37880

Кодирование и хранение информации. Кодирование текстовой информации. Создание и редактирование растровых изображений

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Современные 16битные звуковые карты обеспечивают возможность кодирования 65536 различных уровней громкости или 16битную глубину кодирования звука. Задание 1 Запустить текстовый редактор MSWORD Ввести текст Кодировка WINDOWS CP1251 Выполнил студент группы ХХХ ФИО Сохранить текст в новой папке TEXT в четырёх различных форматах: Документ WORD.txt Завершить работу в редакторе WORD Просмотреть папку TEXT сравнить объём текста в различных форматах. Pint позволяет создавать рисунки с использованием различных графических...

Русский

2013-09-25

160 KB

56 чел.

Лабораторная работа 1. Кодирование и хранение информации. Кодирование текстовой информации. Создание и редактирование растровых изображений»

Цель: « Изучить принципы кодирования  и хранения информации,  освоить методы определения количественной характеристики  информации определённого вида»

Методические указания.

Кодирование текстовой информации

Правило цифрового представления символов следующее: каждому символу ставится в соответствие некоторое целое число, то есть каждый символ нумеруется.
Рассмотрим последовательность строчных букв русского алфавита: а, б, в, г, д, е, ё, ж, з, и, й. к, л, м. н. о, п, р, с, т, у, ф, х, ц, ч, ш, щ, ъ, ы, в, э, ю, я. Присвоив каждой букве номер от 0 до 33. получим простейший способ представления символов. Последнее число - 32 в двоичной форме имеет вид 100000, то есть для хранения символа в памяти понадобится 6 бит.Так как с помощью шести бит можно представить число 26 - 1 = 63, то шести бит будет достаточно для представления 64 букв.
Имеются разные стандарты для представления, символов, которые отличаются лишь порядком нумерации символов. Наиболее распространён американский стандартный код для информационного обмена - ASCII [American Standard-Code for Information Interchange] введён в США в 1963г. В 1977 году в несколько модифицированном виде он был принят в качестве всемирного стандарта Международной организации стандартов [International Standards Organization -. ISO] под названием ISO-646. Согласно этому стандарту каждому символу поставлено в соответствие число от 0 до 255. Символы от 0 до 127 - латинские буквы, цифры и знаки препинания - составляют постоянную часть таблицы. Остальные символы используются для представления национальных алфавитов. Конкретный состав этих символов определяется кодовой страницей. В русской версии ОC Windows95 используется кодовая, страница 866. В ОС Linux для представления русских букв более употребительна кодировка КОИ-8. Недостатки такого способа кодировки национального, алфавита очевидны. Во-первых, невозможно одновременное представление русских и ,например, французских букв. Во-вторых, такая кодировка совершенно непригодна для представления, китайских иероглифов. В 1991 году была создана некоммерческая организация Unicode, в которую входят представители ряда фирм (Borland. IBM, Noyell, Sun и др) и которая занимается развитием и внедрением нового стандарта. Кодировка Unicode использует 16 разрядов ,и может содержать 65536 символов. Это символы большинства народов мира, элементы иероглифов, спецсимволы, 5000 – мест для частного использования, резерв из 30000 мест.
ASCII-код символа А= 6510 =4116= 010001112;
Unicode-код символа С= 6710=00000000011001112
Кодирование графической информации

Графические изображения, хранящиеся в аналоговой (непрерывной) форме на бумаге, фото- и кинопленке, могут быть преобразованы в цифровой компьютерный формат путем пространственной дискретизации. Это реализуется путем сканирования, результатом которого является растровое изображение. Растровое изображение состоит из отдельных точек (пикселей - англ. pixel образовано от словосочетания picture element, что означает элемент изображения), каждая из которых может иметь свой цвет.

Качество растрового изображения определяется его разрешением (количеством точек по вертикали и по горизонтали) и используемой палитрой цветов (16, 256, 65536 цветов и более). Из формулы 2.2 можно определить какое количество бит информации необходимо выделить для хранения цвета точки (глубину цвета) для каждой палитры цветов.

