Представление информации в компьютере

Представление информации в
компьютере
Представление числовой, текстовой,
графической, звуковой и видеоинформации
Заречнева И.В. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
Представление числовой информации
ЧИСЛА
Заречнева И.В. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
Представление нечисловой информации
ТЕКСТ, ГРАФИКА, ЗВУК,
ВИДЕО
Заречнева И.В. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
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. irina_zare4neva@mail.ru
Представление
видеоинформации
Видеоформаты:
 AVI (Audio Video Interleave) – формат
несжатого видео.
 MPEG (Moving Picture Expert Groupe) –
формат для сжатия звуковых и
видеофайлов.
Заречнева И.В. irina_zare4neva@mail.ru
Контрольные вопросы и задания

Учебник, стр. 60-61.
Заречнева И.В. irina_zare4neva@mail.ru