Презентация на тему "Кодирование информации" 11 класс

Презентация: Кодирование информации
Включить эффекты
1 из 47
Ваша оценка презентации
Оцените презентацию по шкале от 1 до 5 баллов
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
5.0
4 оценки

Комментарии

Нет комментариев для данной презентации

Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.


Добавить свой комментарий

Аннотация к презентации

Презентация для 11 класса на тему "Кодирование информации" по информатике. Состоит из 47 слайдов. Размер файла 1.14 Мб. Каталог презентаций в формате powerpoint. Можно бесплатно скачать материал к себе на компьютер или смотреть его онлайн с анимацией.

Содержание

  • Презентация: Кодирование информации
    Слайд 1

    Кодирование информации

    Язык и кодирование

    Двоичное кодирование

    Кодирование чисел и символов

    Кодирование рисунков

    Кодирование звука и видео

  • Слайд 2

    Тема 1. Язык и кодирование

  • Слайд 3

    Что такое кодирование?

    3

    Кодирование – это запись информации с помощью некоторой знаковой системы (языка).

    Зачем кодируют информацию?

    ?

    кодирование

    10101001010

    данные (код)

    обработка

    11111100010

    данные (код)

    хранение

    борьба с помехами (специальные способы кодирования)

    передача

    передача

    Информация передается, обрабатывается и хранится в виде кодов.

  • Слайд 4

    Языки

    4

    Язык – знаковая система, используемая для хранения и передачи информации.

    естественные (русский, английский, …)есть правила и исключения

    формальные (строгие правила)

    Грамматика – правила по которым из символов алфавита строятся слова.

    Синтаксис – правила, по которым из слов строятся предложения.

    program qq;

    begin

    writeln("Привет!");

    end.

  • Слайд 5

    Азбука Морзе

    Задача 1. Закодируйте свое имя с помощью азбуки Морзе.

    ВАСЯ

    Код неравномерный, нужен разделитель!

    !

    5

  • Слайд 6

    Кодовые таблицы

    Задача 2. Закодируйте свое имя с помощью кодовой таблицы (Windows-1251):

    ВАСЯ

    С2 С0 D1 DF

    В

    А

    С

    Я

    Код равномерный, разделитель НЕ нужен!

    !

    6

  • Слайд 7

    Цели и способы кодирования

    Текст:

    в России: Привет, Вася!

    Windows-1251: CFF0E8E2E52C20C2E0F1FF21

    передача за рубеж (транслит): Privet, Vasya!

    стенография:

    шифрование: Рсйгжу-!Гбта"

    Информация (смысл сообщения) может быть закодирована разными способами!

    !

    Числа:

    для вычислений: 25

    прописью: двадцать пять

    римская система: XXV

    Как зашифровано?

    ?

    7

  • Слайд 8

    Кодирование информации

    Тема 2. Двоичное кодирование

  • Слайд 9

    Двоичное кодирование

    9

    Двоичное кодирование – это кодирование всех видов информации с помощью двух знаков (обычно 0 и 1).

    Передача электрических сигналов:

    сигнал с помехами

    время

    U

    «1»

    «0»

    полезный сигнал

    сигнал с помехами

    5 В

    U

    1 0 1

    время

    полезный сигнал

  • Слайд 10

    10

    в такой форме можно закодировать (почти) все виды информации

    нужны только устройства с двумя состояниями

    почти нет ошибок при передаче данных

    компьютеру легче обрабатывать данные

    человеку сложно воспринимать двоичные коды

    Можно ли использовать не «0» и «1», а другие символы, например, «А» и «Б»?

    ?

    кодировщик

    числа

    символы

    рисунки

    звук

    101011011101110110101

  • Слайд 11

    Декодирование

    11

    Декодирование – это восстановление сообщения из последовательности кодов.

    МАМА МЫЛА ЛАМУ → 00 1 00 1 11 00 01 0 1 11 0 1 00 10

    0010011100010111010010 ???

    ЛЛАЛЛАААЛЛЛАЛАААЛАЛЛАЛ

    Не все коды допускают однозначное декодирование!

    !

    Почему?

    ?

    Приняли сообщение:

  • Слайд 12

    Равномерные коды

    12

    Равномерные коды – все кодовые слова (коды отдельных букв) имеют одинаковую длину.

    МАМА МЫЛА ЛАМУ:000 001 000 001 101 000 010 011 001 101 011 001 000 100

    Равномерные коды позволяют однозначно декодировать сообщения!

    !

    сообщения получаются длинными

  • Слайд 13

    Неравномерные коды

    13

    кодовые слова имеют разную длину

    У

    Ы

    Л

    А

    М

    0

    0

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    0100010011011011100001110000011010

    М

    А

    М

    А

    М

    Ы

    Л

    А

    А

    Л

    М

    У

    Префиксный код – ни одно кодовое слово не совпадает с началом другого кодового слова (условие Фано).

