Quel est l'encodage dans l'ordinateur. Le codage de l'information est l'activité éducative et scientifique d'anisimov vladimir viktorovich. Établissement d'enseignement public

Concepts généraux

Définition 1

Codage- c'est la transformation de l'information d'une de ses formes de présentation à une autre, la plus commode pour son stockage, sa transmission ou son traitement.

Définition 2

Par code est appelée la règle d'affichage d'un jeu de caractères dans un autre.

Définition 3

Code binaire Est une façon de représenter l'information à l'aide de deux symboles - $ 0 $ et $ 1 $.

Définition 4

Longueur du code- le nombre de caractères utilisés pour représenter les informations codées.

Définition 5

Bit est un chiffre binaire $ 0 $ ou $ 1 $. Un bit peut encoder deux valeurs : $ 1 $ ou $ 0 $. Quatre valeurs peuvent être encodées avec deux bits : $ 00 $, $ 01 $, $ 10 $, $ 11 $. $ 8 $ des valeurs différentes sont encodées sur trois bits. L'ajout d'un bit double le nombre de valeurs pouvant être encodées.

Image 1.

Types de codage des informations

Distinguer les informations de codage des types suivants :

• code de couleurs;
• codage d'informations numériques;
• codage audio;
• encodage vidéo.

Encodage des informations textuelles

Tout texte est constitué d'une séquence de caractères. Les symboles peuvent être des lettres, des chiffres, des signes de ponctuation, des signes d'action mathématique, ronds et crochets etc.

Les informations textuelles, comme toutes les autres, sont stockées dans la mémoire de l'ordinateur sous forme binaire. Pour ce faire, chacun se voit attribuer un certain numéro non négatif, appelé code de caractère, et ce nombre est écrit dans la mémoire de l'ordinateur sous forme binaire. La relation spécifique entre les symboles et leurs codes est appelée Système de codage... Les ordinateurs personnels utilisent généralement le système de codage ASCII (American Standard Code for Informational Interchange).

Remarque 1

Développeurs Logiciel ont créé leurs propres normes d'encodage de texte $ 8 $ -bit. En raison du bit supplémentaire, la plage de codage qu'ils contiennent a été étendue à 256 $ $ caractères. Pour éviter toute confusion, les premiers caractères $ 128 $ dans ces encodages sont généralement compatibles ASCII. Les 128 $ restants - implémentent des fonctionnalités de langue régionale.

Remarque 2

Les codages à huit bits courants dans notre pays sont KOI8, UTF8, Windows-1251 et quelques autres.

Code de couleurs

Pour stocker une photographie en code binaire, elle est d'abord divisée virtuellement en de nombreux petits points colorés, appelés pixels(quelque chose comme une mosaïque). Après division en points, la couleur de chaque pixel est codée dans un code binaire et stockée dans un dispositif de mémoire.

Exemple 1

Si une image est dite par exemple 512 $ x 512 $ points, cela signifie qu'il s'agit d'une matrice formée de 262 144 $ pixels (le nombre de pixels verticaux multiplié par le nombre de pixels horizontaux).

Exemple 2

Un appareil qui "casse" les images en pixels est n'importe quel appareil photo moderne (y compris une caméra Web, une caméra de téléphone) ou un scanner. Et si les caractéristiques de l'appareil photo disent, par exemple, "$ 10 $ Mega Pixels", alors le nombre de pixels en lesquels cet appareil photo divise l'image pour l'enregistrement en code binaire est de 10 millions. Plus l'image est divisée en pixels, plus la photo décodée semble réaliste (sur le moniteur ou après l'impression).

Cependant, la qualité de l'encodage des photos en code binaire dépend non seulement du nombre de pixels, mais aussi de leur diversité de couleurs. Algorithmes pour écrire la couleur en code binaire il y a plusieurs. La plus courante d'entre elles est RVB... Cette abréviation correspond aux premières lettres des noms des trois couleurs primaires : rouge - Anglais Rouge, vert - Anglais Vert, bleu - Anglais Bleu... En mélangeant ces trois couleurs dans des proportions différentes, vous pouvez obtenir n'importe quelle autre couleur ou nuance.

C'est sur cela que se base l'algorithme RVB. Chaque pixel est écrit en code binaire en spécifiant la quantité de couleur rouge, verte et bleue impliquée dans sa formation.

Plus il y a de bits alloués pour encoder un pixel, plus on peut utiliser d'options de mixage pour ces trois canaux et plus la saturation des couleurs de l'image est importante.

Définition 6

La variété de couleurs des pixels qui composent une image est appelée profondeur de couleur.

Encodage des informations graphiques

La technique décrite ci-dessus pour former des images à partir de petits points est la plus courante et s'appelle raster ... Mais en plus des graphiques raster, les ordinateurs utilisent également le soi-disant Graphiques vectoriels .

Les images vectorielles sont créées uniquement à l'aide d'un ordinateur et ne sont pas constituées de pixels, mais de primitives graphiques (lignes, polygones, cercles, etc.).

