Представление информации в компьютере Представление числовой, текстовой, графической, звуковой и видеоинформации Заречнева И.В. [email protected] Повторение основных понятий Информация в компьютере, независимо от вида, представляется и обрабатывается в виде числа. Используется двоичный код: 100011101. Каждому символу или объекту ставится в соответствие двоичное число. В результате аналоговая информация преобразуется в числовую. Единый вид информации позволяет автоматизировать информационные процессы получения, хранения, обработки, поиска, использования информации Заречнева И.В. [email protected] Представление числовой информации ЧИСЛА Заречнева И.В. [email protected] Форматы представления чисел Целочисленный (формат с фиксированной точкой) используется для представления целых положительных и отрицательных чисел. Виды целочисленных переменных: Byte: 1-байтовое целое без знака в интервале от 0 до 255; Short: 2-байтовое целое со знаком в интервале от -32 768 до 32 767; Integer: 4-байтовое целое со знаком в интервале от -2 147 483 648 до 2 147 483 647; Long: 8-байтовое целое со знаком в интервале от -9 223 372 036 854 775 808 до 9 223 372 036 854 775 807. Старший бит числа выделяется под знак числа: 0 – плюс, 1 – минус. Заречнева И.В. [email protected] Форматы представления чисел Представление целого положительного числа: число переводится в двоичную систему; результат дополняется слева нулями в пределах выбранного формата (до 1, 2 или 4 байтов); последний разряд слева – 0 (кроме Byte) Заречнева И.В. [email protected] Форматы представления чисел Представление целого отрицательного числа: число переводится в двоичную систему; результат дополняется слева нулями в пределах выбранного формата (до 1, 2 или 4 байтов); полученное число переводится в обратный код (0 заменяются 1 и наоборот); к полученному коду прибавляется 1; последний разряд слева – 1. Заречнева И.В. [email protected] Форматы представления чисел Представим числа 135 и -135 as Integer 1. Переведем числа в двоичный код: 10000111. 2. Дополним полученный результат до 2 байтов: 00000000 10000111. 3. Для числа 135 допишем слева 0: 0 00000000 10000111. Для числа -135 заменим двоичную запись обратным кодом: 11111111 01111000, и к полученному числу прибавим 1: 11111111 01111001. Заречнева И.В. [email protected] Форматы представления чисел Вещественное (действительное) число представляется в экспоненциальной форме R=m*Pn, где m – мантисса числа (0<m<1), n – порядок числа. Виды вещественных чисел: Single: 4-байтовое вещественное число; Double: 8-байтовое вещественное число. Представление числа as Single: 3-й байт 2-й байт Знак порядка Знак числа Порядок 1-й байт 0-й байт Мантисса Заречнева И.В. [email protected] Представление нечисловой информации ТЕКСТ, ГРАФИКА, ЗВУК, ВИДЕО Заречнева И.В. [email protected] Представление текстовой информации ASCII (см. учебник, стр. 52) – использует 8-битную кодировку, кодирует 28=256 символов. Unicode (см. учебник, стр. 54) – использует 16-битную кодировку, в последнее время приступил к овладению 21-битного пространства кодов (000000 – 10FFFF), разбитого на 16 плоскостей. Заречнева И.В. [email protected] Представление графической информации Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора. Объем растрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объема одной точки, который зависит от количества возможных цветов: 1 бит – черно-белое изображение; 2 бита – 4 цвета; 3 бита – 8 цветов; 4 бита – 16 цветов; 1 байт – 256 цветов. Таблицу кодирования 16-цветной палитры см. в учебнике на стр. 55 Задача: посчитайте объем данного изображения Заречнева И.В. [email protected] Представление графической информации Описание цвета пикселя является кодом цвета. Количество бит, отведенных на каждый пиксель для представления цвета, называют глубиной цвета. Форматы графических файлов: BMP (Binary Map Picture) – формат Windows, способен хранить как индексированный (до 256), так и RGB-цвет (до 16 млн. оттенков). GIF (Grafics Interchange Format) – сохранение растровых изображений с количеством цветов не более 256, использует алгоритм сжатия без потерь. JPEG (Joint Photographic Expert Group) – сохранение многоцветных изображений, фотографий, использует алгоритм сжатия с потерями информации, благодаря чему достигается очень большая степень сжатия. Заречнева И.В. [email protected] Представление графической информации Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов. Каждый примитив состоит из элементарных отрезков кривых, параметры которых описываются математическими формулами. Для каждой линии указывается ее тип, толщина и цвет, а замкнутые линии дополнительно характеризуются типом заливки. Заречнева И.В. [email protected] Представление звуковой информации Звук представляет собой непрерывный сигнал – звуковую волну с меняющейся амплитудой и частотой. Частота звука выражается числом колебаний в секунду и измеряется в герцах. Человеческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне от 20 до 20000 Гц. При кодировании звуковой сигнал заменяется дискретным. Частота дискретизации – количество измерений уровней сигнала за 1 сек. Диапазон дискретизации от 8 кГц до 48 кГц. Заречнева И.В. [email protected] Представление звуковой информации Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических колебаний разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду и может быть описан кодом (см. учебник, стр.58) Таблично-волновой метод (Wave-Table) основан на том, что в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков. Числовые коды выражают высоту тона, продолжительность и интенсивность звука и прочие параметры звука. Заречнева И.В. [email protected] Представление видеоинформации Видео состоит из движущегося изображения и звука. Процесс преобразования аналогового видеосигнала в цифровой достаточно сложный: дискретизация – непрерывный сигнал заменяется последовательностью мгновенных значений; квантование – величина каждого отсчета заменяется округленным значением ближайшего уровня; кодирование – каждому уровню квантования сопоставляются их порядковые номера в двоичном виде Заречнева И.В. [email protected] Представление видеоинформации Видеоформаты: AVI (Audio Video Interleave) – формат несжатого видео. MPEG (Moving Picture Expert Groupe) – формат для сжатия звуковых и видеофайлов. Заречнева И.В. [email protected] Контрольные вопросы и задания Учебник, стр. 60-61. Заречнева И.В. [email protected]