Кодирование текстовой информации

Множество символов, используемых при записи текста, называется алфавитом. Количество символов в алфавите называется его мощностью.

Один символ из такого алфавита несет 8 бит информации, следовательно, двоичный код каждого символа занимает 1 байт памяти ЭВМ.

При помощи формулы, которая связывает между собой количество возможных событий К и количество информации n, можно вычислить сколько различных символов можно закодировать (считая, что символы - это возможные события):

   К = 2ⁿ = 2⁸ = 256,

   т. е. для представления текстовой информации можно использовать алфавит мощностью 256 символов.

Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.

Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой.

Основным отображением кодирования символов является код ASCII - American Standard Code for Information Interchange- американский стандартный код обмена информацией.

Примеры

1). Если вариант теста в среднем имеет объем 20 килобайт (на каждой странице теста 40 строк по 64 символа в каждой , 1 символ занимает 8 бит), то количество страниц в тесте равно 10; 16; 8; 4; 12.

На странице 40*64 =2² *10*2⁶=10*2⁸ байт.

20Кб = 10*2*2¹⁰=10*2¹¹ байт.

10*2¹¹ /(10*2⁸)= 2³ = 8страниц.

2). Емкость текста равна 160Кбайт (1 символ занимает 8 бит), скорость печати - 32 символа в секунду(2⁵ байт в секунду). Для распечатки текста на принтере потребуется минут (ответ округлить до целого числа): 256; 90; 120; 9; 86.

• Емкость текста : 10 ^* 2⁴ * 2¹⁰ байт;

• (10^*2⁴*2¹⁰)байт/2⁵байт (сек)=10*2⁹сек=10*512сек;

• 5120/60=86 минут.

Кодирование графической информации

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами - как растровое изображение или как векторное изображение.    Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных отрезков и дуг (линия).    Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пиксель), используемых для его отображения на экране монитора.

Объем растрового изображения определяется умножением количества точек на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов.

  Для каждого типа изображения используется свой способ кодирования

В видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части – растровую и векторную графику.

Растровые изображения

Растровая графика

Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, т.к. она может быть либо черной, либо белой, что можно закодировать двумя цифрами - 0 или 1.

При помощи увеличительного стекла можно увидеть, что черно-белое графическое изображение, например из газеты, состоит из мельчайших точек, составляющих определенный узор - растр. Точность передачи рисунка зависит от количества точек и их размера. После разбиения рисунка на точки, начиная с левого угла, двигаясь по строкам слева направо, можно кодировать цвет каждой точки. Далее одну такую точку будем называть пикселем (происхождение этого слова связано с английской аббревиатурой "picture element" - элемент рисунка).

Объем растрового изображения определяется умножением количества пикселей на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов.

Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора. Чем она выше, то есть больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения.

В современных ПК в основном используют следующие разрешающие способности экрана: 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768 и 1280 на 1024 точки.

Так как яркость каждой точки и ее линейные координаты можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что этот метод кодирования позволяет использовать двоичный код для того чтобы обрабатывать графические данные.

Если говорить о черно-белых иллюстрациях, то, если не использовать полутона, то пиксель будет принимать одно из двух состояний: светится (белый) и не светится (черный). А так как информация о цвете пикселя называется кодом пикселя, то для его кодирования достаточно одного бита памяти: 0 - черный, 1 - белый.

Для кодирования цветных графических изображений Применяют несколько систем кодирования: HSB, RGB и CMYK.

Первая цветовая модель проста и интуитивно понятна, т. е. удобна для человека, вторая наиболее удобна для компьютера, а последняя модель CMYK-для типографий.

Рассмотрим принцип RGB (Red-Green-Blue)

Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, которые, в свою очередь, содержат определенное количество точек (пикселей). Каждому пикселю присвоен код, хранящий информацию о цвете пикселя.

Для получения черно-белого изображения (без полутонов) пиксель может принимать только два состояния: “белый” или “черный”. Тогда для его кодирования достаточно 1 бита:

1 – белый,

0 – черный.

Пиксель на цветном дисплее может иметь различную окраску. Поэтому 1 бита на пиксель – недостаточно.

Для кодирования 4-цветного изображения требуется два бита на пиксель, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов:

00 – черный 10 – зеленый

01 – красный 11 – коричневый

Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания  трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Из трех цветов можно получить восемь комбинаций:

Красный	Зелёный	Синий	Цвет
0	0	0	Черный
0	0	1	Синий
0	1	0	Зеленый
0	1	1	Голубой
1	0	0	Красный
1	0	1	Розовый
1	1	0	Коричневый
1	1	1	Белый

Следовательно, для кодирования 8-цветного изображения требуется три бита памяти на один пиксель.

Количество различных цветов и количество бит, необходимых для их кодировки связаны между собой формулой:

, где

N – количество цветов,  

р- число бит, отводимых в видеопамяти под каждый пиксель (глубина цвета).

Объем растрового изображения определяется умножением количества точек на информационный объем одной точки ( который зависит от количества возможных цветов).

Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора. Чем она выше, то есть больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения.

  При кодирование цветных графических изображений, применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. Применяют несколько систем кодирования: HSB, RGB и CMYK.

1) Модель HSB характеризуется тремя компонентами: оттенок цвета(Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Можно получить большое количество произвольных цветов, регулируя эти компоненты. Эту цветовую модель лучше применять в тех графических редакторах, в которых изображения создают сами, а не обрабатывают уже готовые.

2) Принцип метода RGB заключается в следующем: известно, что любой цвет можно представить в виде комбинации трех цветов: красного (Red, R), зеленого (Green, G), синего (Blue, B). Другие цвета и их оттенки получаются за счет наличия или отсутствия этих составляющих.

При 256 градациях тона (каждая точка кодируется 3 байтами) минимальные значения RGB (0,0,0) соответствуют черному цвету, а белому - максимальные с координатами (255, 255, 255). Чем больше значение байта цветовой составляющей, тем этот цвет ярче. Например, темно-синий кодируется тремя байтами ( 0, 0, 128), а ярко-синий (0, 0, 255).

   3) Принцип метода CMYK. Эта цветовая модель используется при подготовке публикаций к печати. Каждому из основных цветов ставится в соответствие дополнительный цвет (дополняющий основной до белого). Получают дополнительный цвет за счет суммирования пары остальных основных цветов. Значит, дополнительными цветами для красного является синий и зелёный.