Лекция 5. ПОДХОДЫ К ИЗМЕРЕНИЮ ИНФОРМАЦИИ. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ОБЪЕКТЫ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ. ДИСКРЕТНОЕ (ЦИФРОВОЕ) ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Уральский государственный университет путей сообщения»
ПЕРМСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
- филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Уральский государственный университет путей сообщения» в г. Перми
(ПИЖТ УрГУПС)
Подготовил: преподаватель базовой категории
Старцева Ксения Николаевна
Пермь
2019
СОДЕРЖАНИЕ
Подходы к измерению информации.
Информационные объекты различных видов.
Дискретное (цифровое) представление информации.
Представление информации в двоичной системе счисления.
2
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
5
Информация, которую обрабатывает компьютер, представлена ДВОИЧНЫМ КОДОМ с помощью двух цифр – 0 и 1
Символы 0 и 1 принято называть БИТАМИ (от английского binary digit – двоичный знак)
БИТ – наименьшая единица измерения объема информации, которую ввел Клод Шеннон
Клод Элвуд Шеннон
американский инженер
(1916 – 2001 гг.)
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
6
Название | Условное обозначение | Соотношение |
Байт | 1 Байт = 23 Бит = 8 Бит | |
Килобайт | Кбайт | 1 Кбайт = 210 Байт = 1024 байт |
Мегабайт | Мбайт | 1 Мбайт = 210 Кбайт = 1024 Кбайт |
Гигабайт | Гбайт | 1 Гбайт = 210 Мбайт = 1024 Мбайт |
Терабайт | Тбайт | 1 Тбайт = 210 Гбайт = 1024 Гбайт |
ПОДХОДЫ К ИЗМЕРЕНИЮ ИНФОРМАЦИИ
8
СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ ПОДХОД
Количество информации, заключенное в сообщении, определяется по формуле Ральфа Хартли (формула Хартли), которую он ввел в 1928 г. (I – количество информации, N – количество вариантов)
Ральф Винтон Лайон Хартли
американский ученый
(1888-1970 гг.)
ПОДХОДЫ К ИЗМЕРЕНИЮ ИНФОРМАЦИИ
9
АЛФАВИТНЫЙ (ТЕХНИЧЕСКИЙ)
ПОДХОД
Основан на подсчете числа символов в сообщении и информационный объем сообщения вычисляется по формуле (i – информационный объем 1-го символа, N – мощность алфавита)
Мощность алфавита вычисляется по формуле
Пример 1. Переведите в биты 12 байт.
Пример 2. Переведите в байты 72 бита.
Пример 3. Определите информационный объем сообщения «Информатика».
Пример 4. Какова мощность алфавита, если слово длиной 10 символов несет 30 бит информации.
Пример 5. Объем сообщения – 7,5 Кбайт. Известно, что данное сообщение содержит 7680 символов. Какова мощность алфавита.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
10
12
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ОБЪЕКТЫ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ОЪЕКТЫ – это предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств
ПРОСТЫЕ
КОМПЛЕКСНЫЕ (СТРУКТУРИРОВАННЫЕ)
ЗВУК
ИЗОБРАЖЕНИЕ
ТЕКСТ
ЧИСЛО
ТАБЛИЦА
БАЗА ДАННЫХ
ГИПЕРТЕКСТ
И ДР.
13
ВИДЫ ИНФОРМАЦИИ ПО СПОСОБУ КОДИРОВАНИЯ И ХРАНЕНИЯ
способ кодирования речи человека специальными символами – буквами
способ кодирования специальными символами – цифрами
способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий и т.п.
задача хранения, тиражирования была решена с изобретением звукозаписывающих устройств в 1877 г.
способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино
15
ПРЕДПОСЫЛКИ К ДИСКРЕТНОЙ ФОРМЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
Создатель общей теории информации и основоположник цифровой связи Клод Шеннон впервые обосновал возможность применения двоичного кода для передачи информации
Клод Элвуд Шеннон
американский инженер
(1916 – 2001 гг.)