Кодирование звуковой информации

В аналоговой форме звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. При преобразовании звука в цифровую дискретную форму производится временная дискретизация, при которой в определенные моменты времени амплитуда звуковой волны измеряется и квантуется, т.е. ей присваивается определенное значение из некоторого фиксированного набора. Данный метод называется еще импульсно-кодовой модуляцией PCM (Pulse Code Modulation).

Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность звуковых импульсов различной амплитуды производится с помощью аналого-цифрового преобразователя размещенного на звуковой плате. Современные 16-битные звуковые карты обеспечивают возможность кодирования 65536 различных уровней громкости  или 16-битную глубину кодирования звука. Качество кодирования звука зависит и от частоты дискретизации — количества измерений уровня сигнала в единицу времени. Эта величина может принимать значения от 8 до 48 кГц.

Записанные звуковые файлы можно редактировать, т.е. вырезать, копировать и вставлять фрагменты файла. Кроме того, можно увеличивать или уменьшать громкость, применять различные звуковые эффекты (эхо, уменьшение или увеличение скорости воспроизведения, воспроизведение в обратном направлении и др.), а также накладывать файлы друг на друга (микшировать). Можно также изменять качество звука путем уменьшения или увеличения глубины кодирования и частоты дискретизации. Для редактирования звуковых файлов применяются специальные программы – звуковые редакторы.

Задание 1

  1.  Запустить текстовый редактор MSWORD
  2.  Ввести текст «Кодировка WINDOWS CP1251

Выполнил студент группы ХХХ ФИО»

  1.  Сохранить текст в новой папке TEXT в четырёх различных форматах:
    •  Документ WORD(*.doc)
    •  Текст в формате RTF(*..rtf)
    •  Web- страница HTML(*.htm)
    •  Обычный текст(*.txt)
  2.  Завершить работу в редакторе WORD
  3.  Просмотреть папку TEXT, сравнить  объём текста в различных форматах.

Задание 2

1.Закодируйте свое имя, фамилию и отчество с помощью одной из таблиц (win-1251, KOI-8)
2.Раскодируйте ФИО соседа
3.Закодируйте следующие слова, используя таблицы ASCII-кодов: ИНФОРМАТИЗАЦИЯ, МИКРОПРОЦЕССОР, МОДЕЛИРОВАНИЕ
4.Раскодируйте следующие слова, используя таблицы ASCII-кодов:
88 AD E4 AE E0 AC A0 E2 A8 AA A0
50 72 6F 67 72 61 6D
43 6F 6D 70 75 74 65 72 20 49 42 4D 20 50 43
5.Открыть блокнот.
а) Используя клавишу Alt и малую цифровую клавиатуру ,раскодировать фразу: 145 170 174 224 174 255 170 160 173 168 170 227 171 235; 
Технология выполнения задания: При удерживаемой клавише Alt, набрать на малой цифровой клавиатуре указанные цифры. Отпустить клавишу Alt, после чего в тексте появится буква, закодированная набранным кодом.
б) Используя ключ к кодированию, закодировать слово  – зима;
Технология выполнения задания: Из предыдущего задания выяснить, каким кодом записана буква а. Учитывая, что буквы кодируются в алфавитном порядке, выяснить коды остальных букв.
Что вы заметили при выполнении этого задания во время раскодировки? Запишите свои наблюдения.
Задание 3

Рассмотрим возможности графического редактора Paint, являющегося стандартным приложением Windows, и позволяющим экпортировать в растровом формате рисунки.

Paint позволяет создавать рисунки с использованием различных графических примитивов (линия, прямоугольник, окружность и др.) с помощью панели инструментов.

Растровые рисунки можно изменять с помощью большого количества эффектов (набросок углем, мозаика, рельеф и т.д.), выполнять над ними различные действия (обрезать, изменять размер, поворачивать и т.д.), изменять масштаб и др.

Paint может открывать и сохранять изображения в различных  графических форматах: растровое изображение без сжатия,  растровое изображение, используемое в различных издательских системах, сжатые растровые изображения, используемые для размещения графики на Web-страницах.

Редактирование и сохранение изображений в различных форматах. Довольно часто приходится (например, при подготовке описаний для приложений) получать изображения с экрана монитора. Полученные изображения обычно подвергаются редактированию и сохраняются в различных графических форматах BMP.

Практическое задание: «Получение изображения значка Windows и его сохранение в различных графических форматах».