Les graphiques vectoriels sont des graphiques de dessin. Il est très pratique pour le "dessin" informatique et est largement utilisé par les concepteurs dans la conception graphique de documents imprimés, y compris la création d'énormes affiches publicitaires, ainsi que dans d'autres situations similaires. Une image vectorielle en code binaire est écrite sous la forme d'une collection de primitives avec une indication de leur taille, de leur couleur de remplissage, de leur emplacement sur le canevas et d'autres propriétés.

Exemple 3

Pour écrire sur un périphérique de stockage image vectorielle cercle, il suffit à l'ordinateur d'encoder le type d'objet (cercle), les coordonnées de son centre sur la toile, la longueur du rayon, l'épaisseur et la couleur du trait, la couleur de remplissage en code binaire.

Dans un système raster, vous devrez encoder la couleur de chaque pixel. Et si la taille de l'image est grande, il faudrait beaucoup plus d'espace de stockage pour la stocker.

Cependant, la méthode d'encodage vectoriel ne permet pas d'enregistrer des photos réalistes en code binaire. Par conséquent, toutes les caméras fonctionnent uniquement sur le principe des graphiques raster. Un utilisateur ordinaire doit faire face à graphiques vectoriels dans la vie de tous les jours, cela n'arrive pas souvent.

Encodage des informations numériques

Lors du codage des nombres, le but pour lequel le chiffre a été entré dans le système est pris en compte: pour les calculs arithmétiques ou simplement pour la sortie. Toutes les données codées en binaire sont cryptées à l'aide de uns et de zéros. Ces symboles sont aussi appelés morceaux... Cette méthode d'encodage est la plus répandue, car elle est la plus simple à organiser technologiquement : présence d'un signal - 1 $, absence - 0 $. Le cryptage binaire n'a qu'un seul inconvénient - la longueur des combinaisons de caractères. Mais d'un point de vue technique, il est plus facile de manier un tas de composants simples et similaires qu'un petit nombre de composants plus complexes.

Remarque 3

Les nombres entiers sont codés simplement en convertissant les nombres d'un système numérique à un autre. Les nombres réels sont encodés à l'aide d'un encodage $80 $ -bit. Dans ce cas, le numéro est converti en une forme standard.

Codage audio

Définition 7

Tout son entendu par une personne est une vibration dans l'air, qui se caractérise par deux indicateurs principaux : la fréquence et l'amplitude. Amplitude de vibration- C'est le degré de déviation de l'état de l'air par rapport à l'état initial à chaque vibration. Il est perçu par nous comme l'intensité d'un son. La fréquence d'oscillation est le nombre de déviations des conditions de l'air par rapport à la première par unité de temps. Il est perçu comme un pitch.

Exemple 4

Ainsi, un couinement silencieux de moustique est un son avec haute fréquence mais avec une petite amplitude. Le son d'un orage, au contraire, a une grande amplitude, mais une basse fréquence.

Le schéma d'un ordinateur avec son peut être largement décrit comme suit. Le microphone convertit les vibrations de l'air en vibrations électriques de mêmes caractéristiques. La carte son d'un ordinateur convertit les vibrations électriques en code binaire, qui est enregistré dans un dispositif de mémoire. Lors de la lecture d'un tel enregistrement, le processus inverse (décodage) se produit - le code binaire est converti en vibrations électriques, qui sont transmises au système audio ou au casque. Les haut-parleurs du système de haut-parleurs ou des écouteurs ont l'effet inverse du microphone. Ils convertissent les vibrations électriques en vibrations dans l'air.

Le principe de division d'une onde sonore en petites sections est à la base du codage audio binaire. La carte audio de l'ordinateur divise le son en très petites sections temporelles et encode le degré d'intensité de chacune d'elles en code binaire. Cette fragmentation du son en plusieurs parties est appelée échantillonnage. Plus le taux d'échantillonnage est élevé, plus la géométrie de l'onde sonore est enregistrée avec précision et meilleur est l'enregistrement.

Définition 8

La qualité de l'enregistrement dépend également fortement du nombre de bits utilisés par l'ordinateur pour coder chaque section du son obtenu à la suite de l'échantillonnage. Le nombre de bits utilisés pour encoder chaque portion du son obtenu lors de l'échantillonnage est appelé profondeur du son.

Encodage vidéo

L'enregistrement vidéo se compose de deux éléments : sonner et graphique .

L'encodage de la piste audio d'un fichier vidéo en code binaire est réalisé en utilisant les mêmes algorithmes que l'encodage de données audio ordinaires. Les principes du codage vidéo sont similaires au codage des graphiques raster (discutés ci-dessus), bien qu'ils présentent certaines particularités. Comme vous le savez, l'enregistrement vidéo est une séquence d'images statiques (frames) changeant rapidement. Une seconde de vidéo peut contenir 25$ et plus d'images. De plus, chaque image suivante ne diffère que légèrement de la précédente.

