4-практикa

Тема практической работы: « Способы кодирования текстовой и графической информации ».

Цель: обучить способам кодирования текстовой и графической информации.

Оборудование:  интерактивная доска для демонстрации компьютера учителя.

Ход занятия:

Актуализация знаний

1. Какую информацию можно назвать текстовой?

1. Приведите примеры текстовой информации.
2. Какую информацию можно назвать графической?
3. Приведите примеры графической информации.

Изложение нового материала

На данном занятии мы изучим способы кодирования текстовой и графической информации. Начнем с кодирования текстовой информации.

Кодирование текстовой информации – это процесс преобразования текстовой информации, в последовательность символов или чисел, которые будут использоваться для обработки, хранения и передачи данных.

Существуют два основных способа кодирования текста:   графический и числовой.

Для реализации графического способа кодирования информации используется отображение каждого символа алфавита с помощью некоторого изображения. Например, флажковая азбука, которая выглядит следующим образом:

Задание 1. Закодируйте с помощью флажковой азбуки слово «информатика».

Решение

Воспользуемся рисунком флажковой азбуки. Соотнесем каждую букву с соответствующим ей флажком, зарисовывая последнее. В результате получим:

Так как каждое изображение является уникальным и не имеет составного характера, то раскодировать сообщение, написанное с помощью флажковой азбуки, не составит труда.

Для реализации числового способа кодирования текстовой информации используется представления каждого символа алфавита с помощью некоторого числа. Например, разнумеруем буквы русского алфавита:

 

 

Таблица 1 – Кодирование с помощью порядкового номера буквы в алфавите

Буква	Число для кодирования	Буква	Число для кодирования	Буква	Число для кодирования
А	1	К	12	Х	23
Б	2	Л	13	Ц	24
В	3	М	14	Ч	25
Г	4	Н	15	Ш	26
Д	5	О	16	Щ	27
Е	6	П	17	Ъ	28
Ё	7	Р	18	Ы	29
Ж	8	С	19	Ь	30
З	9	Т	20	Э	31
И	10	У	21	Ю	32
Й	11	Ф	22	Я	33

 

Задание 1. Закодировать с помощью представленной выше таблицы, слово “информатика”.

Решение

Соотнесем каждую букву с цифрой в таблице и выпишем полученные числа:

10 15 22 16 18 14 1 20 10 12 1

Ответ: 10152216181412010121

Если мы уберем пробелы, то будет очень сложно восстановить данное слово, т.к.  во время расшифровки можно принять одно число за другое. Например:

10 1 5 2 2 1 6 1 8 1 4 1 20 10 1 21

10 1 5 2 2 1 6 1 8 1 4 1 20 ** 1 2 1

** 15 2 2 16 1 8 1 4 1 20 ** 1 2 1

И т.д.

Чтобы однозначно декодировать сообщения, в которых для кодирования одного символа используются коды разной длины, например, для кодирования символа А требуется число 1 длиной 1 символ, а для кодирования символа И уже требуется число 10, которое длиной в 2 символа, необходимо знать условия Фано.

Существует два условия Фано: прямое и обратное.

Прямое условие Фано заключается в том, что ни одно кодовое слово не может являться началом другого. Например, если символ А кодируется комбинацией 01, то символ Б не может кодировать символом 0 или 010, т.к. в первом случае Б = 0 будет полностью являться началом символом А = 01, а во втором – код символа А будет полностью являться началом символа Б = 010.

Обратное условие Фано заключается в том, что ни одно кодовое слово не может являться окончанием другого. Например, если символ А кодируется комбинацией 01, то символ Б не может кодировать символом 101, т.к. в таком случае символ А является окончанием символа Б.

Одновременно оба условия Фано не используется. Чаще используется прямое условие Фано.

Рассмотрим задачу.

Задача 1. Буква А кодируется набором символов 11, Б – 0010, Г – 100, Е – 0011, М – 01, Р – 00. Неизвестны наборы символов для букв И и Т. Найдите наименьший набор символов (меньшей длины) для буквы И. Если набирается несколько таких наборов, то укажите тот, у которого набор является меньшим числовым значением, т.е. набор 10 имеет большее числовое значение, чем набор 01.

Решение

Для выполнения данной задачи воспользуемся прямым условием Фано. Чтобы получить набор символов наименьшей длины необходимо построить таблицу, по которой можно будет проверять возможность записи набора для буквы И, а также проверять, можно ли собрать набор для буквы Т.

