Кодирование текста егэ

Всего: 114    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Добавить в вариант

Всего: 114    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Автор материалов — Лада Борисовна Есакова.

Кодирование – это перевод информации, представленной символами первичного алфавита, в последовательность кодов.

Декодирование (операция, обратная кодированию) – перевод кодов в набор символов первичного алфавита.

Кодирование может быть равномерное и неравномерное. При равномерном кодировании каждый символ исходного алфавита заменяется кодом одинаковой длины. При неравномерном кодировании разные символы исходного алфавита могут заменяться кодами разной длины.

Код называется однозначно декодируемым, если любое сообщение, составленное из кодовых слов, можно декодировать единственным способом.

Равномерное кодирование всегда однозначно декодируемо.

Для неравномерных кодов существует следующее достаточное (но не необходимое) условие однозначного декодирования:

Сообщение однозначно декодируемо с начала, если выполняется условие Фано: никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова.

Сообщение однозначно декодируемо с конца, если выполняется обратное условие Фано: никакое кодовое слово не является окончанием другого кодового слова.

Кодирование в различных системах счисления

Пример 1.

Для кодирования букв О, В, Д, П, А решили использовать двоичное представление

чисел 0, 1, 2, 3 и 4 соответственно (с сохранением одного незначащего нуля в случае одноразрядного представления). Если закодировать последовательность букв ВОДОПАД таким способом и результат записать восьмеричным кодом, то получится

1) 22162

2) 1020342

3) 2131453

4) 34017

Решение:

Представим коды указанных букв в дво­ич­ном коде, добавив незначащий нуль для одноразрядных чисел:

Закодируем по­сле­до­ва­тель­ность букв: ВО­ДО­ПАД — 010010001110010.

Разобьём это пред­став­ле­ние на трой­ки спра­ва на­ле­во и пе­ре­ведём каждую тройку в восьмеричное число.

010 010 001 110 010 — 22162.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

Ответ: 1

Пример 2.

Для пе­ре­да­чи по ка­на­лу связи со­об­ще­ния, со­сто­я­ще­го толь­ко из сим­во­лов А, Б, В и Г, ис­поль­зу­ет­ся по­сим­воль­ное ко­ди­ро­ва­ние: А-10, Б-11, В-110, Г-0. Через канал связи пе­ре­даётся со­об­ще­ние: ВАГ­БА­А­ГВ. За­ко­ди­руй­те со­об­ще­ние дан­ным кодом. По­лу­чен­ное дво­ич­ное число пе­ре­ве­ди­те в шест­на­дца­те­рич­ный вид.

            1) D3A6

2) 62032206

3) 6A3D

4) CADBAADC

Решение:

За­ко­ди­ру­ем по­сле­до­ва­тель­ность букв: ВАГ­БА­А­ГВ — 1101001110100110. Разобьем это пред­став­ле­ние на четвёрки спра­ва на­ле­во и пе­ре­ведём каждую четверку в шестнадцатеричное число:

1101 0011 1010 0110₂ = D3A6₁₆

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

Ответ: 1

Расшифровка сообщений

Пример 3.

Для 5 букв ла­тин­ско­го ал­фа­ви­та за­да­ны их дво­ич­ные коды (для не­ко­то­рых букв – из двух бит, для не­ко­то­рых – из трех). Эти коды пред­став­ле­ны в таб­ли­це:

Опре­де­ли­те, какой набор букв за­ко­ди­ро­ван дво­ич­ной стро­кой 1000110110110, если из­вест­но, что все буквы в по­сле­до­ва­тель­но­сти – раз­ные:

1) cbade

2) acdeb

3) acbed

4) bacde

Решение:

Мы видим, что усло­вия Фано и об­рат­ное усло­вие Фано не вы­пол­ня­ют­ся, зна­чит код можно рас­ко­ди­ро­вать не­од­но­знач­но.

Значит, будем перебирать варианты, пока не получим подходящее слово :

1) 100 011 01 10 110

Пер­вая буква опре­де­ля­ет­ся од­но­знач­но, её код 100: a.

Пусть вто­рая буква — с, тогда сле­ду­ю­щая буква — d, потом — e и b.

Такой ва­ри­ант удо­вле­тво­ряет усло­вию, зна­чит, окон­ча­тель­но по­лу­чи­ли ответ: acdeb.

Ответ: 2

Пример 4.

Для пе­ре­да­чи дан­ных по ка­на­лу связи ис­поль­зу­ет­ся 5-би­то­вый код. Со­об­ще­ние со­дер­жит толь­ко буквы А, Б и В, ко­то­рые ко­ди­ру­ют­ся сле­ду­ю­щи­ми ко­до­вы­ми сло­ва­ми: А — 11010, Б — 10111, В — 01101.

При пе­ре­да­че воз­мож­ны по­ме­хи. Од­на­ко не­ко­то­рые ошиб­ки можно по­пы­тать­ся ис­пра­вить. Любые два из этих трёх ко­до­вых слов от­ли­ча­ют­ся друг от друга не менее чем в трёх по­зи­ци­ях. По­это­му если при пе­ре­да­че слова про­изо­шла ошиб­ка не более чем в одной по­зи­ции, то можно сде­лать обос­но­ван­ное пред­по­ло­же­ние о том, какая буква пе­ре­да­ва­лась. (Го­во­рят, что «код ис­прав­ля­ет одну ошиб­ку».) На­при­мер, если по­лу­че­но ко­до­вое слово 10110, счи­та­ет­ся, что пе­ре­да­ва­лась буква Б. (От­ли­чие от ко­до­во­го слова для Б толь­ко в одной по­зи­ции, для осталь­ных ко­до­вых слов от­ли­чий боль­ше.) Если при­ня­тое ко­до­вое слово от­ли­ча­ет­ся от ко­до­вых слов для букв А, Б, В более чем в одной по­зи­ции, то счи­та­ет­ся, что про­изо­шла ошиб­ка (она обо­зна­ча­ет­ся ‘х’).

По­лу­че­но со­об­ще­ние 11000 11101 10001 11111. Де­ко­ди­руй­те это со­об­ще­ние — вы­бе­ри­те пра­виль­ный ва­ри­ант.

1) АххБ

2) АВхБ

3) хххх

4) АВББ

Решение:

Де­ко­ди­ру­ем каж­дое слово со­об­ще­ния. Пер­вое слово: 11000 от­ли­ча­ет­ся от буквы А толь­ко одной по­зи­ци­ей. Вто­рое слово: 11101 от­ли­ча­ет­ся от буквы В толь­ко одной по­зи­ци­ей. Тре­тье слово: 10001 от­ли­ча­ет­ся от любой буквы более чем одной по­зи­ци­ей. Четвёртое слово: 11111 от­ли­ча­ет­ся от буквы Б толь­ко одной по­зи­ци­ей.

Таким об­ра­зом, ответ: АВхБ.

Ответ: 2

Однозначное кодирование

Пример 5.

Для пе­ре­да­чи по ка­на­лу связи со­об­ще­ния, со­сто­я­ще­го толь­ко из букв А, Б, В, Г, ре­ши­ли ис­поль­зо­вать не­рав­но­мер­ный по длине код: A=1, Б=01, В=001. Как нужно за­ко­ди­ро­вать букву Г, чтобы длина кода была ми­ни­маль­ной и до­пус­ка­лось од­но­знач­ное раз­би­е­ние ко­ди­ро­ван­но­го со­об­ще­ния на буквы?