Compte tenu de cette caractéristique, les algorithmes de codage vidéo prévoient généralement d'enregistrer uniquement la première image (de base). Chaque trame suivante est formée en enregistrant ses différences par rapport à la précédente.

Encodage des informations dans un ordinateur

Toutes les informations que l'ordinateur traite doivent être présentées code binaireà l'aide de deux chiffres - 0 et 1. Ces deux caractères sont généralement appelés chiffres binaires ou bits. Tout message peut être codé avec deux chiffres 1 et 0. C'est la raison pour laquelle deux processus importants doivent être organisés dans l'ordinateur :

le codage, qui est fourni par les dispositifs d'entrée lors de la conversion des informations d'entrée sous une forme perceptible par un ordinateur, c'est-à-dire en un code binaire ; le décodage, qui est fourni par les périphériques de sortie lors de la conversion des données d'un code binaire en une forme compréhensible pour une personne.

Du point de vue de la mise en œuvre technique, l'utilisation du système de nombres binaires pour le codage des informations s'est avérée très
plus facile que d'utiliser d'autres méthodes. En effet, il est commode de coder une information sous forme d'une séquence de zéros et de uns, si ces valeurs sont présentées comme deux états stables possibles d'un élément électronique :

0 - aucun signal électrique ou le signal est faible ; 1 - la présence d'un signal ou le signal est haut.

Ces conditions sont faciles à distinguer. L'inconvénient de l'encodage binaire est les codes longs. Mais en technologie, il est plus facile de traiter un grand nombre d'éléments simples qu'un petit nombre d'éléments complexes.

Vous et dans la vie de tous les jours devez faire face à un appareil qui ne peut être que dans deux états stables : on/off. Bien sûr, il s'agit d'un interrupteur bien connu. Mais il s'est avéré impossible de proposer un commutateur qui pourrait basculer de manière stable et rapide vers l'un des 10 états. En conséquence, après une série de tentatives infructueuses, les développeurs sont arrivés à la conclusion qu'il était impossible de construire un ordinateur basé sur le système de nombres décimaux. Et la base de la représentation des nombres dans un ordinateur était précisément système binaire compte.

Il y a actuellement différentes façons codage et décodage binaire d'informations dans un ordinateur. Tout d'abord, cela dépend du type d'information, à savoir ce qu'il faut encoder : du texte, des chiffres, des graphiques ou du son. De plus, lors de l'encodage des nombres, un rôle important est joué par la manière dont ils seront utilisés : dans le texte, dans les calculs, ou dans le processus d'E/S. Les particularités de la mise en œuvre technique se superposent également.

Encodage des informations graphiques

Il existe deux manières de créer et de stocker des objets graphiques sur un ordinateur : sous forme d'image raster ou d'image vectorielle. Pour chaque type d'image, une méthode d'encodage différente est utilisée.

Un bitmap est une collection de points utilisés pour l'afficher sur un écran de moniteur. Le volume d'une image bitmap est défini comme le produit du nombre de points et du volume d'informations d'un point, qui dépend du nombre de couleurs possibles. Pour une image en noir et blanc, le volume d'informations d'un point est égal à 1 bit, puisqu'un point peut être soit noir soit blanc, qui peut être codé avec deux chiffres - 0 ou 1.

Il faut 3 bits pour encoder 8 couleurs ; pour 16 couleurs - 4 bits ; pour 6 couleurs - 8 bits (1 octet), etc.

Codage audio

Le son est une onde sonore dont l'amplitude et la fréquence varient continuellement. Plus l'amplitude du signal est élevée, plus il est fort pour une personne, plus la fréquence du signal est élevée, plus la tonalité est élevée. Pour que l'ordinateur puisse traiter le son, en continu signal sonore doit être transformé en une séquence d'impulsions électriques (zéros et uns binaires).

Lors du codage d'un signal audio continu, son échantillonnage temporel est effectué. Une onde sonore continue est divisée en petites sections séparées, et une certaine valeur d'amplitude est définie pour chacune de ces sections. Ainsi, la dépendance continue de l'amplitude du signal en fonction du temps est remplacée par une séquence discrète de niveaux d'intensité sonore.

Moderne cartes son fournir une profondeur de codage audio de 16 bits. Dans ce cas, le nombre de niveaux de signal sera égal à 65536.

Lorsqu'un signal audio continu est codé en binaire, il est remplacé par une séquence de niveaux de signaux discrets. La qualité du codage dépend du nombre de mesures du niveau du signal par unité de temps, c'est-à-dire de la fréquence d'échantillonnage. Plus le nombre de mesures effectuées en 1 seconde est élevé (plus la fréquence d'échantillonnage est élevée), plus la procédure de codage binaire est précise.

Le nombre de mesures par seconde peut aller de 8 000 à 48 000, c'est-à-dire que la fréquence d'échantillonnage d'un signal audio analogique peut aller de 8 à 48 kHz - la qualité sonore d'un CD audio. Il convient également de garder à l'esprit que les modes mono et stéréo sont possibles.