Такая таблица чаще всего делается для построения максимальной длины в 4 символа. При необходимости ее можно будет расширить.

Построим таблицу значений, состоящую из 4-х символов, начиная с 0000 и завершая 1111:

 

Нужно смотреть по строкам, начиная с 0, затем 1. Если не подходит то смотрим: 00, 01, 10, 11. Если не подходит, то смотрим: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Если не подходит, то продолжаем смотреть по тому же принципу.

Что касается нашей задачи, то отбрасываем все варинты, доходим до 101, но данный набор мы не можем использовать, т.к. тогда невозможно будет закодировать букву Т. Поэтому идем дальше и останавливаемся на 1010. Данный набор мы использовать можем для буквы И, т.к. для буквы Т можем использовать 1011.

В ответ запишем 1010, т.к. этот набор имеет меньшее числовое значение, чем 1011.

Ответ: 1010. 

Кодирование графической информации представляет собой процесс разбиения изображения на простые элементы с последующим присвоением каждому элементу определенного значения в виде двоичного кода.

Основными видами кодирования графической информации являются растровое и векторное кодирование.

Во время растрового кодирования хранение информации в памяти компьютера состоит в хранении пикселов или пикселей.

Чтобы решать задачи на кодирование растровой графической информации необходимо знать несколько понятий и формул:

1. Разрешающая способность ( X Y ) – это количество точек, с помощью которых создается изображение.
2. Глубина цвета ( i ) – это количество бит, которое выделено для кодирования одного цвета пикселя.
3. Объем видеопамяти ( V ) – это характеристика, показывающая сколько информации может передаваться на монитор. Она может быть найдена по формуле:
4. Палитра ( N ) – количество цветов, которое используется для воспроизведения изображения. Она может быть найдена по формуле:

Выполним задачи с применением представленных формул.

Задача 1. Дана разрешающая способность экрана равная 1024 на 600 пикселей. Глубина цвета равна 4 битам. Найти необходимый объем видеопамяти (в Кбайтах).

Решение

1. Воспользуемся формулой
2. Подставим известные значения:
3. Вычислим значение объема видеопамяти в битах:

1. Переведем полученное значение в байты. Для этого необходимо известное значение в битах разделить на 8. В результате получим:
2. Переведем полученное значение в килобайты. Для этого необходимо известное значение в байтах разделить на 1024. В результате получим:

Ответ: 300 Кбайтов

Задача 2. Дисплей некоторого устройства работает в режиме 320 на 400 пикселей. Известно, что страница видеопамяти занимает 16000 байтов. Определите количество цветов в палитре изображения, которое показывает дисплей.

Решение

1. Для нахождения цветов в палитре используется формула Чтобы воспользоваться данной формулой необходимо вычислить глубину цвета ( i ).
2. Т.к. нам известен объем видеопамяти ( V ) и разрешение дисплея ( X Y ), то мы можем выразить глубину цвета с помощью следующей формулы: 

.                    Преобразуем ее к следующему виду:

Построение векторных изображений происходит с помощью графических примитивов (линий, точек, прямоугольников и др.).

Векторное изображение кодируется векторными командами.   Чтобы закодировать построение линии с текущего положения необходимо указать две координаты:  X   и  Y . Если нужно нарисовать отрезок без учета текущего положения, то нужно сначала установить координаты начала  X ₁ Y ₁ , а затем координаты конца отрезка  X ₂ Y ₂ . Для того, чтобы построить окружность необходимо указать координаты центра  XY  и радиус  R . Для построения прямоугольника необходимо указать координаты левого верхнего угла  X ₁ Y ₁ , а затем координаты правого нижнего угла  X ₂ Y ₂ . Подобным образом можно реализовать и другие фигуры.

Задача 1. Закодируйте с помощью координат следующее изображение:

Решение

Данную задачу можно представить следующими координатами линий:

А(0,0), Б(5,2), В(4,5).

Ответ: А(0,0), Б(5,2), В(4,5).

 

Вопросы и задания для самоконтроля

1. С помощью флажковой азбуки закодируйте собственное имя.
2. Дана разрешающая способность экрана равная 800 на 600 пикселей. Глубина цвета равна 8 битам. Найти необходимый объем видеопамяти (в Кбайтах).

1. Закодируйте с помощью координат следующее изображение: