6. Текстовая, графическая и звуковая информация, принципы ее кодирования. Единицы измерения информации. Скорость передачи информации. Пропускная способность канала связи.

Двоичное 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.

Двоичное 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 текстовой информации Как известно, не бывает информации в «чистом виде», ин­формация всегда как-то закодирована. Числа кодируются цифрами, текст - буквами. Вполне естественно, что и в ком­пьютере информация хранится в закодированном виде. Практически каждое устройство, входящее в состав компью­тера (принтер, клавиатура, жесткий диск и пр.), использует собственную методику кодирования информации. Например, при нажатии клавиши на клавиатуре компьютеру передается определенное число, означающее, что нажата такая-то клави­ша. При отпускании клавиши еще раз передается число, но на этот раз уже другое. Оно сообщает о том, что данная клавиша отпущена. Поэтому клавиатура, собственно, «не знает», что написано на ее клавишах. Это определяет драйвер клавиатуры. То есть то, что в действительности нажата, например, буква «Ж», определяется в операционной системе. Такой подход упрощает производство клавиатур. Они отличаются только надписями на клавишах, а то, символы какого алфавита - русского, анг­лийского или греческого - вводятся в компьютер, полностью определяется программным обеспечением. Пусть, например, нажата клавиша с надписью «Й» , а на эк­ране монитора появилась буква «Я». Это значит, что в цепочке «человек - клавиатура - драйвер клавиатуры - операцион­ная система - ... - драйвер видеокарты - монитор» один из элементов оказался не той «национальности» (был использо­ван не тот метод кодировки). Скорее всего, не совпали национальности» клавиатуры и драйвера; «йцукенг» читается по верх­нему ряду русских букв, начиная с левой верхней клавиши, «яверты» и соответственно левая верхняя клавиша н «Й» была воспринята как «Я». (Существует более 30 различных раскла­док клавиатуры с английскими и русскими символами.) Цель кодирования текстов в компьютере - не секретность, а всего-навсего преобразование информации из вида, понятного человеку, в вид, «понятный» компьютеру. Но иногда эффект секретности возникает сам собой. Например, нелегко догадать­ся, что означает слово «ПЛОП» , а это всего-навсего слово «ок­но», которое было введено в компьютер с использованием стан­дартной русской кодировки КОИ-8, а прочитано при помощи кодировки, применяемой в Microsoft Windows. Конечно, если невозможно прочитать русский текст в ка­кой-то одной кодировке, не стоит пытаться расшифровать его, используя приемы, схожие с теми, которые использовал Шер­лок Холмс, разгадывая загадку «пляшущих человечков». Можно перепробовать все кодировки, но лучше все-таки узнать в первоисточнике, в какой кодировке был введен текст.

Кодировки русского текста

Вид символа	Количество
Буквы русского алфавита	32 + 32
3наки препинания и специальные символы	более 15
Цифры	10
3наки арифметических действий	4

Если информация уже «закодирована» при помощи некото­рого языка, например русского, то слова и предложения языка легко кодируются в компьютере, если каждой букве поставить в соответствие целое число (букве нА» соответствует число 1, букве н Б » - 2 и т. д.Ю-31, т.к. нет «ё»). Тогда последовательность чисел 13, 9, 17- это закодированное слово «МИР». Но в предложениях русского языка употребля­ются и знаки препинания, и дефис. Им также можно поста­вить в соответствие цифровые коды (например: «запятая» будет иметь код 33, «точка» - 34 и т. д.). Для больших и маленьких букв, а также цифр потребуется дополнить таблицу кодов еще 42 новыми кодами (32 для ма­леньких букв и 10 для цифр):

Теперь текст можно закодировать посимвольно, заменив символы и буквы на соответствующие коды. Вспомнив, что в одном байте можно хранить числа от 0 до 255, на каждый сим­вол текста можно выделить один байт. В приведенной кодировке не учтена совместимость со стан­дартной англоязычной кодировкой. Обычный английский текст должен иметь одинаковое представление во всех национальных кодировках. При выполнении этого требования текст, напи­санный с использованием латинских букв, всегда можно будет прочитать вне зависимости от используемой кодовой таблицы.

В качестве единицы информации условились принять один бит (англ. bit — binary, digit — двоичная цифра). Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений.

В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1". Бит — слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица — байт, равная восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28). Широко используются также ещё более крупные единицы информации:

1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,

1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,

1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.

1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,

1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.

Модем – устройство, позволяющее компьютерам обмениваться друг с другом информацией по телефонному каналу. Делятся на внешние и внутренние. Внешние выполнены в виде отдельного устройства, подключаемого кабелем к системному блоку компьютера через порт (разъем) COM1 или COM2. Внутренние выполнены в виде специальной платы устанавливаемой внутрь системного блока в специальный разъем (слот расширения). Основные характеристики: скорость передачи данных по каналу в бит/с =Бод. Маршрут и скорость передачи данных. После установления модемного соединения с сервером провайдера появляется информационная панель, на которой содержится информация о величине скорости соединения с Интернетом (в зависимости от выбранного модемами протокола связи она может быть различной, например, 57600 бит/с). Однако это число характеризует лишь максимально возможную скорость передачи данных между двумя компьютерами, реальная скорость может быть меньше.

Реальная скорость обмена данными между двумя компьютерами определяется их "удаленностью" друг от друга в Интернете и пропускной способностью линий связи. Удаленность компьютеров в Интернете определяется не величиной расстояния между ними, а количеством промежуточных серверов, через которые проходят данные. Пропускная способность отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени

Определить "удаленность" сервера Интернет от локального компьютера можно с помощью программы tracert.exe, которая входит в состав Windows. Для этого в режиме MS-DOS необходимо ввести команду tracert и доменное имя или IP-адрес сервера Интернет, в результате появится трассировка маршрута к выбранному серверу, содержащая количество серверов (переходов между ними), времена переходов в миллисекундах, а также доменные имена и IP-адреса промежуточных серверов.