Презентация по информатике для 10-11 классов (СПО) на тему "Дискретное представление данных"

Дискретное представление
информации
Презентация выполнена: мастером п/о Трушниковой В.И.

КОГПОАУ КТКПП
Киров, 2022 г.

Что такое сигнал?
Для передачи данных используется физический процесс, который можно описать математической формулой и называется он сигналом.
Именно сигналы различают по способу их представления как аналоговые и дискретные.

Аналоговая информация – характеризуется плавным изменением ее параметров.

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.
Аналоговое и дискретное представление информации

Примером аналогового и дискретного представления информации можно привести наклонную плоскость и лестницу. Положение тела на наклонной плоскости и на лестнице задается значениями координат X и Y. При движении тела по наклонной плоскости его координаты могут принимать бесконечное множество непрерывно изменяющихся значений из определенного диапазона, а при движении по лестнице – только конечный набор значений, изменяющихся скачкообразно.
Аналоговое и дискретное представление информации

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.
Аналоговые устройства

Проигрыватель грампластинок – чем больше высота неровностей на звуковой дорожке, тем громче звучит звук.
Аналоговые устройства

Телефон – чем громче мы говорим в трубку, тем выше сила тока, проходящего по проводам, тем громче звук, который слышит собеседник
Аналоговые устройства

Монитор – яркость луча изменяется не плавно, а скачком (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.
Цифровые устройства

Проигрыватель аудиокомпакт-дисков – звуковая дорожка представлена участками с разной отражающей способностью.
Цифровые устройства

Принтер – изображение состоит из отдельных точек разного цвета
Цифровые устройства

Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, т.е. разбиения непрерывного графического изображения или непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, т.е. присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода. (например: разным цветам присвоить номер или музыку записать нотами)
Понятие дискретизации

Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений, каждому из которых присваивается значение кода.
Понятие дискретизации

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами – как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображений используется свой способ кодирования.
Кодирование изображений
Изображения
Растровые
Векторные

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов.
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 растровых изображений

Цветовые модели RGB и CMYK
Для представления цвета в виде числового кода используются две обратных друг другу цветовые модели: RGB или CMYK.
Модель RGB используется в телевизорах, мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах. Основные цвета в этой модели: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue).
Цветовая модель CMYK используется в полиграфии при формировании изображений, предназначенных для печати на бумаге.
Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемых для кодирования цвета точки.

Если кодировать цвет одной точки изображения тремя битами (по одному биту на каждый цвет RGB), то мы получим все восемь различных цветов.
Кодирование растровых изображений

На практике же, для сохранения информации о цвете каждой точки цветного изображения в модели RGB обычно отводится 3 байта (т.е. 24 бита) - по 1 байту (т.е. по 8 бит) под значение цвета каждой составляющей.
Таким образом, каждая RGB-составляющая может принимать значение в диапазоне от 0 до 255 (всего 256 значений), а каждая точка изображения, при такой системе кодирования может быть окрашена в один из 16 777 216 цветов. Такой набор цветов принято называть True Color (правдивые цвета), потому что человеческий глаз все равно не в состоянии различить большего разнообразия.
True Color

Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов (точка, отрезок, эллипс). Каждый примитив описывается математическими формулами. Кодирование зависит от прикладной среды.
Достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем.
Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества.
Кодирование векторных изображений

Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия).
Наиболее популярные растровые форматы:
BMP
GIF
JPEG
TIFF
PNG
Графические форматы файлов

Создание компьютерного звука - это современный этап истории развития звуковой техники.
С конца XIX века бурно развивались технические средства хранения и передачи информации.
В конце XIX века знаменитым американским изобретателем Томасом Эдисоном был изготовлен фонограф.
Кодирование звука

В процессе кодирования звукового сигнала производится 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 . Каждому уровню громкости присваивается его код. Чем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем большее количество информации будет нести значение каждого уровня и тем более качественным будет звучание.
Дискретная последовательность уровней громкости

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной 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= 65536.
Частота дискретизации

Выполните кодирование ч-б графического изображения. Определить кол-во информации (бит, байт).


Задание 1

Определить объём графического растрового изображения размером 50 на 50 и глубина цвета 256 цветов.


Задание 2

Определить информационный объём стерео аудиофайла длительностью звучания 5 секунд при частоте 48 КГц и глубиной кодирования 65536 уровней.


Задание 3

Самостоятельная работа