имеет название “двоичное кодирование текстовой информации”.

Краткий принцип действия двоичного кода

Почему наибольшее распространение в электронных машинах получило именно кодирование информации двоичным кодом? Текстовой основой, которая кодируется при помощи нулей и единиц, может быть абсолютно любая последовательность символов и знаков. Однако это не единственное преимущество, которое имеет двоичное текстовое кодирование информации. Все дело в том, что принцип, на котором устроен такой способ кодирования, очень прост, но в то же время достаточно функционален. Когда есть электрический импульс, его маркируют (условно, конечно) единицей. Нет импульса - маркируют нулем. То есть текстовое кодирование информации базируется на принципе построения последовательности электрических импульсов. Логическая последовательность, составленная из символов двоичного кода, называется машинным языком. В то же время кодирование и обработка текстовой информации при помощи двоичного кода позволяют осуществлять операции за достаточно краткий промежуток времени.

Биты и байты

Цифра, воспринимаемая машиной, кроет в себе некоторое количество информации. Оно равно одному биту. Это касается каждой единицы и каждого нуля, которые составляют ту или иную последовательность зашифрованной информации.

Соответственно, количество информации в любом случае можно определить, просто зная количество символов в последовательности двоичного кода. Они будут численно равны между собой. 2 цифры в коде несут в себе информацию объемом в 2 бита, 10 цифр - 10 бит и так далее. Принцип определения информационного объема, который кроется в том или ином фрагменте двоичного кода, достаточно прост, как вы видите.

Кодирование текстовой информации в компьютере

Вот сейчас вы читаете статью, которая состоит из последовательности, как мы считаем, букв алфавита русского языка. А компьютер, как говорилось ранее, воспринимает всю информацию (и в данном случае тоже) в качестве последовательности не букв, а нулей и единиц, обозначающих отсутствие и наличие электрического импульса.

Все дело в том, что закодировать один символ, который мы видим на экране, можно при помощи условной единицы измерения, называемой байтом. Как написано выше, у двоичного кода есть так называемая информационная нагрузка. Напомним, что численно она равняется суммарному количеству нулей и единиц в выбранном фрагменте кода. Так вот, 8 бит составляют 1 байт. Комбинации сигналов при этом могут быть самыми разными, как это легко можно заметить, нарисовав на бумаге прямоугольник, состоящий из 8 ячеек равного размера.

Выходит, что закодировать текстовую информацию можно при помощи алфавита, имеющего мощность 256 символов. В чем заключается суть? Смысл кроется в том, что каждый символ будет обладать своим двоичным кодом. Комбинации, “привязываемые” к определенным символам, начинаются от 00000000 и заканчиваются 11111111. Если переходить от двоичной к десятичной системе счисления, то кодировать информацию в такой системе можно от 0 до 255.

Не стоит забывать о том, что сейчас есть различные таблицы, которые используют кодировку букв русского алфавита. Это, например, ISO и КОИ-8, Mac и CP в двух вариациях: 1251 и 866. Легко убедиться в том, что текст, закодированный в одной из таких таблиц, не отобразится корректно в отличной от данной кодировке. Это происходит из-за того, что в разных таблицах к одному и тому же двоичному коду соответствуют различные символы.

Поначалу это было проблемой. Однако в настоящее время в программах уже встроены специальные алгоритмы, которые конвертируют текст, приводя его к корректному виду. 1997 год ознаменовался созданием кодировки под названием Unicode. В ней каждый символ имеет в своем распоряжении сразу 2 байта. Это позволяет закодировать текст, имеющий гораздо большее количество символов. 256 и 65536: есть ведь разница?

Кодирование графики

Кодирование текстовой и графической информации имеет некоторые схожие моменты. Как известно, для вывода графической информации используется периферийное устройство компьютера под названием “монитор”. Графика сейчас (речь идет сейчас именно о компьютерной графике) широко используется в самых разных сферах. Благо, аппаратные возможности персональных компьютеров позволяют решать достаточно сложные графические задачи.