Présentation des informations vidéo

Récemment, l'ordinateur est de plus en plus utilisé pour travailler avec des informations vidéo. Le travail le plus simple consiste à regarder des films et des clips vidéo. Il faut bien comprendre que le traitement des informations vidéo nécessite une très grande vitesse du système informatique.

Qu'est-ce qu'un film d'un point de vue informatique ? Tout d'abord, c'est une combinaison d'informations sonores et graphiques. De plus, pour créer un effet de mouvement sur l'écran, une technologie intrinsèquement discrète de changement rapide d'images statiques est utilisée. Des études ont montré que si plus de 10 à 12 images sont remplacées en une seconde, l'œil humain perçoit leurs changements comme continus.

Il semblerait que si les problèmes de codage des graphiques statistiques et du son sont résolus, il ne sera plus difficile de sauvegarder l'image vidéo. Mais ce n'est qu'à première vue, car, comme le montre l'exemple analysé ci-dessus, lors de l'utilisation de méthodes traditionnelles de stockage d'informations, la version électronique du film s'avérera trop volumineuse. Une amélioration assez évidente consiste à mémoriser la première trame dans son intégralité (dans la littérature, il est d'usage de l'appeler la clé), et dans les suivantes, de ne conserver que les différences par rapport à la trame initiale (différence trames).

Il existe de nombreux formats différents pour présenter des données vidéo.

V Environnement Windows, par exemple, depuis plus de 10 ans (à partir de la version 3.1) le format Video for Windows est utilisé, basé sur des fichiers universels avec l'extension AVI (Audi o Video Interleave - entrelacement audio et vidéo).

Une technologie appelée DivX (dérivé de l'abréviation du mot Digital Video Express) s'est généralisée. Grâce à DivX, il a été possible d'obtenir un taux de compression qui a permis d'adapter un enregistrement de haute qualité d'un film complet sur un CD - compressant 4,7 Go d'un film DVD à 650 Mo.

Une même information peut être présentée sous plusieurs formes. Les méthodes de codage de base vous permettent de le faire dans monde moderne... Après l'apparition la technologie informatique il est devenu nécessaire d'encoder tout type d'informations avec lesquelles une personne travaille. Mais résoudre un problème de ce type a commencé bien avant l'avènement des ordinateurs.

Navigateur de chemin

1 voie. Codage binaire.

Le codage binaire est considéré comme l'une des méthodes de présentation d'informations les plus populaires et les plus répandues. En travail avec machines informatiques, robots et machines-outils à gestion de programme le plus souvent, ils codent des informations sous forme de mots dans un alphabet binaire.

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Méthode 2. Sténographie.

Cette méthode fait référence aux méthodes d'encodage d'informations textuelles à l'aide de caractères spéciaux. Cette méthode est la plus rapide lors de l'enregistrement de la parole. Seules quelques personnes spécialement formées, nommées par les sténographes, ont des compétences en sténographie. Ces personnes parviennent à enregistrer le texte de manière synchrone avec le discours de la personne qui parle.

Méthode 3. Synchronisation.

En train de travailler avec informations numériques la synchronisation est particulièrement importante. Au moment de lire ou d'écrire des informations, il est important de déterminer avec précision l'heure de chaque changement de signe. S'il n'y a pas de synchronisation, la période de changement de signe peut être déterminée de manière incorrecte. En conséquence, la perte ou la corruption de données sera inévitable.

Méthode 4. Longueur de course limitée - RLL.

Aujourd'hui, l'une des méthodes les plus populaires consiste à coder les informations avec une limitation de la longueur du champ d'enregistrement. Grâce à cette méthode, il est possible de placer une fois et demie plus de données sur le disque qu'en cours d'enregistrement avec la méthode MFM. En utilisant cette méthode, pas un seul bit n'est codé, mais tout un groupe.

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Méthode 5. Tables de recherche.

Une table de consultation est une table qui contient une liste de caractères codés, classés d'une manière spéciale. En conséquence, avec cela, le caractère est converti en son code binaire et vice versa.

Méthode 6. Méthode matricielle.

Principe de codage matriciel images graphiques consiste dans le fait que l'image est divisée en un nombre donné de colonnes et de lignes. Après cela, chaque élément de la grille résultante est encodé selon la règle sélectionnée.

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Codage des informations. Dans le processus de conversion des informations d'une forme de représentation (système de signes) à une autre, un codage est effectué. L'outil de codage est une table de correspondance qui établit une correspondance un à un entre des signes ou des groupes de signes de deux systèmes de signes différents.

Dans le processus d'échange d'informations, il est souvent nécessaire d'effectuer des opérations d'encodage et de décodage d'informations. Lorsque vous saisissez un caractère alphabétique dans un ordinateur en appuyant sur la touche correspondante du clavier, il est encodé, c'est-à-dire converti en code informatique. Lorsqu'un caractère est affiché sur un moniteur ou une imprimante, le processus inverse se produit - le décodage, lorsque le caractère est converti d'un code informatique en une image graphique.