1) 0001

2) 000

3) 11

4) 101

Решение:

Для анализа соблюдения условия однозначного декодирования (условия Фано) изобразим коды в виде дерева. Тогда однозначность выполняется, если каждая буква является листом дерева:

Видим, что ближайший от корня дерева свободный лист (т.е. код с минимальной длиной) имеет код 000.

Ответ: 2

Пример 6.

Для ко­ди­ро­ва­ния не­ко­то­рой по­сле­до­ва­тель­но­сти, со­сто­я­щей из букв У, Ч, Е, Н, И и К, ис­поль­зу­ет­ся не­рав­но­мер­ный дво­ич­ный пре­фикс­ный код. Вот этот код: У — 000, Ч — 001, Е — 010, Н — 100, И — 011, К — 11. Можно ли со­кра­тить для одной из букв длину ко­до­во­го слова так, чтобы код по-преж­не­му остал­ся пре­фикс­ным? Коды осталь­ных букв ме­нять­ся не долж­ны.

Вы­бе­ри­те пра­виль­ный ва­ри­ант от­ве­та.

При­ме­ча­ние. Пре­фикс­ный код — это код, в ко­то­ром ни одно ко­до­вое слово не яв­ля­ет­ся на­ча­лом дру­го­го; такие коды поз­во­ля­ют од­но­знач­но де­ко­ди­ро­вать по­лу­чен­ную дво­ич­ную по­сле­до­ва­тель­ность.

1) ко­до­вое слово для буквы Е можно со­кра­тить до 01

2) ко­до­вое слово для буквы К можно со­кра­тить до 1

3) ко­до­вое слово для буквы Н можно со­кра­тить до 10

4) это не­воз­мож­но

Решение:

Для анализа соблюдения условия однозначного декодирования (условия Фано) изобразим коды в виде дерева. Тогда однозначность выполняется, если каждая буква является листом дерева:

Легко заметить, что если букву Н перенести в вершину 10, она останется листом. Т.е. ко­до­вое слово для буквы Н можно со­кра­тить до 10.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

Ответ: 3

Задачи ЕГЭ. Кодирование текстовой информации

Задача 1

Считая, что каждый символ кодируется одним байтом, оцените объем следующего предложения (в битах) в кодировке ASCII: http://www.fipi.ru В ответе укажите только число.

Задача 2

В кодировке КОИ-8 каждый символ кодируется 8 битами. Определите информационный объем (в байтах) следующего предложения: Mail.ru – почтовый сервер. В ответе укажите только число.

Задача 3

Каждый символ в Unicode закодирован двухбайтовым словом. Определите информационный объем (в битах) следующей фразы А.П. Чехова в этой кодировке: Что непонятно, то и чудо. В ответе укажите только число.

Задача 4

В текстовом редакторе включена кодировка текста КОИ-8 (1 байт на 1 символ). Мальчик набрал несколько слов. Сколько символов набрано в редакторе, если общий объем информации, набранный мальчиком, составил 592 бита?

Задача 5

Информационный объем предложения Кашу маслом не испортишь. составляет 50 байт. Определите, сколькими битами кодируется один символ. В ответе укажите только число.

Задача 6

Во сколько раз уменьшится информационный объем страницы текста (текст не содержит управляющих символов форматирования) при его преобразовании из кодировки Unicode (таблица кодировки содержит 65 536 символов) в кодировку Windows (таблица кодировки содержит 256 символов)? В ответе укажите только число.

Задача 7

Используется кодовая таблица CP1251 (Windows Cyrillic). Сколько килобайт будет занимать файл в простом текстовом формате (plain text), если в тексте 200 страниц, на странице 32 строки, а в строке в среднем 48 символов? В ответе укажите только число.

Задача 8

Система оптического распознавания символов позволяет преобразовывать отсканированные изображения страниц документа в текстовый формат со скоростью 4 страницы в минуту и использует алфавит мощностью 65 536 символов. Какое количество информации (в килобайтах) будет нести текстовый документ, каждая страница которого содержит 40 строк по 50 символов, после 10 минут работы приложения? В ответе укажите только число.

Задача 9

Сообщение на греческом языке, содержащее 150 символов, было записано в 16-битном коде Unicode. Каков информационный объем сообщения в байтах? В ответе укажите только число.

Задача 10

Автоматическое устройство осуществило автоматическую перекодировку информационного сообщения на русском языке из 16-битного представления Unicode в 8-битную кодировку КОИ-8. До перекодировки информационный объем сообщения составлял 30 байт. Определите информационный объем сообщения (в битах) после перекодировки. В ответе укажите только число.

Задачи ЕГЭ. Кодирование текстовой информации.

Задача 1

Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке, первоначально записанного в 16-битном коде Unicode, в 8-битную кодировку КОИ-8. При этом информационное сообщение уменьшилось на 640 бит. Какова длина сообщения в символах?

Задача 2

Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке длиной в 50 символов, первоначально записанного в 2-байтном коде Unicode, в 8-битную кодировку КОИ-8. На сколько бит уменьшилась длина сообщения? В ответе запишите только число.

Задача 3

Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке длиной в 55 символов, первоначально записанного в 2-байтном коде Unicode, в 8-битную кодировку КОИ-8. На сколько бит уменьшилась длина сообщения? В ответе запишите только число.

Задача 4

Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке длиной в 100 символов, первоначально записанного в 2-байтном коде Unicode, в 8-битную кодировку КОИ-8. На сколько бит уменьшилась длина сообщения? В ответе запишите только число.

Задача 5

Сообщение на русском языке первоначально было записано в 16-битном коде Unicode. При его перекодировке в 8-битную кодировку КОИ-8 информационное сообщение уменьшилось на 80 бит. Сколько символов содержит сообщение?

Задача 6

Сообщение на русском языке первоначально было записано в 16-битном коде Unicode. При его перекодировке в 8-битную кодировку КОИ-8 информационное сообщение уменьшилось на 320 бит. Сколько символов содержит сообщение?

Задача 7

Текстовый документ, состоящий из 10240 символов, хранился в 8-битной кодировке КОИ-8. Этот документ был преобразован в 16-битную кодировку Unicode. Укажите, какое дополнительное количество Кбайт потребуется для хранения документа. В ответе запишите только число.

Задача 8

Текстовый документ, состоящий из 11264 символов, хранился в 8-битной кодировке КОИ-8. Этот документ был преобразован в 16-битную кодировку Unicode. Укажите, какое дополнительное количество Кбайт потребуется для хранения документа. В ответе запишите только число.

Задача 9

Сообщение на русском языке первоначально было записано в 16-битном коде Unicode. Автоматическое устройство осуществило его перекодировку в 8-битную кодировку Windows 1251. При этом информационное сообщение уменьшилось на 320 байт. Определите длину сообщения в символах.

Задача 10

Пользователь электронного почтового ящика написал письмо на русском языке, выбрав кодировку Unicode. Но потом он решил использовать 8-битную кодировку КОИ-8. При этом информационный объем его письма уменьшился на 2 Кбайта. Какова длина сообщения в символах?

Задачи ЕГЭ. Кодирование графической информации

Задача 1

Черно-белое (без градаций серого цвета) растровое графическое изображение имеет размер 10х10 точек. Какой объем памяти в битах займет это изображение? В ответе запишите только число.

