Презентация на тему Измерение информации

кодом помощью двух цифр – 0 и 1
Эти два

символа 0 и 1 принято называть битами (от англ. binary digit – двоичный знак)

Кодирование – преобразование входной информации в машинную форму (в двоичный код)

Декодирование – преобразование двоичного кода в понятную человеку

технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации

оказалось намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:

0 – отсутствие электрического сигнала;
1 – наличие электрического сигнала.

Эти состояния легко различать.
Недостаток двоичного кодирования – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов, чем с небольшим числом сложных.

Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук.

измерения объема информации

Ответ на него зависит от того, что

понимать под информацией. Но поскольку определять информацию можно по-разному, то и способы измерения тоже могут быть разными.

два раза, несет для него 1 бит информации.

допустить, что все символы алфавита встречаются в тексте с

одинаковой частотой, то количество информации, заключенное сообщении вычисляется по формуле:

Алфавитный (технический) подход

Ic – информационный объем сообщения
К – количество символов
N – мощность алфавита (количество символов)
i - информационный объем 1 символа

Основан на подсчете числа символов в сообщении

Измерение информации

первую
очередь, зависит от вида информации,
а именно, что должно

кодироваться:

числа
символьная (буквы, цифры, знаки)
графические изображения
звук

на две большие группы:

Количественное значение каждой цифры числа зависит

от того, в каком месте (позиции или разряде) записана та или иная цифра.
0,7 7 70

Количественное значение цифры числа не зависит от того, в каком месте (позиции или разряде) записана та или иная цифра.
XIX

Числа записываются с использованием особых знаковых систем, которые

называют системами счисления 100 → 11001002

Система счисления – совокупность приемов и правил записи чисел с помощью определенного набора символов

том, что каждому символу присваивается уникальный десятичный (или шестнадцатеричный)

код, который затем представляется в виде двоичного. Данный код называется кодом символа.

Конкретное соответствие между символами и их кодами называется системой кодировки.

Каждая кодировка задается своей собственной кодовой таблицей. Одному и тому же коду в разных таблицах поставлены в соответствие разные символы.

таблице является только первая половина, т.е. символы с номерами

от 0 (00000000) до 127 (0111111). Сюда входят буква латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы.
Остальные 128 кодов используются в разных вариантах. В русских кодировках размещаются символы русского алфавита.
(256 символов – 1 байт (8 бит) каждый символ)
В настоящее время существует 5 разных кодовых таблиц для русских букв (КОИ8, СР1251 (WIN-1251), СР866, Mac, ISO).
и одна универсальная кодовая таблица для латинского алфавита
В настоящее время получил широкое распространение новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ 2 байта (16 бит). С его помощью можно закодировать 65536 (216= 65536) различных символов.

случаях – при вводе-выводе и когда
они встречаются в тексте.

Если цифры
участвуют в вычислениях, то осуществляется
их преобразование в другой двоичных код (по правилам систем счисления)

Возьмем число 57

При использовании в тексте каждая цифра будет представлена своим кодом
в соответствии с таблицей ASCII
Код передаваемого числа будет – 00110101 00110111

При использовании в вычислениях код этого числа будет получен
по правилам перевода в двоичную систему и получим – 00111001

с способом измерения информации, который не связывает количество информации

с содержанием сообщения, и называется он алфавитным подходом.

При алфавитном подходе к определению количества информации отвлекаются от содержания информации и рассматривают информационное сообщение как последовательность знаков определенной знаковой системы.

Применение алфавитного подхода удобно прежде всего при использовании технических средств работы с информацией. В этом случае теряют смысл понятия «новые — старые», «понятные — непонятные» сведения.

Алфавитный подход является объективным способом измерения информации в отличие от субъективного содержательного подхода.

в языке символов будем традиционно называть алфавитом.

Обычно под алфавитом понимают только буквы, но поскольку в тексте могут встречаться знаки препинания, цифры, скобки, то мы их тоже включим в алфавит. В алфавит также следует включить и пробел, т.е. пропуск между словами.

Полное количество символов алфавита принято называть мощностью алфавита.
Будем обозначать эту величину буквой N. Например, мощность алфавита из заглавных русских букв и отмеченных дополнительных символов равна 54.

АБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЬЪЭЮЯ0123456789().,!?«»:-; (пробел)

Представьте себе, что текст к вам поступает

последовательно, по одному знаку, словно бумажная ленточка, выползающая из телеграфного аппарата. Предположим, что каждый появляющийся на ленте символ с одинаковой вероятностью может быть любым символом алфавита.

В каждой очередной позиции текста может появиться любой из N символов. Тогда, согласно известной нам формуле 2I = N , каждый такой символ несет I бит информации, которое можно определить из решения уравнения: 2I = 54.

Получаем: I = 5.755 бит или I = 6 бит
Вот сколько информации несет один символ в русском тексте!

весит 1 бит.
В 4-х символьном алфавите каждый символ весит

2 бита.
В 256-ти символьном алфавите каждый символ весит 8 бит (ASCII)
В кодировке Unicode 1 символ весит 16 бит (1б)

N = 2I

символов, то при алфавитном подходе размер содержащейся в ней

информации равен:
I = i * k
где i – информационный вес одного символа
k – количество символов

объем всего текста, нужно посчитать число символов в нем

(k) и умножить на информационный объем 1 символа (i)

Определить количество информации на одной странице книги (50 строк по 60 символов на русском языке – 54 символа)
I = k * i

к = ? 50x60=3000 знаков
i = ?
N = 54 26 = 64 i = 6

Объем информации 6 х 3000 = 18000 бит = 2250 байт = 2,1 Кб


При алфавитном подходе к измерению информации количество информации зависит не от содержания, а от размера текста и мощности алфавита

количество информации в сообщении с алфавитной точки зрения?
Что больше

1 Кбайт или 1000 байт?
Расположите единицы измерения информации в порядке возрастания:
Гигабайт; Байт; Мегабайт; Килобайт.
Сколько информации содержится в сообщении, если для кодирования одного символа использовать 1 байт: Компьютер – универсальный прибор
Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 32 символа, второй – мощностью 64 символа. Во сколько раз отличается количество информации в этих текстах?

