Универсальность дискретного (цифрового) представления информации
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 9
Тема: . Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации, ее универсальность.
Цель:сформулировать понятия: информации, информационного объекта;
сформировать умения: находить объем полученной информации, различать между собой активные и пассивные объекты.
Средства обучения:ПК, браузер, Интернет.
Пояснения к выполнению работы:
Универсальность дискретного (цифрового) представления информации.
|
Универсальность дискретного (цифрового) представления информации.
Давайте подумаем об информации как о сигнале. Мы знаем, что сигнал рассматривается с позиции носителя информации по техническим средствам передачи.
Для передачи информации, или, правильнее сказать, данных, используется физический процесс, который может быть описан математической формулой и называется сигналом. Именно сигналы различают по способу их представления как аналоговые и дискретные (см. рис. 1 и 2).
Рис. 1. Аналоговый сигнал
Рис. 2. Дискретный сигнал
Аналоговая информация характеризуется плавным изменением ее параметров. Основные параметры наиболее простых синусоидальных аналоговых сигналов могут непрерывно и плавно меняться.
Дискретная информация базируется на ряде фиксированных уровней представления заданных параметров, взятых в определенные промежутки времени. Если этих уровней много, можно говорить о цифровом представлении информации, то есть когда в определенные дискретные моменты они принимают конкретные дискретные значения. К счастью, аналоговую информацию легко преобразовать в цифровую. Это делают так называемые аналогоцифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование обеспечивают цифроаналоговые преобразователи (ЦАП).
В качестве носителей аналоговой информации могут использоваться различные физические величины, принимающие различные значения на некотором интервале, например, электрический ток, радиоволна и т.д. При дискретизации, то есть при преобразовании непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов, за основу берется какое-либо конкретное значение, а любые другие, отличающиеся от нормы, просто игнорируются.
Аналоговыми устройствами являются:
· телевизор - луч кинескопа непрерывно перемещается по экрану, чем сильнее луч, тем ярче светится точка, в которую он попадает; изменение свечения точек происходит плавно и непрерывно;
· проигрыватель грампластинок – чем больше высота неровностей на звуковой дорожке, тем громче звучит звук;
· телефон – чем громче мы говорим в трубку, тем выше сила тока, проходящего по проводам, тем громче звук, который слышит собеседник.
К дискретным устройствам относятся:
· монитор – яркость луча изменяется не плавно, а скачкообразно (дискретно). Луч либо есть, либо его нет. Если луч есть, то мы видим яркую точку (белую или цветную). Если луча нет, мы видим черную точку. Поэтому изображение на экране монитора получается более четким, чем на экране телевизора;
· проигрыватель аудиокомпакт-дисков – звуковая дорожка представлена участками с разной отражающей способностью;
· струйный принтер – изображение состоит из отдельных точек разного цвета.
Человек благодаря своим органам чувств привык иметь дело с аналоговой информацией, а в компьютере информация представлена в цифровом виде. Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения или звукового сигнала на отдельные элементы.
Кодирование и передача информации в компьютере осуществляются с помощью электрических сигналов. Обработка этих сигналов происходит в микросхемах. Уровню напряжения от 0 до 0,5 В (вольт) условно поставлена в соответствие цифра 0, а уровню напряжения от 2,5 до 5 В цифра 1. В компьютере есть особое устройство – генератор тактовой частоты. Это особая электронная схема, которая вырабатывает импульсы тока (такты) с постоянной частотой, фиксированной для каждого компьютера. Эти импульсы синхронизируют работу всех устройств и элементов компьютера и их частота измеряется в мегагерцах, сокращенно МГц (MHz); 1Мгц = 1000000 тактов в секунду. Тактовая частота современных микропроцессоров лежит в пределах от 500 Мгц до 2 ГГц (гигагерц). (1ГГц=1000 МГц) Таким образом, цепочку электрических импульсов можно рассматривать как последовательность цифр 0 и 1. Такая последовательность называется двоичным кодом. Каждый символ записывается кодом из восьми нулей и единиц. (Вспомните: один символ занимает в памяти компьютера 1 байт, в котором восемь битов, а бит – это 0 или 1).
Например, рассмотрим код буквы M – 11010100. Прохождение электрических импульсов, передающих эту букву, можно проиллюстрировать следующей схемой:
Итак, двоичная знаковая система используется в компьютере, так как существующие технические устройства могут надежно сохранять и распознавать только два различных состояния (знака): есть ток в элементе (верхняя половина диапазона) – «1», нет тока в элементе (нижняя половина диапазона) – «0».
Достоинства дискретного (цифрового) представления информации:
• простота
• удобство физической реализации
• универсальность представления любого вида информации
• уменьшение избыточности сообщения
• обеспечение защиты от случайных искажений или нежелательного доступа.
Кодирование информации — процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки
Одну и ту же информацию, например, сведения об опасности мы можем выразить разными способами: просто крикнуть; оставить предупреждающий знак (рисунок); с помощью мимики и жестов; передать сигнал «SOS» с помощью азбуки Морзе или используя семафорную и флажковую сигнализацию. В каждом из этих способов мы должны знать правила, по которым можно отобразить информацию. Такое правило назовем кодом.
Код — это набор условных обозначений (или сигналов) для записи (или передачи) некоторых заранее определенных понятий.
Обычно каждый образ при кодировании (иногда говорят — шифровке) представлении отдельным знаком.
Кодировка текста
Знак - это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов.
Знак вместе с его смыслом называют символом.
Набор знаков, в котором определен их порядок, называется алфавитом. Существует множество алфавитов:
- алфавит кириллических букв {А, Б, В, Г, Д, Е, ...}
- алфавит латинских букв {А, В, С, D, Е, F,...}
- алфавит десятичных цифр{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
- алфавит знаков зодиака {картинки знаков зодиака} и др.
| Русские буквы | большие | Всего: ≈ 160 символов | |
| маленькие | |||
| Латинские буквы | большие | ||
| маленькие | |||
| Знаки | |||
| Цифры |
Особенно большое значение имеют наборы, состоящие всего из двух знаков:
- пара знаков {+, -}
- пара цифр {0, 1}
- пара ответов {да, нет}
Алфавит, состоящий из двух знаков, называется двоичным алфавитом. Двоичный знак (англ. binarydigit) получил название «бит».
Шифрование - кодирование сообщения отправителя, но такое чтобы оно было не понятно несанкционированному пользователю.