Encodage de l'image et du son. Les informations, notamment graphiques et sonores, peuvent être présentées sous forme analogique ou discrète. Avec représentation analogique quantité physique prend un ensemble infini de valeurs, et ses valeurs changent continuellement. Dans une représentation discrète, une quantité physique prend un ensemble fini de valeurs, et sa valeur change brusquement.

Un exemple de représentation analogique d'informations graphiques peut être, disons, une peinture dont la couleur change continuellement et discrètement - une image imprimée à l'aide de imprimante à jet d'encre et composé de points séparés de différentes couleurs.

Un exemple de stockage analogique d'informations sonores est un disque vinyle (la piste sonore change de forme en continu), et le stockage discret est un CD audio (dont la piste sonore contient des zones avec différentes réflectivités).

Les informations graphiques et audio d'une forme analogique à une forme discrète sont converties par échantillonnage, c'est-à-dire en divisant une image graphique continue et un signal audio continu (analogique) en éléments séparés. Lors du processus d'échantillonnage, un codage est effectué, c'est-à-dire l'attribution d'une valeur spécifique à chaque élément sous la forme d'un code.

L'échantillonnage est la transformation d'images et de sons continus en un ensemble de valeurs discrètes, dont chacune se voit attribuer une valeur pour son code.

Codage de l'information dans les organismes vivants. L'information génétique détermine la structure et le développement des organismes vivants et est héritée. L'information génétique est stockée dans les cellules des organismes dans la structure des molécules d'ADN (acide désoxyribonucléique). Les molécules d'ADN sont constituées de quatre constituants différents (nucléotides) qui forment l'alphabet génétique.

La molécule d'ADN humain comprend environ trois milliards de paires de bases, et elle code toutes les informations sur le corps humain : son apparence, sa santé ou sa susceptibilité aux maladies, ses capacités, etc.

6. Concepts de base du thème "Information et gestion": codage numérique et symbolique de l'information

Encodage des informations numériques.

La similitude dans l'encodage des informations numériques et textuelles est la suivante : afin de pouvoir comparer des données de ce type, différents nombres (comme différents personnages) il doit y avoir un code différent. La principale différence entre les données numériques et les données symboliques est qu'en plus de l'opération de comparaison, diverses opérations mathématiques sont effectuées sur les nombres : addition, multiplication, extraction de racine, calcul du logarithme, etc. Les règles pour effectuer ces opérations en mathématiques ont été élaborées. en détail pour les nombres représentés dans le système de numérotation positionnelle.

Le système numérique de base pour représenter les nombres dans un ordinateur est le système numérique positionnel binaire.

Encodage des informations textuelles

Actuellement, la plupart des utilisateurs, à l'aide d'un ordinateur, traitent des informations textuelles, constituées de symboles : lettres, chiffres, signes de ponctuation, etc. Calculons le nombre de caractères et le nombre de bits dont nous avons besoin.

10 chiffres, 12 signes de ponctuation, 15 signes opérations arithmétiques, lettres des alphabets russe et latin, TOTAL : 155 caractères, ce qui correspond à 8 bits d'information.

Unités de mesure de l'information.

1 octet = 8 bits

1 Ko = 1024 octets

1 Mo = 1024 Ko

1 Go = 1024 Mo

1 To = 1024 Go

L'essence du codage est que chaque caractère se voit attribuer un code binaire de 00000000 à 11111111 ou le code décimal correspondant de 0 à 255.

Il ne faut pas oublier qu'actuellement, cinq tables de codes différentes sont utilisées pour coder les lettres russes (KOI - 8, CP1251, CP866, Mac, ISO), et les textes codés à l'aide d'une table ne seront pas correctement affichés dans une autre.

L'affichage principal du codage des caractères est le code ASCII - American Standard Code for Information Interchange - le code standard américain pour l'échange d'informations, qui est un tableau de 16 par 16, où les caractères sont codés en notation hexadécimale.

information symbolique (texte).

La principale opération effectuée sur des caractères de texte individuels est la comparaison de caractères.

Lors de la comparaison de symboles, les aspects les plus importants sont l'unicité du code pour chaque symbole et la longueur de ce code, et le choix du principe de codage lui-même est pratiquement sans importance.

Diverses tables de recherche sont utilisées pour coder les textes. Il est important que la même table soit utilisée lors de l'encodage et du décodage du même texte.

Une table de conversion est une table contenant une liste de caractères codés, ordonnés d'une manière ou d'une autre, selon laquelle le caractère est converti en son code binaire et vice versa.

Tables de recherche les plus populaires : DKOI-8, ASCII, CP1251, Unicode.

Historiquement, 8 bits ou 1 octet étaient choisis comme longueur du code pour le codage des caractères. Par conséquent, le plus souvent un caractère de texte stocké dans l'ordinateur correspond à un octet de mémoire.

