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

1.

Представим числа 135 и -135 as Integer Переведем числа в двоичный код: 10000111.

2.

3.

Дополним полученный результат до 2 байтов: 00000000 10000111.

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]

3-й байт

Форматы представления чисел

Вещественное (действительное) число представляется в экспоненциальной форме R=m*P n , где m – мантисса числа ( 0

Виды вещественных чисел:  Single: 4-байтовое вещественное число;  Double: 8-байтовое вещественное число.

Представление числа as Single :

2-й байт 1-й байт 0-й байт

Порядок 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 2 8 =256 символов.

 Unicode (см. учебник, стр. 54) – использует 16-битную кодировку, в последнее время приступил к овладению 21-битного пространства кодов (000000 – 10 FFFF) , 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 ( прочие параметры звука.

Wave-Table) основан на том, что в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков. Числовые коды выражают высоту тона, продолжительность и интенсивность звука и 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]