Методический материал для проведения лекции для обучающихся 1 курса по теме: "Представление текста, изображения и звука в компьютере"

Лекция для обучающихся 1 курса

Тема: Представление текста, изображения и звука в компьютере

Цели лекции:

1. Познакомить обучающихся с основами представления данных в компьютере.
2. Рассмотреть, как текст, изображения и звук кодируются и хранятся.
3. Закрепить материал с помощью практических примеров и заданий.

Введение

Компьютер работает с информацией, представленной в виде чисел. Чтобы обработать текст, изображения или звук, их необходимо закодировать в числовую форму. Сегодня мы разберём основные принципы представления текста, изображений и звука в компьютере.

1. Представление текста

Кодировка текста

Текст в компьютере представляется с помощью символов, каждому из которых сопоставляется числовой код. Основные кодировки:

• ASCII (American Standard Code for Information Interchange): использует 7 бит для кодирования символов, всего 128 символов.
• Unicode: расширяет возможности ASCII, обеспечивая представление символов большинства языков мира. Пример — UTF-8, где используются 1-4 байта для кодирования символов.

Пример

Символ 'A' в ASCII представлен числом 65:

• Бинарный код: 01000001.
• В Unicode он тоже соответствует коду 65.

Самостоятельная работа:

1. Найдите бинарное представление символов 'B', 'C', '1', '?' в кодировке ASCII.
2. Узнайте, какой код соответствует символу 'Ж' в Unicode.

2. Представление изображений

Растровая графика

Изображение делится на пиксели, каждый из которых имеет цвет. Цвет пикселя кодируется числами:

• Чёрно-белое изображение: 1 бит на пиксель (0 — чёрный, 1 — белый).
• Градации серого: 8 бит (0 — чёрный, 255 — белый).
• Цветное изображение (RGB): три канала — красный (R), зелёный (G), синий (B). Каждый канал обычно занимает 8 бит (от 0 до 255).

Пример

Для пикселя с цветом:

• Красный: 255.
• Зелёный: 128.
• Синий: 64. Бинарное представление: 11111111 10000000 01000000.

Форматы изображений

• BMP: простой формат, хранит данные без сжатия.
• JPEG: использует сжатие с потерями для уменьшения размера.
• PNG: поддерживает сжатие без потерь и прозрачность.

Самостоятельная работа:

1. Подсчитайте размер файла (в байтах) для чёрно-белого изображения размером 100×100 пикселей.
2. Найдите бинарный код для цвета RGB(100, 150, 200).

3. Представление звука

Цифровое аудио

Аналоговый звук преобразуется в цифровой сигнал через дискретизацию и квантование:

• Частота дискретизации: число отсчётов в секунду. Например, 44 100 Гц (CD-качество).
• Глубина квантования: количество бит для хранения одного отсчёта. Например, 16 бит (65 536 уровней амплитуды).

Пример

1 секунда монофонического звука с частотой дискретизации 44 100 Гц и глубиной квантования 16 бит:

• Количество данных: 44 100 × 16 = 705 600 бит = 88 200 байт.

Форматы аудио

• WAV: несжатый формат.
• MP3: формат сжатия с потерями.
• FLAC: сжатие без потерь.

Самостоятельная работа:

1. Рассчитайте размер файла для стереозаписи (2 канала) длиной 2 минуты в формате WAV с частотой 48 000 Гц и глубиной 24 бита.
2. Найдите различия между форматами MP3 и FLAC.

Заключение

Мы разобрали основные принципы представления текста, изображений и звука в компьютере. Эти знания помогут вам лучше понимать, как компьютеры обрабатывают данные.

Дополнительные материалы

1. ASCII-кодировка
2. Основы растровой графики
3. Цифровой звук

Дополнительные материалы

1. [ASCII-кодировка](https://example.com/ascii)

2. [Основы растровой графики](https://example.com/raster-graphics)

3. [Цифровой звук](https://example.com/digital-audio)

Скачано с www.znanio.ru