Il peut y avoir 28 = 256 combinaisons différentes de 0 et 1 avec une longueur de code de 8 bits, donc pas plus de 256 caractères peuvent être codés à l'aide d'une table de recherche. Avec une longueur de code de 2 octets (16 bits), 65536 caractères peuvent être encodés.

7. Notions de base du thème « Information et gestion » : codage graphique de l'information.

Encodage des informations graphiques.

Une étape importante dans le codage d'une image graphique est sa division en éléments discrets (discrétisation).

Les principales façons de présenter des graphiques pour le stockage et le traitement à l'aide d'un ordinateur sont les images matricielles et vectorielles.

Une image vectorielle est un objet graphique constitué de formes géométriques élémentaires (le plus souvent des lignes et des arcs). La position de ces segments élémentaires est déterminée par les coordonnées des points et la valeur du rayon. Pour chaque trait, les codes binaires du type de trait (plein, pointillé, tiret-point), de l'épaisseur et de la couleur sont indiqués.

Une image matricielle est un ensemble de points (pixels) obtenu à la suite d'un échantillonnage d'images selon le principe matriciel.

Le principe matriciel du codage des images graphiques est que l'image est divisée en un nombre donné de lignes et de colonnes. Ensuite, chaque élément de la grille résultante est encodé selon la règle sélectionnée.

Le pixel (élément d'image) est l'unité minimale d'une image, dont la couleur et la luminosité peuvent être réglées indépendamment du reste de l'image.

Conformément au principe matriciel, des images sorties vers l'imprimante, affichées sur l'écran d'affichage, obtenues à l'aide d'un scanner sont construites.

La qualité de l'image sera d'autant plus élevée que les pixels seront "denses", c'est-à-dire que la résolution de l'appareil sera élevée et que la couleur de chacun d'eux sera codée avec précision.

Pour une image en noir et blanc, le code couleur de chaque pixel est spécifié en un bit.

Si l'image est colorée, un code binaire de sa couleur est défini pour chaque point.

Puisque les couleurs sont également codées en code binaire, alors si, par exemple, vous voulez utiliser une image en 16 couleurs, alors vous avez besoin de 4 bits (16 = 24) pour encoder chaque pixel, et s'il est possible d'utiliser 16 bits (2 octets) pour encoder la couleur d'un pixel, vous pouvez alors transférer 216 = 65536 couleurs différentes. L'utilisation de trois octets (24 bits) pour coder la couleur d'un seul point permet de refléter 16 777 216 (ou environ 17 millions) de nuances de couleurs différentes - le mode dit True Color. Notez que ceux-ci sont actuellement utilisés, mais loin des capacités limitantes des ordinateurs modernes.

8 Notions de base du thème « Information et gestion » : alphabet, code

Un alphabet est un ensemble ordonné de caractères utilisés pour coder des messages dans une langue particulière.

La puissance de l'alphabet est le nombre de caractères de l'alphabet.
L'alphabet binaire contient 2 caractères, sa cardinalité est de deux.
Les messages écrits en caractères ASCII utilisent un alphabet de 256 caractères. Les messages UNICODE utilisent un alphabet de 65 536 caractères.

Du point de vue de l'informatique, les supports d'information sont toutes les séquences de symboles qui sont stockées, transmises et traitées à l'aide d'un ordinateur. Selon Kolmogorov, le contenu informatif d'une séquence de caractères ne dépend pas du contenu du message ; l'approche alphabétique est objective, c'est-à-dire cela ne dépend pas du sujet qui reçoit le message.

9 Concepts de base de la mesure de l'information : bit, octet, kilooctet, mégaoctet

Bit, Octet, Kilooctet, Mégaoctet, Gigaoctet- ce sont les unités de mesure de l'information.

Certes, en termes informatiques, 1 kilo-octet n'est pas 1000 octets, mais 1024. Pourquoi autant ? Les informations dans un ordinateur sont présentées sous forme binaire et il est généralement admis qu'un kilo-octet est égal à 2 à la puissance dixième d'un octet, soit 1024 octets.
Les unités communes sont indiquées ci-dessous.

10 Mesure quantitative et qualitative de l'information.

11 approches alphabétiques et informatives pour mesurer l'information

Nous nous sommes familiarisés avec les systèmes de nombres - les moyens de coder les nombres. Les chiffres donnent des informations sur le nombre d'articles. Cette information doit être codée, représentée dans une sorte de système numérique. Laquelle des méthodes connues à choisir dépend du problème à résoudre.
Jusqu'à récemment, les ordinateurs traitaient principalement des informations numériques et textuelles. Mais une personne reçoit la plupart des informations sur le monde extérieur sous forme d'images et de sons. Dans ce cas, l'image est plus importante. Rappelez-vous le proverbe : « Il vaut mieux voir une fois que d'entendre cent fois. Par conséquent, aujourd'hui, les ordinateurs commencent à travailler de plus en plus activement avec des images et du son. Nous allons certainement considérer les méthodes d'encodage de ces informations.