  1.  Получим изображение экрана монитора и поместим его в приложение Paint. Свернуть все приложения, щелкнуть по значку Мой компьютер и нажать клавишу {Print Screen}.  Изображение экрана монитора будет помещено в буфер обмена Windows.  
  2.  Активизировать приложение Paint и ввести команду [Правка-Вставить]. В окно приложения будет помещено изображение экрана компьютера.
  3.  Вырежем из изображения экрана монитора изображение значка. На панели  инструментов выбрать инструмент выделения (кнопка со стрелкой) и нарисовать прямоугольник вокруг значка.
  4.  Ввести команду [Правка-Копировать]. Затем Файл-Создать. Правка- Вставить. На поле рисования останется изображение значка
  5.   Сохраним это изображение в папке PICTURE  под именем image1.bmp, image2.bmp, image3.bmp, image4.bmp в различных графических форматах BMP. Ввести команду [Файл-Сохранить как…]. На появившейся панели Сохранить выбрать формат BMPMS Windows  и ввести имя файла image1.bmp.       Можно сравнить качество изображений в полученных графических файлах различных форматов и информационный объем файлов.
  6.  Последовательно просмотреть файлы различных графических форматов с использованием пунктов меню Окно. Использовать инструмент Лупа для рассмотрения деталей изображений.
  7.  Открыть папку, где хранятся файлы изображений в различных форматах и сравнить их объемы.
  8.  Получить изображение значка Мой компьютер и сохранить его в различных графических форматах.

Задание 4

Пример 1. Оцените информационный объем высокачественного стереоаудиофайла длительностью звучания 1 минута, если "глубина" кодирования 16 бит, а частота дискретизации 48 кГц.

Пример 2. Запишите звуковой файл длительностью 1 минута с "глубиной" кодирования 16 бит и частотой дискретизации 48 кГц. Сравните его объем с вычисленным значением в предыдущем примере.

Запись звукового файла с помощью стандартного приложения Звукозапись.

1

Ввести команду [Программы-Стандартные-Мультимедиа-Звукозапись].

2

В появившемся окне приложения  Звук - Звукозапись ввести команду [Файл-Свойства].

3

На появившейся диалоговой панели Свойства: Звук щелкнуть по кнопке Преобразовать.

4

На появившемся диалоговом окне Выбор звука с помощью раскрывающегося списка Формат: выбрать стандартный формат PCM.

В раскрывающемся списке Атрибуты: выбрать качество дискретизации, например, 48 000 Гц; 16 бит; Стерео.

5

Получаемое значение объема 1 секунды оцифрованного звука (188 Кбайт) приблизительно равно вычисленному (187,5 Кбайт).

6

Запишите звуковой файл с выбранным качеством, сохраните его на диске и сравните его объем с вычисленным.

Пример 3. В звуковом редакторе Cool Edit 2000 улучшить качество звукового файла, например, ding.wav, который хранится в каталоге \WINDOWS\Media\. Сравнить объемы исходного и полученного файлов.

Редактирование звукового файла в звуковом редакторе Cool Edit 2000

1

Запустить звуковой редактор Cool Edit 2000.

Открыть звуковой файл start.wav командой [File-Open].

В окне наблюдать зависимость амплитуды сигнала от времени с точками дискретизации для двух каналов.

2

Ввести команду [Edit-Convert Sample Type …].

Загруженный файл записан с глубиной кодирования 16 бит и частотой дискретизации 22050 Гц.

В списке Sample Rate выбрать частоту дискретизации, например, 48 000 Гц, в списке Resolution глубину кодирования, например, 32 бит.

3

Полученный файл имеет объем 344 Кбайта, а исходный файл имеет объем 79 Кбайт. Определим во сколько раз полученный файл больше:

344 Кбайта/79 Кбайта = 4,35

6

Вычислим во сколько раз полученный файл должен иметь больший объем:

48000 Гц/22050 Гц × 32 бит/16 бит = 4,35.

Оформление отчета.

  1.  Оформить децимальный номер работы, название и цель
  2.  Выполнить 4 задания с отчетом по их выполнению
  3.  Получить у преподавателя индивидуальные задания
  4.  Защитить работу