16
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЙ «ДИСКРЕТИЗАЦИЯ» И «ДИСКРЕТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ»
ДИСКРЕТИЗАЦИЯ – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов (представление информации в дискретном виде, т.е. в виде последовательности 0 и 1)
Процесс представления аналоговой информации в дискретной форме называется ДИСКРЕТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Аналоговая информация (речь, телевизионное изображение и т.п.)
18
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЙ «КОДИРОВАНИЕ», «ДЕКОДИРОВАНИЕ», «ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ»
КОДИРОВАНИЕ – это операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы
ДЕКОДИРОВАНИЕ – расшифровка кодированных знаков, преобразование кода символа в его изображение
ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ – кодирование информации в виде 0 и 1
19
ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ ЧИСЕЛ
Числа записываются с использованием особых знаковых систем, которые называют СИСТЕМАМИ СЧИСЛЕНИЯ
Представление числовой информации в двоичной системе счисления
20
ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ ТЕКСТА
Присвоение символу определенного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется в КОДОВОЙ ТАБЛИЦЕ
международная таблица кодов ASCCI (American Standard Code for Information Interchange) – на 1 символ отводиться 1 байт, всего можно закодировать 256 символов;
с 1997 г. появился международной стандарт Unicode, который отводит для кодирования одного символа 2 байта, и можно закодировать 65536 символов
22
ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ ГРАФИКИ
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ДИСКРЕТИЗАЦИЯ – перевод графического изображения из аналоговой формы в цифровой компьютерный формат путем разбивания изображения на отдельные маленькие фрагменты (точки) где каждому элементу присваивается код цвета
23
ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ ГРАФИКИ
ПИКСЕЛЬ – минимальный участок изображения на экране, заданного цвета
С помощью пикселей формируется растровое изображение, его кодирование напоминает – мозаику из кадров
Цветное изображение формируется за счет смешивания трех базовых цветов – красного, зеленого и синего (RGB)
24
ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ ЗВУКА
В аналоговой форме звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой
ВРЕМЕННАЯ ДИСКРЕТИЗАЦИЯ – способ преобразования звука в цифровую форму путем разбивания звуковой волны на отдельные маленькие временные участки, где амплитуды этих участков квантуются (им присваивается определенное значение)
Временная дискретизация
25
ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ ВИДЕОИНФОРМАЦИИ
Видео – это прежде всего сочетание звуковой и графической информации
Для создания на экране эффекта движения используется дискретная по своей сути технология быстрой СМЕНЫ СТАТИЧЕСКИХ КАРТИНОК
26
Домашнее задание
(самостоятельная работа студентов)
Задание 1. Переведите данное значение в биты:
42 байт;
36 байт;
3,5 Кбайт;
1,5 Кбайт.
Задание 2. Переведите данное значение в байты:
32 бит;
432 бит;
48 бит;
1024 бит.
Задание 3. Определите информационный объем следующих сообщений в битах:
а. Логика – это наука о законах мышления и его формах.
б. Высказывание – предложение, которое может быть истинно или ложно.
в. Гипотеза – утверждение, предполагающее доказательство.
г. Аксиома – положение, принимаемое без доказательства.
27
Домашнее задание
(самостоятельная работа студентов)
Задание 4. Используя таблицу кодов ASCCI, закодируйте в двоичной форме свое имя и знак зодиака по гороскопу.
Задание 5. Используя таблицу кодов ASCCI декодируйте сообщение: 00111001 00100000 11101100 11100000 11111111 00100000 10010110 00100000 11000100 11100101 11101101 11111100 00100000 11001111 11101110 11100001 11100101 11100100 11111011 00100001
Задание 6. Подготовьтесь к самостоятельной работе по пройденной теме (форма работы – решение задач).
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.