Вопросы и задания:

в компьютере?
Как изменится объем текста при его преобразовании из

стандартной кодировки в кодировку Unicode?
Сколько существует кодировок латинского алфавита?
Сколько существует кодировок русского алфавита?
Считая, что каждый символ кодируется одним байтом, оцените информационный объем следующего предложения из пушкинского четверостишия: Певец-Давид был ростом мал, Но повалил же Голиафа!

записи текста использовались только заглавные буквы русского алфавита, кроме

буквы Ё.

Решение:
N = 32
2i = N
2i = 32
i = 5
На странице 3000 знаков, тогда объем информации = 3000 * 5 = 15000 бит.

букв: αβγδεζηθλμξσφψ, точки и для разделения слов используется пробел.

Сколько информации несет свод законов племени, если в нем 12 строк и в каждой строке по 20 символов?

помощью которого записано сообщение, содержащее 2048 символов, если его

объем составляет 1.25 Кбайта

способен воспринимать и хранить информацию в форме образов (зрительных,

звуковых, осязательных, вкусовых и обонятельных). Зрительные образы могут быть сохранены в виде изображений (рисунков, фотографий и так далее), а звуковые — зафиксированы на пластинках, магнитных лентах, лазерных дисках и так далее.
Информация, в том числе графическая и звуковая, может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно.

информации.
Положение тела на наклонной плоскости и

на лестнице задается значениями координат X и У.
При движении тела по наклонной плоскости его координаты могут принимать бесконечное множество непрерывно изменяющихся значений из определенного диапазона, а при движении по лестнице — только определенный набор значений, причем меняющихся скачкообразно.

Аналоговая и дискретная форма представления информации

может служить, например, живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно,

а дискретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета. Примером аналогового хранения звуковой информации является виниловая пластинка (звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно), а дискретного — аудиокомпакт-диск (звуковая дорожка которого содержит участки с различной отражающей способностью).

Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения и непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, то есть присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Дискретизация это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

векторная графика.

Основным ее элементом является линия, которая задается

в виде формулы, то есть в виде нескольких параметров.
Для описания прямой линии достаточно всего два параметра: y = kx +b.
Кривые второго порядка (параболы, гиперболы) задаются пятью параметрами.
Кривые третьего порядка имеют точку перегиба. Для их описания необходимо 9 параметров.

Кодирование векторной графики

растрового изображения, которое формируется из точек (пикселей), причем каждой

точке присваивается значение его цвета (код цвета). Чем меньший размер имеет точка, тем, соответственно, больше точек на экране и тем выше качество изображения. Количество точек на экране, называется разрешающей способностью монитора.

Растр - разложение изображения на отдельные точки с помощью специальной сетки.

Кодирование растровой графики

разных цветов. Пиксель - минимальный участок изображения, цвет которого

можно задать независимым образом.

В процессе кодирования изображения производится его пространственная дискретизация.
Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета, то есть код цвета (красный, зеленый, синий и так далее).

Кодирование растровой графики

модель
Кодирование растровой графики

растровой графики

и глубиной цвета.
Кодирование графической информации
Количество цветов, которые используются

для воспроизведения изображения, называется цветовой палитрой.

N = 2i

N – мощность палитры

i – глубина цвета

точек, объем графической информации равен:

I = i * k


где

i – глубина цвета
к – размер изображения (пиксел)

формировалось изображение, информация о каждой точке (код цвета точки)

должна храниться в видеопамяти компьютера.

Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов.

В современных компьютерах разрешение экрана обычно составляет 1280х1024 точек. Т.е. всего 1280 * 1024 = 1310720 точек.

При глубине цвета 32 бита на точку необходимый объем видеопамяти: 32 *1310720 = 41943040 бит = 5242880 байт = 5120 Кб = 5 Мб.

растровом графическом редакторе минимальным объектом, цвет которого можно изменить,

является ...
В векторном графическом редакторе минимальным объектом, размер которого можно изменить, является ...
Двоичный код изображения, выводимого на экран дисплея ПК, хранится в…
Какое максимальное количество цветов может быть использовано в изображении, если на каждую точку отводится 3 бита?
Что вы знаете о цветовой модели RGB?
Цветное (с палитрой 256 цветов) растровое графическое изображение имеет размер 10*10 точек. Какой объем памяти займет это изображение?
Рассчитайте необходимый объем видеопамяти для графического режима: разрешение экрана 800х600, качество цветопередачи 16 бит.

амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он

громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон.

Кодирование звуковой информации

Человеческий слух воспринимает звуковые колебания с частотой от 20 до 20 000 раз в секунду – от 20 Гц до 20 кГц.

его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные

маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.

Таким образом непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.

кодирования и частотой дискретизации.

Частота дискретизации – количество измерений

уровня сигнала в единицу времени.
Количество уровней громкости определяет глубину кодирования. Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. При этом количество уровней громкости равно N = 2I = 216 = 65536.

кодирования и частотой дискретизации.
N = 2i
N – количество

различных уровней сигнала

i – глубина кодирования звука

– глубина звука (бит)
K – частота

вещания (качество звука) (Гц) (48 кГц – аудио CD)
t – время звучания (сек)

I = i * k* t