Codage binaire des informations numériques et textuelles.

Toute information est codée dans un ordinateur à l'aide de séquences de deux nombres - 0 et 1. L'ordinateur stocke et traite les informations sous la forme d'une combinaison de signaux électriques : la tension 0,4V-0,6V correspond à un zéro logique, et la tension 2,4V- 2,7V correspond à une unité logique. Les séquences de 0 et 1 sont appelées codes binaires , et les nombres 0 et 1 sont morceaux (en chiffres binaires). Ce codage d'informations sur un ordinateur est appelé codage binaire ... Ainsi, le codage binaire est un codage avec le minimum possible de symboles élémentaires, un codage par les moyens les plus simples. C'est pourquoi il est remarquable d'un point de vue théorique.
Le codage binaire des informations attire les ingénieurs car il est techniquement facile à mettre en œuvre. Circuits électroniques pour traiter les codes binaires, ils doivent être dans l'un des deux états suivants : il y a un signal / pas de signal ou haute tension / basse tension .
Les ordinateurs dans leur travail fonctionnent avec des nombres réels et entiers, représentés sous la forme de deux, quatre, huit et même dix octets. Pour représenter le signe d'un nombre lors du comptage, un rang de signe , qui précède généralement les chiffres numériques. Pour les nombres positifs, le bit signé est 0, et pour les nombres négatifs - 1. Pour écrire la représentation interne d'un entier négatif (-N), vous devez :
1) obtenir le code supplémentaire du nombre N en remplaçant 0 par 1 et 1 par 0 ;
2) ajouter 1 au nombre résultant.

Puisqu'un octet ne suffit pas pour représenter ce nombre, il est représenté par 2 octets ou 16 bits, son code complémentaire est 1111101111000101, donc -1082 = 1111101111000110.
Si un PC ne pouvait gérer que des octets uniques, cela ne serait pas d'une grande utilité. En réalité, le PC fonctionne avec des nombres écrits sur deux, quatre, huit et même dix octets.
À partir de la fin des années 1960, les ordinateurs ont été de plus en plus utilisés pour traiter des informations textuelles. Pour représenter des informations textuelles, 256 caractères différents sont généralement utilisés, par exemple des lettres majuscules et minuscules de l'alphabet latin, des chiffres, des signes de ponctuation, etc. Dans la plupart des ordinateurs modernes, chaque caractère correspond à une séquence de huit zéros et uns, appelée octet .
Un octet est une combinaison de huit bits de zéros et de uns.
Lors du codage des informations dans ces calculateurs électroniques, 256 séquences différentes de 8 zéros et uns sont utilisées, ce qui permet de coder 256 caractères. Par exemple, la grande lettre russe "M" a le code 11101101, la lettre "I" - le code 11101001, la lettre "P" - le code 11110010. Ainsi, le mot "WORLD" est codé avec une séquence de 24 bits ou 3 octets : 111011011110100111110010.
Le nombre de bits dans un message est appelé volume d'information du message. C'est intéressant!

Initialement, seul l'alphabet latin était utilisé dans les ordinateurs. Il a 26 lettres. Ainsi, cinq impulsions (bits) suffiraient à désigner chacune d'elles. Mais le texte contient des signes de ponctuation, des chiffres décimaux, etc. Ainsi, dans les premiers ordinateurs anglophones, un octet - une syllabe machine - comprenait six bits. Puis sept - pas seulement pour distinguer grosses lettres de petit, mais aussi pour augmenter le nombre de codes de contrôle pour les imprimantes, les feux de signalisation et d'autres équipements. En 1964, le puissant IBM-360 est apparu, dans lequel l'octet est finalement devenu égal à huit bits. Le dernier huitième bit était nécessaire pour les caractères pseudo-graphiques.
L'affectation d'un code binaire spécifique à un caractère est une question de convention, qui est fixée dans la table de codes. Malheureusement, il existe cinq codages différents de lettres russes, de sorte que les textes créés dans un codage ne seront pas correctement reflétés dans un autre.
Chronologiquement, l'une des premières normes d'encodage des lettres russes sur les ordinateurs était KOI8 ("Code pour l'échange d'informations, 8 bits"). L'encodage le plus courant est l'encodage cyrillique standard. Microsoft Windows, abrégé en CP1251 (« CP » signifie « Page de code » ou « Page de code »). Apple a développé son propre codage des lettres russes (Mac) pour les ordinateurs Macintosh. L'Organisation internationale de normalisation (Organisation internationale de normalisation, ISO) a approuvé le codage ISO 8859-5 comme norme pour la langue russe. Enfin, un nouveau standard international Unicode est apparu, qui alloue non pas un octet, mais deux pour chaque caractère, et donc, avec son aide, il est possible de coder non pas 256 caractères, mais jusqu'à 65536.
Tous ces encodages continuent la table de codes ASCII (American Standard Code for Information Interchange), qui encode 128 caractères.
Table de caractères ASCII :

Le codage binaire du texte se produit comme suit : lorsqu'une touche est enfoncée, une certaine séquence d'impulsions électriques est transmise à l'ordinateur, et chaque caractère correspond à sa propre séquence d'impulsions électriques (zéros et uns en langage machine). Le programme, le pilote du clavier et de l'écran, selon la table des codes, détermine le symbole et crée son image sur l'écran. Ainsi, les textes et les nombres sont stockés dans la mémoire de l'ordinateur en code binaire et sont convertis par programme en images sur l'écran.