    Любой префиксный код позволяет однозначно декодировать сообщения!

    !

  • Слайд 14

    Постфиксные коды

    14

    Постфикс = окончание слова.

    Постфиксный код – ни одно кодовое слово не совпадает с концом другого кодового слова («обратное»условие Фано).

    Любой постфиксный код позволяет однозначно декодировать сообщения (с конца)!

    !

    для декодирования нужно получить всё сообщение целиком

  • Слайд 15

    Задачи на построение кода

    15

    Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из букв А, Б, В, Г, решили использовать неравномерный по длине код:

    Как нужно закодировать букву Г, чтобы длина кода была минимальной и допускалось однозначное разбиение кодированного сообщения на буквы?

    1) 00 2) 01 3) 11 4) 010

    Решение:

    для букв А-Б-В выполнятся условие Фано

    при Г=00 условие Фано нарушится (пары Г-Б, Г-В)

    при Г=01 условие Фано выполняется

    при Г=11 условие Фано нарушится (пара А-Г)

    при Г=010 условие Фано выполняется (но длиннее 01)

  • Слайд 16

    Кодирование информации

    Тема 2. Кодирование чисел и символов

  • Слайд 17

    Кодирование чисел (двоичная система)

    17

    Алфавит: 0, 1Основание (количество цифр): 2

    10  2

    2  10

    19

    2

    9

    18

    1

    2

    4

    8

    1

    2

    2

    4

    0

    2

    1

    2

    0

    2

    0

    0

    1

    19 = 100112

    система счисления

    100112

    4 3 2 1 0

    разряды

    = 1·24 +0·23+0·22+1·21+1·20

    = 16 + 2 + 1 = 19

  • Слайд 18

    Кодирование символов

    18

    Текстовый файл

    на экране (символы)

    в памяти – двоичные коды

    В файле хранятся не изображения символов, а их числовые коды в двоичной системе!

    !

    А где же хранятся изображения?

  • Слайд 19

    19

    Сколько символовнадо использовать одновременно?или 65536 (UNICODE)

    Сколько местанадо выделитьна символ:

    Выбрать256 любых символов(или 65536) - алфавит.

    Каждому символу –уникальный код 0..255(или 0..65535). Таблица символов:

    Коды – в двоичную систему.

    256

    256 = 28 8 битна символ

    коды

  • Слайд 20

    8-битные кодировки (1 байт на символ)

    20

    таблица ASCII

    (международная)

    расширение

    (национальный алфавит)

    ASCII = American Standard Code for Information Interchange

    0-31 управляющие символы:7 – звонок, 10 – новая строка, 13 – возврат каретки, 27 – Esc.

    32 пробел

    знаки препинания: . , : ; ! ?

    специальные знаки: + - * / () {} []

    48-57 цифры 0..9

    65-90 заглавные латинские буквы A-Z

    97-122 строчные латинские буквы a-z

    Кодовая страница (расширенная таблица ASCII)для русского языка:

    CP-866для системы MS DOS

    CP-1251 для системыWindows (Интернет)

    КОИ8-Р для системы UNIX (Интернет)

  • Слайд 21

    1 байт на символ – файлы небольшого размера!

    просто обрабатывать в программах

    нельзя использовать символы разных кодовых страниц одновременно (русские и французские буквы, и т.п.)

    неясно, в какой кодировке текст (перебор вариантов!)

    для каждой кодировки нужен свой шрифт (изображения символов)

    21

  • Слайд 22

    Стандарт UNICODE

    22

    110 182 символа (2012)

    каждому символу присвоен код

    кириллица:

    А –041016, Б – 041116, …

    а –043016, б – 043116, …

    коды 0..10FFFF16, всего 1 114 112

    Идея: объединить все символы в одну таблицу!

    !

  • Слайд 23

    UNICODE в Windows (UTF-16)

    23

    можно одновременно использовать символы разных языков (Интернет)

    размер файла увеличивается

    общеупотребительные символы0..65535 = 216-1 (0..FFFF16)

    эти символы можно закодировать с помощью 16 бит

    кодировка UTF-16 (почти все символы по 16 бит)

  • Слайд 24

    UNICODE в Linux (кодировка UТF-8)

    24

    символы ASCII – 1 байт на символ

    остальные символы от 2 до 4 байт

    более 50% сайтов используют UTF-8

    тексты, состоящие только из кодов ASCII (коды 0 – 127) не увеличиваются в размере

    переменное число байтов на символ

    замедление работы программ

  • Слайд 25

    Кодирование информации

    Тема 4. Кодирование рисунков

  • Слайд 26

    Два типа кодирования рисунков

    26

    растровое кодированиеточечный рисунок, состоит из пикселей

    фотографии, размытые изображения

    векторное кодированиерисунок, состоит из отдельных геометрических фигур

    чертежи, схемы, карты

  • Слайд 27

    Растровое кодирование

    27

    Шаг 1. Дискретизация: разбивка на пиксели.