Задача 2

Черно-белое (без градаций серого цвета) растровое графическое изображение имеет размер 20х20 точек. Какой объем памяти в байтах займет это изображение? В ответе запишите только число.

Задача 3

Цветное (с палитрой из 256 цветов) растровое графическое изображение имеет размер 10х10 точек. Какой объем памяти в битах займет это изображение? В ответе запишите только число.

Задача 4

В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 65 536 до 16. Во сколько раз уменьшился информационный объем графического файла?

Задача 5

В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 1024 до 32. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?

Задача 6

Для хранения растрового изображения размером 32×32 пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения? В ответе запишите только число.

Задача 7

Для хранения растрового изображения размером 64×64 пикселя отвели 3 килобайта памяти. Каково максимально возможное количество цветов в палитре изображения? В ответе запишите только число.

Задача 8

Какой объем памяти в килобайтах необходимо выделить под хранение растрового изображения размером 240×192 пикселей, если в палитре изображения 65 тысяч цветов? В ответе запишите только число.

Задача 9

Разрешение экрана монитора 1024х768 точек, глубина цвета – 16 бит. Каков необходимый объем видеопамяти (в мегабайтах) для данного графического режима? В ответе запишите только число.

Задача 10

Какой объем памяти в килобайтах необходимо выделить под хранение растрового изображения размером 640×480 пикселей, если в палитре изображения 16 миллионов цветов? В ответе запишите только число.

Задачи ЕГЭ. Кодирование звуковой информации.

Задача 1

Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала с использованием 65 536 уровней интенсивности сигнала (качество звучания аудио-CD), а затем – с использованием 256 уровней интенсивности сигнала (качество звучания радиотрансляции). Во сколько раз различаются информационные объемы оцифрованных звуковых сигналов? В ответе запишите только число.

Задача 2

Производится двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и 24-битным разрешением. Запись длится 8 минут, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какая из приведенных ниже величин наиболее близка к размеру полученного файла?

Задача 3

Двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и 24-битным разрешением велась в течение 5 минут. Сжатие данных не производилось. Какая из приведенных ниже величин наиболее близка к размеру полученного файла?

Задача 4

Двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 32 кГц и 24-битным разрешением велась в течение 5 минут. Сжатие данных не производилось. Какая из приведенных ниже величин наиболее близка к размеру полученного файла?

Задача 5

Проводилась одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 32 кГц и 32-битным разрешением. В результате был получен файл размером 20 Мбайт, сжатие данных не производилось. Какая из приведенных ниже величин наиболее близка к времени, в течение которого проводилась запись?

Задача 6

Проводилась одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 32 кГц и 32-битным разрешением. В результате был получен файл размером 40 Мбайт, сжатие данных не производилось. Какая из приведенных ниже величин наиболее близка к времени, в течение которого проводилась запись?

Задача 7

Производилась двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и 24-битным разрешением. В результате был получен файл размером 30 Мбайт, сжатие данных не производилось. Какая из приведенных ниже величин наиболее близка к времени, в течение которого производилась запись?

Задача 8

Двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и 24-битным разрешением велась в течение 10 минут. Сжатие данных не производится. Какая из приведенных ниже величин наиболее близка к размеру полученного файла?

Задача 9

Пользователю необходимо записать цифровой аудиофайл (моно) длительностью 1 минута и разрешением 16 бит. Какой должна быть частота дискретизации, если в распоряжении пользователя есть 2,6 Мбайт памяти?

Задача 10

Цифровой аудиофайл (моно) имеет продолжительность звучания 1 минута. При этом он занимает 2,52 Мбайт. С какой частотой дискретизации записан звук, если разрядность звуковой платы 8 бит?

Контрольная работа. Вариант 1

Задача 1

Фразу на русском языке закодировали 16-битным кодом Unicode:

«Не стыдно чего-нибудь не знать, но стыдно не хотеть учиться» (Сократ)

Каков информационный объем этой фразы (взятой в кавычки) в байтах. В ответе запишите только число.

Задача 2

Текстовый документ, состоящий из 20480 символов, хранился в 8-битной кодировке КОИ-8. Этот документ был преобразован в 16-битную кодировку Unicode. Укажите, какое дополнительное количество Кбайт потребуется для хранения документа. В ответе запишите только число.

Задача 3

Какой объем памяти в килобайтах необходимо выделить под хранение растрового изображения размером 128×128 пикселей, если в палитре изображения 64 цвета? В ответе запишите только число.

Задача 4

Для хранения растрового изображения размером 160×128 пикселей отвели 5 килобайт памяти. Каково максимально возможное количество цветов в палитре изображения? В ответе запишите только число.

Задача 5

Цифровой аудиофайл (моно) занимает 2,7 Мбайт памяти, разрешение 16 бит. С какой частотой дискретизации записан звук, если длительность звучания 1 минута?

Контрольная работа. Вариант 2

Задача 1

Каждый символ в Unicode закодирован двухбайтным словом. Оцените информационный объем следующего предложения в байтах.

«Вкладка – раздел (страница) диалогового окна»

В ответе запишите только число.

Задача 2

Некоторое сообщение первоначально было записано в 16-битном коде Unicode. При его перекодировке в 8-битную кодировку КОИ-8 информационное сообщение уменьшилось на 1040 бит. Укажите длину сообщения в символах. В ответе запишите только число.

Задача 3

Какой объем памяти в килобайтах необходимо выделить под хранение растрового изображения размером 128×128 пикселей, если в палитре изображения 256 цветов? В ответе запишите только число.

Задача 4

Для хранения растрового изображения размером 64×64 пикселей отвели 3 килобайта памяти. Каково максимально возможное количество цветов в палитре изображения? В ответе запишите только число.

Задача 5

Объем свободной памяти на диске 10,1 Мбайт, разрядность звуковой платы – 16 бит. Какой может быть продолжительность звучания аудиофайла (стерео), записанного с частотой дискретизации 44,1 кГц?

Ответы к задачам ЕГЭ:

Информация и ее кодирование

Различные подходы к определению понятия «информация». Виды информационных

процессов. Информационный аспект в деятельности человека

Информация (лат. informatio — разъяснение, изложение, набор сведений) — базовое понятие в информатике, которому нельзя дать строгого определения, а можно только пояснить:

• информация — это новые факты, новые знания;
• информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, которые повышают уровень осведомленности человека;
• информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, которые уменьшают степень неопределенности знаний об этих объектах или явлениях при принятии определенных решений.

Понятие «информация» является общенаучным, т. е. используется в различных науках: физике, биологии, кибернетике, информатике и др. При этом в каждой науке данное понятие связано с различными системами понятий. Так, в физике информация рассматривается как антиэнтропия (мера упорядоченности и сложности системы). В биологии понятие «информация» связывается с целесообразным поведением живых организмов, а также с исследованиями механизмов наследственности. В кибернетике понятие «информация» связано с процессами управления в сложных системах.

Основными социально значимыми свойствами информации являются:

• полезность;
• доступность (понятность);
• актуальность;
• полнота;
• достоверность;
• адекватность.

В человеческом обществе непрерывно протекают информационные процессы: люди воспринимают информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, осмысливают ее и принимают определенные решения, которые, воплощаясь в реальные действия, воздействуют на окружающий мир.