Обрабатывать видеоинформацию стало возможным в последние годы. Но текст при этом значительно “легче” графики, что, в принципе, понятно. Из-за этого конечный размер файлов графики необходимо увеличивать. Преодолеть подобные проблемы можно, зная суть, в которой представляется графическая информация.

Давайте для начала разберемся, на какие группы подразделяется данный вид информации. Во-первых, это растровая. Во-вторых, векторная.

Растровые изображения достаточно схожи с клетчатой бумагой. Каждая клетка на такой бумаге закрашивается тем или иным цветом. Такой принцип чем-то напоминает мозаику. То есть получается, что в растровой графике изображение разбивается на отдельные элементарные части. Их именуют пикселями. В переводе на русский язык пиксели обозначают “точки”. Логично, что пиксели упорядочены относительно строк. Графическая сетка состоит как раз из определенного количества пикселей. Ее также называют растром. Принимая во внимание эти два определения, можно сказать, что растровое изображение является не чем иным, как набором пикселей, которые отображаются на сетке прямоугольного типа.

Растр монитора и размер пикселя влияют на качество изображения. Оно будет тем выше, чем больше растр у монитора. Размеры растра - это разрешение экрана, о котором наверняка слышал каждый пользователь. Одной из наиболее важных характеристик, которые имеют экраны компьютера, является разрешающая способность, а не только разрешение. Оно показывает, сколько пикселей приходится на ту или иную единицу длины. Обычно разрешающая способность монитора измеряется в пикселях на дюйм. Чем больше пикселей будет приходиться на единицу длины, тем выше будет качество, поскольку “зернистость” при этом снижается.

Обработка звукового потока

Кодирование текстовой и звуковой информации, как и другие виды кодирования, имеет некоторые особенности. Речь сейчас пойдет о последнем процессе: кодировании звуковой информации.

Представление звукового потока (как и отдельного звука) может быть произведено при помощи двух способов.

Аналоговая форма представления звуковой информации

При этом величина может принимать действительно огромное количество различных значений. Причем эти самые значения не остаются постоянными: они очень быстро изменяются, и этот процесс непрерывен.

Дискретная форма представления звуковой информации

Если же говорить о дискретном способе, то в этом случае величина может принимать только ограниченное количество значений. При этом изменение происходит скачкообразно. Закодировать дискретно можно не только звуковую, но и графическую информацию. Что касается и аналоговой формы, кстати.

Аналоговая звуковая информация хранится на виниловых пластинках, например. А вот компакт-диск уже является дискретным способом представления информации звукового характера.

В самом начале мы говорили о том, что компьютер воспринимает всю информацию на машинном языке. Для этого информация кодируется в форме последовательности электрических импульсов - нулей и единиц. Кодирование звуковой информации не является исключением из этого правила. Чтобы обработать на компьютере звук, его для начала нужно превратить в ту самую последовательность. Только после этого над потоком или единичным звуком могут совершаться операции.

Когда происходит процесс кодирования, поток подвергается временной дискретизации. Звуковая волна непрерывна, она развивается на малые участки времени. Значение амплитуды при этом устанавливается для каждого определенного интервала отдельно.

Заключение

Итак, что же мы выяснили в ходе данной статьи? Во-первых, абсолютно вся информация, которая выводится на монитор компьютера, прежде чем там появиться, подвергается кодированию. Во-вторых, это кодирование заключается в переводе информации на машинный язык. В-третьих, машинный язык представляет собой не что иное, как последовательность электрических импульсов - нулей и единиц. В-четвертых, для кодирования различных символов существуют отдельные таблицы. И, в-пятых, представить графическую и звуковую информацию можно в аналоговом и дискретном виде. Вот, пожалуй, основные моменты, которые мы разобрали. Одной из дисциплин, изучающей данную область, является информатика. Кодирование текстовой информации и его основы объясняются еще в школе, поскольку ничего сложного в этом нет.