Depuis les années 80, la technologie de traitement de l'information graphique sur ordinateur s'est rapidement développée. Infographie largement utilisé dans la simulation informatique dans recherche scientifique, simulateurs informatiques, animation par ordinateur, graphiques commerciaux, jeux, etc.
Informations graphiques sur l'écran d'affichage est représenté comme une image formée de points (pixels). Regardez attentivement une photographie de journal, et vous verrez qu'elle se compose également des plus petits points. S'il ne s'agit que de points noirs et blancs, chacun d'eux peut être codé sur 1 bit. Mais s'il y a des nuances sur la photo, alors deux bits permettent d'encoder 4 nuances de points : 00 - blanc, 01 - gris clair, 10 - gris foncé, 11 - noir. Trois bits vous permettent d'encoder 8 nuances, etc.
Le nombre de bits requis pour coder une nuance de couleur est appelé profondeur de couleur.

V ordinateurs modernes résolution (le nombre de points sur l'écran), ainsi que le nombre de couleurs dépendent de la carte vidéo et peuvent être modifiés par programmation.
Les images couleur peuvent avoir différents modes : 16 couleurs, 256 couleurs, 65536 couleurs ( haute couleur), 16 777 216 couleurs ( vraie couleur). Un point pour le mode haute couleur 16 bits ou 2 octets sont requis.
La résolution d'écran la plus courante est de 800 par 600 pixels, c'est-à-dire 480 000 points. Calculons la quantité de mémoire vidéo requise pour le mode haute couleur : 2 octets * 480 000 = 960 000 octets.
Pour mesurer la quantité d'informations, des unités plus grandes sont également utilisées :

Par conséquent, 960 000 octets correspondent approximativement à 937,5 Ko. Si une personne parle huit heures par jour sans interruption, alors dans 70 ans de sa vie, elle parlera environ 10 gigaoctets d'informations (cela fait 5 millions de pages - une pile de papier de 500 mètres de haut).
Le débit en bauds est le nombre de bits transmis par seconde. La vitesse de transmission de 1 bit par seconde est appelée 1 baud.

Un bitmap est stocké dans la mémoire vidéo d'un ordinateur, qui est un code binaire d'une image, d'où il est lu par un processeur (au moins 50 fois par seconde) et affiché à l'écran.

Codage binaire des informations audio.

Depuis le début des années 90 Ordinateur personnel eu l'opportunité de travailler avec des informations solides. Chaque ordinateur avec une carte son peut enregistrer sous forme de fichiers ( un fichier est une certaine quantité d'informations stockées sur le disque et nommées ) et reproduire les informations audio. À l'aide d'outils logiciels spéciaux (éditeurs de fichiers audio), de nombreuses possibilités de création, d'édition et d'écoute de fichiers audio sont ouvertes. Des programmes de reconnaissance vocale sont créés et il devient possible de contrôler l'ordinateur par la voix.
Exactement carte son(carte) transforme Signal analogique en un phonogramme discret et vice versa, un son "numérisé" - en un signal analogique (continu), qui est envoyé à l'entrée du haut-parleur.

Lors du codage binaire d'un signal audio analogique, le signal continu est échantillonné, c'est-à-dire est remplacé par une série de ses échantillons individuels - lectures. La qualité du codage binaire dépend de deux paramètres : le nombre de niveaux de signaux discrets et le nombre d'échantillons par seconde. Le nombre d'échantillons ou le taux d'échantillonnage dans les adaptateurs audio est différent : 11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz, etc. Si le nombre de niveaux est de 65536, alors 16 bits (216) sont calculés pour un signal sonore. Un adaptateur audio 16 bits encode et reproduit le son avec plus de précision qu'un adaptateur audio 8 bits.
Le nombre de bits requis pour coder un niveau audio est appelé profondeur audio.
La taille d'un fichier mono-audio (en octets) est déterminée par la formule :

Avec le son stéréo, le volume du fichier audio double, avec le son quadriphonique, il quadruple.
À mesure que les programmes deviennent plus complexes et que leurs fonctions augmentent, ainsi que l'émergence d'applications multimédias, le volume fonctionnel des programmes et des données augmente. Si au milieu des années 80, le volume habituel de programmes et de données était de dizaines et parfois seulement de centaines de kilo-octets, alors au milieu des années 90, il a commencé à atteindre des dizaines de mégaoctets. En conséquence, la quantité de RAM augmente.