Информационный процесс — это процесс сбора (приема), передачи (обмена), хранения, обработки (преобразования) информации.

Сбор информации — это процесс поиска и отбора необходимых сообщений из разных источников (работа со специальной литературой, справочниками; проведение экспериментов; наблюдения; опрос, анкетирование; поиск в информационно-справочных сетях и системах и т. д.).

Передача информации — это процесс перемещения сообщений от источника к приемнику по каналу передачи. Информация передается в форме сигналов — звуковых, световых, ультразвуковых, электрических, текстовых, графических и др. Каналами передачи могут быть воздушное пространство, электрические и оптоволоконные кабели, отдельные люди, нервные клетки человека и т. д.

Хранение информации — это процесс фиксирования сообщений на материальном носителе. Сейчас для хранения информации используются бумага, деревянные, тканевые, металлические и другие поверхности, кино- и фотопленки, магнитные ленты, магнитные и лазерные диски, флэш-карты и др.

Обработка информации — это процесс получения новых сообщений из имеющихся. Обработка информации является одним из основных способов увеличения ее количества. В результате обработки из сообщения одного вида можно получить сообщения других видов.

Защита информации — это процесс создания условий, которые не допускают случайной потери, повреждения, изменения информации или несанкционированного доступа к ней. Способами защиты информации являются создание ее резервных копий, хранение в защищенном помещении, предоставление пользователям соответствующих прав доступа к информации, шифрование сообщений и др.

Язык как способ представления и передачи информации

Для того чтобы сохранить информацию и передать ее, с давних времен использовались знаки.

В зависимости от способа восприятия знаки делятся на:

• зрительные (буквы и цифры, математические знаки, музыкальные ноты, дорожные знаки и др.);
• слуховые (устная речь, звонки, сирены, гудки и др.);
• осязательные (азбука Брайля для слепых, жесты-касания и др.);
• обонятельные;
• вкусовые.

Для долговременного хранения знаки записывают на носители информации.

Для передачи информации используются знаки в виде сигналов (световые сигналы светофора, звуковой сигнал школьного звонка и т. д.).

По способу связи между формой и значением знаки делятся на:

• иконические — их форма похожа на отображаемый объект (например, значок папки «Мой компьютер» на «Рабочем столе» компьютера);
• символы — связь между их формой и значением устанавливается по общепринятому соглашению (например, буквы, математические символы ∫, ≤, ⊆, ∞; символы химических элементов).

Для представления информации используются знаковые системы, которые называются языками. Основу любого языка составляет алфавит — набор символов, из которых формируется сообщение, и набор правил выполнения операций над символами.

Языки делятся на:

• естественные (разговорные) — русский, английский, немецкий и др.;
• формальные — встречающиеся в специальных областях человеческой деятельности (например, язык алгебры, языки программирования, электрических схем и др.)

Системы счисления также можно рассматривать как формальные языки. Так, десятичная система счисления — это язык, алфавит которого состоит из десяти цифр 0..9, двоичная система счисления — язык, алфавит которого состоит из двух цифр — 0 и 1.

Методы измерения количества информации: вероятностный и алфавитный

Единицей измерения количества информации является бит. 1 бит — это количество информации, содержащейся в сообщении, которое вдвое уменьшает неопределенность знаний о чем-либо.

Связь между количеством возможных событий N и количеством информации I определяется формулой Хартли:

N = 2^I.

Например, пусть шарик находится в одной из четырех коробок. Таким образом, имеется четыре равновероятных события (N = 4). Тогда по формуле Хартли 4 = 2^I. Отсюда I = 2. То есть сообщение о том, в какой именно коробке находится шарик, содержит 2 бита информации.

Алфавитный подход

При алфавитном подходе к определению количества информации отвлекаются от содержания (смысла) информации и рассматривают ее как последовательность знаков определенной знаковой системы. Набор символов языка (алфавит) можно рассматривать как различные возможные события. Тогда, если считать, что появление символов в сообщении равновероятно, по формуле Хартли можно рассчитать, какое количество информации несет каждый символ:

I = log₂ N.

Например, в русском языке 32 буквы (буква ё обычно не используется), т. е. количество событий будет равно 32. Тогда информационный объем одного символа будет равен:

I = log₂ 32 = 5 битов.

Если N не является целой степенью 2, то число log₂N не является целым числом, и для I надо выполнять округление в большую сторону. При решении задач в таком случае I можно найти как log₂N’, где N′ — ближайшая к N степень двойки — такая, что N′ > N.

Например, в английском языке 26 букв. Информационный объем одного символа можно найти так:

N = 26; N’ = 32; I = log₂N’ = log₂(2⁵) = 5 битов.

Если количество символов алфавита равно N, а количество символов в записи сообщения равно М, то информационный объем данного сообщения вычисляется по формуле:

I = M · log₂N.

Примеры решения задач

Пример 1. Световое табло состоит из лампочек, каждая из которых может находиться в одном из двух состояний («включено» или «выключено»). Какое наименьшее количество лампочек должно находиться на табло, чтобы с его помощью можно было передать 50 различных сигналов?

Решение. С помощью n лампочек, каждая из которых может находиться в одном из двух состояний, можно закодировать 2ⁿ сигналов. 2⁵ < 50 < 2⁶, поэтому пяти лампочек недостаточно, а шести хватит.

Ответ: 6.

Пример 2. Метеорологическая станция ведет наблюдения за влажностью воздуха. Результатом одного измерения является целое число от 0 до 100, которое записывается при помощи минимально возможного количества битов. Станция сделала 80 измерений. Определите информационный объем результатов наблюдений.

Решение. В данном случае алфавитом является множество целых чисел от 0 до 100. Всего таких значений 101. Поэтому информационный объем результатов одного измерения I = log₂101. Это значение не будет целочисленным. Заменим число 101 ближайшей к нему степенью двойки, большей 101. Это число 128 = 27. Принимаем для одного измерения I = log₂128 = 7 битов. Для 80 измерений общий информационный объем равен:

80 · 7 = 560 битов = 70 байтов.

Ответ: 70 байтов.

Вероятностный подход

Вероятностный подход к измерению количества информации применяют, когда возможные события имеют различные вероятности реализации. В этом случае количество информации определяют по формуле Шеннона:

$I=-∑↙{i=1}↖{N}p_ilog_2p_i$,

где $I$ — количество информации;

$N$ — количество возможных событий;

$p_i$ — вероятность $i$-го события.

Например, пусть при бросании несимметричной четырехгранной пирамидки вероятности отдельных событий будут равны:

$p_1={1}/{2}, p_2={1}/{4}, p_3={1}/{8}, p_4={1}/{8}$.

Тогда количество информации, которое будет получено после реализации одного из них, можно вычислить по формуле Шеннона:

$I=-({1}/{2}·log_2{1}/{2}+{1}/{4}·log_2{1}/{4}+{1}/{8}·log_2{1}/{8}+{1}/{8}·log_2{1}/{8})={14}/{8}$ битов $= 1.75 $бита.

Единицы измерения количества информации

Наименьшей единицей информации является бит (англ. binary digit (bit) — двоичная единица информации).

Бит — это количество информации, необходимое для однозначного определения одного из двух равновероятных событий. Например, один бит информации получает человек, когда он узнает, опаздывает с прибытием нужный ему поезд или нет, был ночью мороз или нет, присутствует на лекции студент Иванов или нет и т. д.