    Шаг 2. Для каждого пикселя определяется единый цвет.

    Пиксель – это наименьший элемент рисунка, для которого можно независимо установить цвет.

    Есть потеря информации!

    почему?

    как ее уменьшить?

    !

    Разрешение: число пикселей на дюйм,pixels per inch (ppi)

    экран 96ppi, печать 300-600ppi, типография 1200ppi

  • Слайд 28

    Растровое кодирование(True Color)

    28

    Шаг 3. От цвета – к числам: модель RGB

    цвет = R + G + B

    red

    красный

    0..255

    blue

    синий

    0..255

    green

    зеленый

    0..255

    R = 218G = 164B = 32

    R = 135G = 206B = 250

    Шаг 4. Числа – в двоичную систему.

    Сколько памяти нужно для хранения цвета 1 пикселя?

    ?

    Сколько разных цветов можно кодировать?

    ?

    256·256·256 = 16 777 216 (TrueColor)

    R: 256=28вариантов, нужно 8 бит = 1 байтRGB: всего 3 байта

    Глубина цвета

  • Слайд 29

    Растровое кодирование с палитрой

    29

    Шаг 1. Выбрать количество цветов: 2, 4, … 256.

    Шаг 2. Выбрать 256 цветов из палитры:

    248088

    022121

    1811920

    21097

    Шаг 3. Составить палитру(каждому цвету – номер 0..255)палитра хранится в начале файла

    0

    1

    254

    255

    45

    65

    Шаг 4. Код пикселя = номеру его цвета в палитре

  • Слайд 30

    30

    Сколько занимает палитра и основная часть?

    ?

    Файл с палитрой:

    256 = 28цветов: палитра 256·3 = 768 байт

    рисунок 8 бит на пиксель

    16 цветов: палитра 16·3 = 48 байт

    рисунок 4 бита на пиксель

    2цвета: палитра 2·3 = 6 байт

    рисунок 1 бит на пиксель

    Один цвет в палитре: 3 байта (RGB)

    Глубина цвета

  • Слайд 31

    Форматы файлов (растровые рисунки)

    31

  • Слайд 32

    Кодирование цвета при печати

    G

    R

    B

    G

    B

    G

    R

    B

    32

    Белый – красный = голубой C = Cyan

    Белый – зелёный = пурпурныйM = Magenta

    Белый – синий = желтыйY = Yellow

    Модель CMY

    C

    M

    Y

    0

    0

    0

    255

    255

    0

    255

    0

    255

    0

    255

    255

    255

    255

    255

    Модель CMYK: +Key color

    Меньший расход краски и лучшее качество для чёрного и серого цветов.

  • Слайд 33

    Растровые рисунки

    33

    лучший способ для хранения фотографий и изображений без четких границ

    спецэффекты (тени, ореолы, и т.д.)

    есть потеря информации (почему?)

    при изменении размеров рисунка он искажается

    размер файла не зависит от сложности рисунка (а от чего зависит?)

    Какие свойства цифрового рисунка определяют его качество?

    ?

  • Слайд 34

    Векторные рисунки

    34

    Строятся из геометрических фигур:

    отрезки, ломаные, прямоугольники

    окружности, эллипсы, дуги

    сглаженные линии (кривые Безье)

    Для каждой фигуры в памяти хранятся:

    размеры и координаты на рисунке

    цвет и стиль границы

    цвет и стиль заливки (для замкнутых фигур)

    Форматы файлов:

    WMF (Windows Metafile)

    CDR(CorelDraw)

    AI (Adobe Illustrator)

    SVG(Inkscape)

    для Web

  • Слайд 35

    35

    прямоугольник

    размеры

    координаты

    контур

    заливка

  • Слайд 36

    36

    лучший способ для хранения чертежей, схем, карт;

    при кодировании нет потери информации;

    при изменении размера нет искажений;

    меньше размер файла, зависит от сложности рисунка;

    неэффективно использовать для фотографий и размытых изображений

  • Слайд 37

    Кодирование информации

    Тема 5. Кодирование звукаи видео

  • Слайд 38

    Оцифровка звука

    38

    аналоговый сигнал

    Оцифровка – это преобразование аналогового сигнала в цифровой код (дискретизация).