В информатике принято рассматривать последовательности длиной 8 битов. Такая последовательность называется байтом.

Производные единицы измерения количества информации:

1 байт = 8 битов

1 килобайт (Кб) = 1024 байта = 2¹⁰ байтов

1 мегабайт (Мб) = 1024 килобайта = 2²⁰ байтов

1 гигабайт (Гб) = 1024 мегабайта = 2³⁰ байтов

1 терабайт (Тб) = 1024 гигабайта = 2⁴⁰ байтов

Процесс передачи информации. Виды и свойства источников и приемников информации. Сигнал, кодирование и декодирование, причины искажения информации при передаче

Информация передается в виде сообщений от некоторого источника информации к ее приемнику посредством канала связи между ними.

В качестве источника информации может выступать живое существо или техническое устройство. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал.

Сигнал — это материально-энергетическая форма представления информации. Другими словами, сигнал — это переносчик информации, один или несколько параметров которого, изменяясь, отображают сообщение. Сигналы могут быть аналоговыми (непрерывными) или дискретными (импульсными).

Сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.

Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.

Примеры решения задач

Пример 1. Для кодирования букв А, З, Р, О используются двухразрядные двоичные числа 00, 01, 10, 11 соответственно. Этим способом закодировали слово РОЗА и результат записали шестнадцатеричным кодом. Указать полученное число.

Решение. Запишем последовательность кодов для каждого символа слова РОЗА: 10 11 01 00. Если рассматривать полученную последовательность как двоичное число, то в шестнадцатеричном коде оно будет равно: 1011 0100₂ = В4₁₆.

Ответ: В4₁₆.

Скорость передачи информации и пропускная способность канала связи

Прием/передача информации может происходить с разной скоростью. Количество информации, передаваемое за единицу времени, есть скорость передачи информации, или скорость информационного потока.

Скорость выражается в битах в секунду (бит/с) и кратных им Кбит/с и Мбит/с, а также в байтах в секунду (байт/с) и кратных им Кбайт/с и Мбайт/с.

Максимальная скорость передачи информации по каналу связи называется пропускной способностью канала.

Примеры решения задач

Пример 1. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 256000 бит/с. Передача файла через данное соединение заняла 3 мин. Определите размер файла в килобайтах.

Решение. Размер файла можно вычислить, если умножить скорость передачи информации на время передачи. Выразим время в секундах: 3 мин = 3 ⋅ 60 = 180 с. Выразим скорость в килобайтах в секунду: 256000 бит/с = 256000 : 8 : 1024 Кбайт/с. При вычислении размера файла для упрощения расчетов выделим степени двойки:

Размер файла = (256000 : 8 : 1024) ⋅ (3 ⋅ 60) = (2⁸ ⋅ 10³ : 2³ : 2¹⁰) ⋅ (3 ⋅ 15 ⋅ 2²) = (2⁸ ⋅ 125 ⋅ 2³ : 2³ : 2¹⁰) ⋅ (3 ⋅ 15 ⋅ 2²) = 125 ⋅ 45 = 5625 Кбайт.

Ответ: 5625 Кбайт.

Технология обработки графической и звуковой информации

Растровая графика. Растровые графические объекты и операции над ними

Растровые графические изображения формируются в процессе сканирования рисунков и фотографий, а также при использовании цифровых фото- и видеокамер. С помощью графического редактора можно создать растровое графическое изображение непосредственно на компьютере.

Растровое графическое изображение состоит из отдельных точек — пикселей, образующих строки и столбцы. Основные свойства пикселя — расположение и цвет. Значения свойств кодируются двоичным кодом и сохраняются в видеопамяти компьютера.

Качество изображения на экране монитора зависит от пространственного разрешения и глубины цвета.

Пространственное разрешение определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке. Глубина цвета измеряется в битах на точку и определяет количество цветов, в которые могут быть окрашены точки изображения. Чем больше пространственное разрешение и глубина цвета, тем выше качество изображения и тем больше объем его файла. В операционных системах предусмотрена возможность выбора необходимого пользователю и технически возможного графического режима.

Растровые изображения чувствительны к масштабированию. При уменьшении изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется четкость мелких деталей изображения. При его увеличении увеличивается размер каждой точки и появляется ступенчатый эффект (пикселизация изображения).

Для графических изображений могут использоваться различные палитры (наборы) цветов. Количество цветов N в палитре и количество информации I, необходимое для кодирования цвета каждой точки, связаны соотношением N = 2^I.

Например, для черно-белого изображения палитра состоит из двух цветов. Тогда с помощью этой формулы можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать цвет каждой точки: 2 = 2^I ⇒ 2¹ = 2^I ⇒ I = 1 бит.

Информационный объем IП требуемой видеопамяти рассчитывается по формуле Iп = I · X · Y,

где I — глубина цвета в битах на точку,

Х — количество точек изображения по горизонтали,

Y — количество точек изображения по вертикали.

Цветовые модели

Для кодирования цветов изображения в компьютере используются цветовые модели. Цветовая модель (система цветопередачи) — это способ представления различных цветов спектра в виде набора числовых характеристик определенных базовых компонентов.

Цветовая модель RGB. С экрана монитора человеческий глаз воспринимает цвет как сумму излучения трех базовых цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Эти цвета называются основными. Цвета палитры RGB формируются путем сложения базовых цветов, имеющих различную интенсивность. Цвет Color в палитре можно определить с помощью формулы Color = R + G + B.

Если все базовые цвета имеют максимальную интенсивность, получается белый цвет, если минимальную — черный. Серый цвет — промежуточный между черным и белым. В нем есть все цветовые составляющие, но они одинаковы и нейтрализуют друг друга. Красный цвет получается при максимальной интенсивности красного и минимальной интенсивности зеленого и синего цветов. Аналогично, зеленый и синий цвета получаются при максимальной интенсивности соответствующего базового цвета и минимальной интенсивности остальных цветов. При глубине цвета в 24 бита (трехбайтная кодировка) значение интенсивности каждого базового компонента задается целым десятичным числом от 0 до 255 или двоичным числом от 00000000 до 11111111. В этом случае красный цвет, например, будет закодирован последовательностью 255 0 0 (или 11111111 00000000 00000000); белый — 255 255 255 (11111111 11111111 11111111); желтый — 255 255 0 (или 11111111 11111111 00000000); голубой — 0 255 255 (или 00000000 11111111 11111111); черный — 0 0 0 (или 00000000 00000000 00000000). Последовательности 127 0 0 и 235 0 0 будут означать оттенки красного цвета, но в первом случае цвет будет более темный. Данная цветовая модель используется для компьютерных изображений, предназначенных для просмотра на экране монитора или телевизора.

Цветовая модель CMYK. Палитра цветов формируется путем наложения базовых цветов: голубого (Cyan), пурпурного (Magenta), желтого (Yellow) и черного (Black). Доля каждого базового компонента задается в процентах (целым числом от 0 до 100). Цвет Color в палитре можно определить с помощью формулы Color = C + M + Y.

Голубой, пурпурный и желтый цвета называются дополнительными, т. к. они дополняют основные цвета до белого: голубой дополняет красный, пурпурный — зеленый, а желтый — синий.

Данная палитра используется при печати изображений на принтере и основана на восприятии отражаемого света. Изображение на бумаге человек воспринимает в отраженном свете. Если на бумагу краски не нанесены, то падающий белый свет полностью отражается, и мы видим белый лист бумаги (White = (C = 0, M = 0, Y = 0)). Если краски нанесены, то они поглощают определенные цвета. Цвета в палитре формируются путем вычитания из белого цвета определенных цветов. Например, нанесенная на бумагу голубая краска поглощает красный свет и отражает зеленый и синий (Cyan = W – R = G + B); желтая краска поглощает синий свет и отражает красный и зеленый (Yellow = W – B = G + R).

Цветовая модель HSB. Палитра цветов формируется путем установки значений трех базовых компонентов: оттенка (Hue), насыщенности (Saturation) и яркости (Brightness). Оттенок Н определяет цвет в спектре и задается целым числом от 0 до 360 (0 — красный цвет, 360 — фиолетовый). Насыщенность S характеризует долю белого цвета, добавленного к выбранному оттенку, и задается в процентах от 0 до 100. При минимальной насыщенности какой-либо оттенок цвета становится серым. Яркость В определяется примесью черного цвета к выбранному оттенку и задается в процентах от 0 до 100. Любой оттенок при минимальной яркости становится черным. Эту модель используют художники при создании компьютерных изображений, моделируя нужный цвет на «виртуальном мольберте» графического редактора.

Форматы растровых графических файлов

При сохранении графического изображения на внешнем носителе могут использоваться различные способы упорядочивания данных в файле, каждый из которых определяет формат (тип) графического файла.

За счет большого количества пикселей в изображении и соответственно большого количества данных, которые надо сохранять, размеры файлов растровых изображений достаточно велики. Поэтому для растровых графических файлов применяется сжатие. Алгоритм сжатия включается непосредственно в формат графического файла.

BMP (Bit MaP image) — универсальный формат растровых графических файлов. Изображение в этом формате сохраняется попиксельно, без сжатия. Стандартное расширение имени файла — bmp. Этот формат поддерживается многими графическими редакторами и рекомендуется для хранения и обмена данными с другими приложениями.

JPEG (Joint Photographic Expert Group) — использует эффективные алгоритмы сжатия данных, которые значительно уменьшают размеры файлов. Но это достигается за счет необратимой потери части данных и ухудшения качества изображения. Стандартные расширения имени файла — jpg или jpeg. Данный формат целесообразно использовать для хранения многоцветных изображений с плавными переходами между цветами, где потеря качества малозаметна. Формат поддерживается приложениями для различных операционных систем и часто используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

GIF (Graphics Interchange Format) — самый «плотный» из графических форматов, не имеющих потери информации. Файлы этого формата имеют расширение gif. В этом формате хранятся и передаются малоцветные (до 256 цветов) изображения, например рисованные иллюстрации. У этого формата есть интересные особенности, позволяющие создавать необычные эффекты: прозрачность фона и анимацию изображения.

TIFF (Tagged Image File Format) — формат, поддерживаемый всеми основными графическими редакторами, включает в себя алгоритм сжатия без потерь информации. Файлы этого формата имеют расширение tif. Они сохраняют изображения с высоким качеством, поэтому широко используются в полиграфии. Формат обеспечивает не очень большую степень сжатия, но дает возможность сохранять в одном файле дополнительную информацию в невидимых вспомогательных слоях — каналах (например, наложение аннотаций и примечаний на рисунок).

PNG (Portable Network Graphic) — формат, аналогичный формату GIF, но позволяет использовать значительно больше цветов в изображении. Стандартное расширение имени файла — png.

Существуют и другие форматы растровых файлов, такие как PCX, IFF, LBM, IMG, MAC, MSP, PGL.

Среди всего разнообразия форматов нет идеального, удовлетворяющего всем требованиям пользователя. Поэтому графические редакторы предоставляют пользователю возможность самостоятельно выбирать формат графического файла в зависимости от целей работы с ним и последующего использования.

Графические редакторы

Для создания, редактирования и просмотра графических изображений используются специальные программы — графические редакторы.

С помощью растровых графических редакторов можно обрабатывать цифровые фотографии и отсканированные изображения, повышая при этом их качество путем изменения яркости, контрастности, цветовой палитры, а также удаления дефектов изображения. Кроме того, растровые графические редакторы позволяют создавать новые изображения и применять к ним различные эффекты преобразования. Необходимо помнить, что после окончания рисования нарисованный объект перестает существовать как самостоятельный элемент и становится лишь группой пикселей на рисунке.

Существуют простые растровые графические редакторы, например Paint — стандартное приложение операционной системы Windows, и мощные графические системы, например Adobe Photoshop. Основные возможности растровых графических редакторов:

• cоздание изображения:

— определение области рисования (размер, поля, ориентация холста);

— рисование стандартных графических примитивов (линии, прямоугольники, многоугольники, овалы);

— рисование традиционными методами с помощью инструментов рисования, таких как карандаш, кисть, распылитель, заливка, ластик;

— добавление текста и его форматирование;

— управление цветом: выбор цвета из стандартной и расширенной палитры, копирование цвета, определение цвета пикселя;

• редактирование изображения:

— выделение области изображения для обработки специальными инструментами;

— копирование, перемещение, удаление выделенных областей изображения;

— геометрическое преобразование выделенных областей изображения: изменение размера, поворот, наклон, отражение.

Примеры решения задач

Пример 1. В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 65536 до 16. Как уменьшился его информационный объем?

Решение.

2^I1 = 65536; 2^I1 = 2¹⁶ ⇒ I1 = 16 .

2^I2 = 16; 2^I2 = 2⁴ ⇒ I2 = 4.

${I1}/{I2}= {16}/{4} = 4$.

Ответ: информационный объем уменьшился в 4 раза.

Пример 2. Черно-белое растровое графическое изображение имеет размер 10 $×$ 10 точек. Какой информационный объем имеет изображение?

Решение. В палитре 2 цвета, следовательно, глубина цвета I = 1 бит (2 = 2^I ; 2¹ = 2^I ⇒ I = 1).

Информационный объем I_П найдем по формуле: I_П = I · X · Y = 1 · 10 · 10 = 100 битов.

Ответ: 100 битов.

Пример 3. Растровое графическое изображение с палитрой из 256 цветов имеет размер 10 $×$ 10 точек. Какой информационный объем имеет изображение?

Решение. Найдем глубину цвета: 256 = 2^I; 28 = 2^I ⇒ I = 8 . Информационный объем I_П найдем по формуле: I_П = I ∙ X ∙ Y = 8 ∙ 10 ∙ 10 = 800 битов = 800 : 8 = 100 байтов.

Ответ: 100 байт.

Пример 4. Для хранения растрового изображения размером 64 $×$ 64 пикселя отвели 1,5 килобайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

Решение. По условию I_П =1,5 Кбайт или 1,5 · 2¹⁰ байт = 1,5 · 2¹⁰ · 8 бит.

X · Y = 64 · 64 = 2⁶ · 2⁶ = 2¹². Из формулы I_П = I · X · Y найдем глубину цвета I:

$I={I_П}/{X·Y}={1.5·2^{10}·8}/{2^{12}}=1.5·2^1=3$.

Из формулы N = 2^I найдем число цветов N: N = 2³ = 8 цветов.

Ответ: максимально возможное количество цветов в палитре — 8.