    T

    t

    – интервал дискретизации (с)

    – частота дискретизации (Гц, кГц)

    8 кГц – минимальная частота для распознавания речи

    11 кГц, 22 кГц,

    44,1 кГц – качество CD-дисков

    48 кГц – фильмы на DVD

    96 кГц, 192 кГц

    Человек слышит

    16 Гц … 20 кГц

  • Слайд 39

    Оцифровка звука: квантование

    39

    Сколько битов нужно, чтобы записать число 0,6?

    ?

    T

    t

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    7

    6

    3-битное кодирование:

    8 битов = 256 уровней

    16 битов = 65536 уровней

    24 бита = 224 уровней

    АЦП = Аналого-Цифровой Преобразователь

    Квантование (дискретизация по уровню) – это представление числа в виде цифрового кода конечной длины.

    Разрядность кодирования — это число битов, используемое

    для хранения одного отсчёта.

  • Слайд 40

    Оцифровка звука

    40

    Задача. Определите информационный объем данных, полученных при оцифровке звука длительностью 1 минута с частотой 44 кГц с помощью 16-битной звуковой карты. Запись выполнена в режиме «стерео».

    За 1 сек каждый канал записывает 44000 значений, каждое занимает 16 битов = 2 байта

    всего 44000 2 байта = 88000 байтов

    С учётом «стерео»

    всего 88000 2 = 176000 байтов

    За 1 минуту

    176000  60 = 1056000 байтов

     10313 Кбайт  10 Мбайт

  • Слайд 41

    41

    Как восстановить сигнал?

    T

    t

    без сглаживания

    после сглаживания

    Какой улучшить качество?

    ?

    уменьшать T

    Что при этом ухудшится?

    ?

     размер файла

    аналоговые устройства!

    ЦАП = Цифро-Аналоговый Преобразователь

    было до оцифровки

  • Слайд 42

    Оцифровка – итог

    42

    можно закодировать любой звук (в т.ч. голос, свист, шорох, …)

    есть потеря информации

    большой объем файлов

    Какие свойства оцифрованного звука определяют качество звучания?

    ?

    Форматы файлов:

    WAV (Waveform audio format), часто без сжатия (размер!)

    MP3(MPEG-1 Audio Layer 3, сжатие с учётомвосприятия человеком)

    AAC(Advanced Audio Coding, 48 каналов, сжатие)

    WMA(Windows Media Audio, потоковый звук, сжатие)

    OGG(Ogg Vorbis, открытый формат, сжатие)

  • Слайд 43

    Инструментальное кодирование

    43

    MIDI (Musical Instrument Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов).

    в файле .mid:

    нота (высота, длительность)

    музыкальный инструмент

    параметры звука (громкость, тембр)

    до 1024 каналов

    в памяти звуковой карты:

    образцы звуков (волновые таблицы)

    MIDI-клавиатура:

    нет потери информации при кодировании инструментальной музыки

    небольшой размер файлов

    невозможно закодировать

    нестандартный звук, голос

    программа для звуковой карты!

    128 мелодических и 47 ударных

  • Слайд 44

    Трекерная музыка

    44

    В файле (модуле):

    образцы звуков (сэмплы)

    нотная запись, трек (track) – дорожка

    музыкальный инструмент

    до 32 каналов

    Использование: демосцены (важен размер файла)

    Форматы файлов:

    MOD разработан для компьютеров Amiga

    S3M оцифрованные каналы + синтезированный звук, 99 инструментов

    XM, STM, …

  • Слайд 45

    Кодирование видео

    45

    Синхронность!

    Видео = изображения + звук

    !

    изображения:

    ≥25 кадров в секунду

    PAL: 768×576, 24 бита

    за 1 с: 768×576×3 байта ≈ 32 Мб

    за 1 мин: 60×32 Мбайта ≈ 1,85 Гб

    HDTV: 1280×720, 1920×1080.

    исходный кадр + изменения (10-15 с)

    сжатие (кодеки – алгоритмы сжатия)

    DivX, Xvid, H.264, WMV, Ogg Theora…

    звук:

    48 кГц, 16 бит

    сжатие (кодеки – алгоритмы сжатия)

    MP3, AAC, WMA, …

  • Слайд 46

    Форматы видеофайлов

    46

    AVI – Audio VideoInterleave – чередующиеся звук и видео; контейнер – могут использоваться разные кодеки

    MPEG– Motion Picture Expert Group

    WMV– Windows Media Video, формат фирмы Microsoft

    MP4– MPEG-4, сжатое видео и звук

    MOV– Quick Time Movie, формат фирмы Apple

    WebM – открытый формат, поддерживается браузерами

  • Слайд 47

    Конец фильма

    47

    ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич

    д.т.н., учитель информатики высшей категории,

    ГОУ СОШ № 163, г. Санкт-Петербург

    kpolyakov@mail.ru

Посмотреть все слайды

Сообщить об ошибке

Другие презентации на эту же тему