Пример 5. Каков минимальный объем памяти, достаточный для хранения любого растрового изображения размером 256 × 256 пикселей, если в изображении используется палитра из 216 цветов? (Саму палитру хранить не нужно).

Решение. Из формулы N = 2^I найдем глубину цвета I: 2¹⁶ = 2^I; I = 16. Тогда объем памяти I_П = I · X · Y = 16 · 256 · 256 = 2⁴ · 2⁸ · 2⁸ = 2²⁰ бита = 2²⁰ : 8 = 2¹⁷ байта = 2⁷ Кбайтт.

Ответ: 2⁷ Кбайт = 128 Кбайт.

Пример 6. Для кодирования цвета фона страницы Интернет используется атрибут bgcolor = » = «# XXXXXX » , где в кавычках задаются шестнадцатеричные значения интенсивности цветовых компонент в 24-битной RGB-модели. Какой цвет будет у страницы, заданной командой языка HTML < body bgcolor = «# FFFFFF » > ?

Решение. В 24-битной RGB-модели каждая цветовая составляющая (красная, зеленая, синяя) может принимать значение от 0 до 255 и кодируется одним байтом (двумя шестнадцатеричными цифрами). FF₁₆ = 255₁₀. Т. е. FF FF FF = 255 255 255 . Это означает, что все цветовые составляющие имеют максимальную интенсивность. В RGB-модели это соответствует белому цвету.

Ответ: белый цвет.

Векторная графика. Векторные графические объекты и операции над ними

В векторной графике основным элементом изображения является линия. В растровой графике тоже существует линия, но там она рассматривается как комбинация точек. Для каждой точки отводится одна или несколько ячеек памяти. Следовательно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.

Линия — это элементарный объект векторной графики. Простейшие объекты объединяются в более сложные. Например, объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб — либо как 12 связанных линий, либо как 6 связанных четырехугольников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой.

Как и все объекты, линии имеют свойства: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т. п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Незамкнутая линия имеет вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

Хотя объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, на экран все изображения все равно выводятся в виде точек. Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер.

Достоинства векторной графики:

• Небольшой информационный объем файлов. Достаточно сложные композиции, насчитывающие тысячи объектов, расходуют лишь десятки и сотни килобайтов.
• Легко решаются вопросы масштабирования. Если линии задана толщина, равная 0,15 мм, то, сколько бы мы ни увеличивали или ни уменьшали рисунок, эта линия все равно будет иметь только такую толщину, поскольку это одно из свойств объекта, жестко за ним закрепленное. Распечатав чертеж на большом или на малом листе бумаги, мы всегда получим линии одной и той же толщины. Это свойство векторной графики широко используется в картографии, в конструкторских системах автоматизированного проектирования (САПР) и в автоматизированных системах архитектурного проектирования. При увеличении рисунка можно более подробно рассмотреть сложный объект.

Программы, предназначенные для работы с векторными изображениями, называют векторными графическими редакторами. Их применяют в тех случаях, когда основным требованием к изображению является высокая точность формы. Такая задача возникает при разработке логотипов компаний, при художественном оформлении текста (например, журнальных заголовков или рекламных объявлений), а также во всех случаях, когда иллюстрация является чертежом, схемой или диаграммой, а не рисунком. Векторная графика также лежит в основе flash-анимации. Примеры редакторов: Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw.

Основные возможности векторных графических редакторов:

1) создание изображения:

• определение области рисования (размер, поля, ориентация холста);
• рисование стандартных графических примитивов (линий, прямоугольников, многоугольников, овалов);
• добавление текстовых областей и выносок;
• изменение видимости объектов путем изменения порядка размещения их слоев (каждый графический объект рисуется в своем слое, а весь рисунок состоит из множества слоев);
• градиентная заливка объектов;
• задание степени прозрачности объекта;

2) редактирование изображения:

• выделение отдельного объекта в рисунке или группы объектов;
• группировка нескольких объектов в один новый объект;
• выравнивание объектов с помощью сетки, которую можно настраивать;
• копирование, перемещение, удаление выделенных объектов;
• геометрическое преобразование выделенных объектов: изменение размера, поворот, наклон, отражение.

Форматы векторных графических файлов

Разнообразие форматов векторной графики значительно меньше, чем растровой графики, и практически каждый векторный редактор использует свой собственный формат сохранения данных.

WMF (Windows MetaFile) — универсальный формат векторных графических файлов для приложений Windows. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery. Возможные расширения файлов WMF, EMF, WMZ, EMZ:

CGM (Computer Graphic Metafile) — широко используется как стандартный формат векторных графических данных в сети Интернет.

EPS (Encapsulated PostScript) — формат, поддерживаемый программами для различных операционных систем. Рекомендуется для создания иллюстраций в настольных издательских системах.

CDR (CorelDRaw files) — оригинальный формат файлов векторного графического редактора CorelDraw. Изображение в файле может состоять из нескольких страниц. Формат позволяет сохранять не только векторную графику, но и текст и растровые изображения. Максимальный размер рисунка 45 × 45 м. Возможные расширения файлов CDR или CDТ.

AI (Adobe Illustrator files) — оригинальный формат файлов векторного графического редактора Adobe Illustrator. Сохраняет в файле только одну страницу, максимальный размер рисунка 3 × 3 м.

SVG (Scalable Vector Graphics) — универсальный формат двумерной графики. Позволяет сохранять в файле текст, графические изображения и анимацию. Файлы могут дополнительно сжиматься программами-архиваторами. Формат обрабатывается практически всеми векторными графическими редакторами. Широкое применение получил в инженерной графике и при разработке Web-сайтов.

В соответствии с контрольно-измерительными
материалами ЕГЭ по информатике и ИКТ (http://www.fipi.ru/)
проверка умений и знаний, связанных с
кодированием информации и определением
информационного объема сообщений,
осуществляется в следующих заданиях ЕГЭ:

Задание 1. Умение кодировать и
декодировать информацию (базовый уровень
сложности).

Задание 4. Знания о системах счисления
и двоичном представлении информации в памяти
компьютера (базовый уровень сложности).

Задание 9. Умение определять скорость
передачи информации при заданной пропускной
способности канала (базовый уровень сложности).

Задание 10. Анализ
последовательностей, системы счисления (базовый
уровень сложности).

Задание 13. Умение подсчитывать
информационный объем сообщения (повышенный
уровень сложности).

Задание 16. Знание позиционных систем
счисления (повышенный уровень сложности).

Рассмотрим, что же необходимо знать учащимся
для выполнения вышеперечисленных заданий ЕГЭ и
познакомимся с некоторыми способами решения
различных типов задач, связанных с кодированием
и декодированием информации различного вида, а
также с определением информационного объема
сообщений.

Задание 4. Знания о системах счисления и
двоичном представлении информации в памяти
компьютера

Числовая информация кодируется с помощью
систем счисления.

Учащимся необходимо знать:

• Правила перевода чисел из 10-ной системы
  счисления в другие позиционные системы
  счисления и обратно.
• Правила перевода чисел из двоичной системы
  счисления в 8-ую и 16-ую и обратно.
• Разрядные сетки для представления целых
  неотрицательных чисел и целых чисел со знаком
  (слайд 6 Приложение).
• Отрицательные целые числа хранятся в памяти
  компьютера в дополнительном коде.

Для получения дополнительного кода
отрицательного числа нужно сделать следующие
операции:

— перевести число в двоичную систему счисления;

— записать прямой код полученного двоичного
числа;

— записать обратный код, сделав инверсию всех
битов, кроме знакового разряда;

— к полученному обратному коду прибавить
единицу.

Рассмотрим решения задач 1 – 7, приведенные на
слайдах 8 – 14 (Приложение).

На слайдах 15, 16 приведен оптимальный набор
тренировочных задач для задания 4 ЕГЭ.

Задание 1. Умение кодировать и декодировать
информацию

Кодирование – это перевод информации с одного
языка на другой язык, с помощью другого алфавита.
Кодирование может быть равномерным и
неравномерным. При равномерном кодировании все
символы кодируются кодами равной длины. При
неравномерном кодировании разные символы могут
кодироваться кодами разной длины.

Учащимся необходимо знать:

• Закодированное сообщение можно однозначно
  декодировать с начала, если выполняется условие
  Фано: никакое кодовое слово не является началом
  другого кодового слова.
• Закодированное сообщение можно однозначно
  декодировать с конца, если выполняется обратное
  условие Фано: никакое кодовое слово не является
  окончанием другого кодового слова.

Условие Фано – это достаточное, но не
необходимое условие однозначного декодирования.

Рассмотрим решения задач 1 – 6, приведенные на
слайдах 19 – 25 (Приложение).

На слайдах 26 — 29 приведен оптимальный набор
тренировочных задач для задания 1 ЕГЭ.

Задание 13. Кодирование текстовой информации.
Кодировка ASCII. Основные кодировки кириллицы

Согласно алфавитному подходу к измерению
количества информации все символы кодируются
одинаковым числом бит. Чаще всего используют
кодировки, в которых на символ отводится 8 бит или
16 бит. При кодировании текста каждому символу
ставится в соответствие свой код.

Учащимся необходимо знать:

• Единицы измерения количества информации и
  соотношения между этими единицами (слайд 31 Приложение).
• Степени числа 2 и правила выполнения
  арифметических операций над числами со
  степенями (слайд 32 Приложение).
• Символы-цифры в кодовой таблице идут подряд в
  порядке возрастания, от “0” до “9”.
• Прописные латинские буквы в кодовой таблице
  идут подряд в алфавитном порядке от “A” до “Z”.
• Строчные латинские буквы в таблице кодировки
  идут подряд в алфавитном порядке, от “a” до “z”.

В большинстве кодовых таблиц русские буквы, как
прописные, так и строчные, также расположены по
алфавиту (за исключением буквы “Ё”).

Чтобы найти информационный объем текста (I_T),
нужно умножить количество символов в тексте (k) на
число бит, которые отводятся на один символ (I).

I_T = k • I

Число бит, которые отводятся на один символ (I),
вычисляется из формулы:

N = 2^I ,

где N – количество символов в алфавите.

Рассмотрим решения задач 1 – 6, приведенные на
слайдах 34 – 39 (Приложение).

На слайдах 40 — 42 приведен оптимальный набор
тренировочных задач на кодирование текстовой
информации.

Задание 10. Анализ последовательностей, системы
счисления

Учащимся необходимо знать:

• Правила перевода чисел из 10-ной системы
  счисления в другие позиционные системы
  счисления.
• Правила перевода чисел в 10-ую систему
  счисления из других позиционных систем
  счисления.

Формулу вычисления количества различных
последовательностей:

N = S^I ,

где N – количество различных
последовательностей,

S – количество различных символов используемых
в последовательности,

I – длина последовательности (количество
символов в последовательности).

Рассмотрим решения задач 1 – 4, приведенные на
слайдах 44 – 48 (Приложение).

На слайдах 49 — 51 приведен оптимальный набор
тренировочных задач для задания 10 ЕГЭ.

Задание 13. Умение подсчитывать информационный
объем сообщения

Учащимся необходимо знать:

• Если алфавит имеет мощность M, то количество
  возможных символьных цепочек длиной I равно N = M ^I
• Для двоичного кодирования получаем формулу: N =
  2 ^I

C помощью I бит можно закодировать N = 2 ^I
различных вариантов (чисел).

Чтобы найти информационный объем текста (I_T),
нужно умножить количество символов в тексте (k) на
число бит, которые отводятся на один символ (I):

I_T = k • I

Число бит, которые отводятся на один символ (I),
вычисляется из формулы: N = 2 ^I ,

где N – количество символов в алфавите.

По формуле Шеннона количество информации в
сообщении о произошедшем событии с номером i
равно

Ii = — log2 Pi ,

где Pi – вероятность этого события.

Рассмотрим решения задач 1 – 8, приведенные на
слайдах 54 – 61 (Приложение).

На слайдах 62 — 64 приведен оптимальный набор
тренировочных задач для задания 13 ЕГЭ.

Задание 16. Знание позиционных систем счисления

Учащимся необходимо знать:

• Принципы кодирования чисел в позиционных
  системах счисления.

Чтобы перевести число из системы счисления с
основанием N в десятичную систему, нужно умножить
значение каждой цифры числа на N в степени, равной
ее разряду. Например,

1 2 3 4 5_N = 1·N⁴ + 2·N³ + 3·N²
+ 4·N¹ + 5·N⁰

Последняя цифра записи числа в системе
счисления с основанием N – это остаток от деления
этого числа на N.

Две последние цифры – это остаток от деления
числа на N ², и т.д.

Число 2^N в двоичной системе записывается
как единица и N нулей.

Число 2^N-1 в двоичной системе записывается
как N единиц.

Число 2^N–2^K при K < N в двоичной
системе счисления записывается как N–K единиц и K
нулей.

Рассмотрим решения задач 1 – 4, приведенные на
слайдах 67 – 70 (Приложение).

На слайдах 71 — 72 приведен оптимальный набор
тренировочных задач для задания 16 ЕГЭ.

Задание 9. Скорость передачи информации при
заданной пропускной способности канала

Обмен информацией производится по каналам
передачи информации.

Учащимся необходимо знать:

• Основной характеристикой каналов передачи
  информации является их пропускная способность
  (скорость передачи информации).
• Пропускная способность канала равна количеству
  информации, которое может передаваться по нему в
  единицу времени.
• Пропускная способность измеряется в бит/с,
  байт/c, Кбит/c, Кбайт/c, и т.д.
• Объем переданной информации вычисляется по
  формуле

I = v • t

где v – пропускная способность канала (в битах в
секунду или подобных единицах), t – время
передачи.

Рассмотрим решения задач 1 – 3, приведенные на
слайдах 75 – 79 (Приложение).

На слайдах 80 — 81 приведен оптимальный набор
тренировочных задач для задания 9 ЕГЭ.

Источники заданий:

1) Демонстрационные варианты ЕГЭ 2009-2015 гг. http://www.fipi.ru

2) Е.М. Островская, Н.Н. Самылкина ЕГЭ 2012.
Информатика. Сдаем без проблем! — М.: Эксмо, 2011.

3) Крылов С.С., Лещинер В.Р., Якушкин П.А. ЕГЭ 2010.
Информатика. Универсальные материалы для
подготовки учащихся. — Интеллект-Центр, 2010.

4) Тренировочные и диагностические работы МИОО
2010-2015 гг. http://www.mioo.ru

5) Задания для тренировки с сайта К. Полякова
http://kpolyakov.spb.ru