ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2019
Просмотров: 12401
Скачиваний: 24
36
выходе канала связи” [Корогодин В.И. Информация и феномен жизни.
Пущино: Пущинский научный центр АН СССР, 1991. - 204 с., с.11].
Парадокс с расчетом “принятой глазом информации”.
В самом простом
случае считается “информация” I, которая “содержится” в изображении
чёрно-белого негатива. Для этого разлагают негатив-аналог на множество
точек чёрного и белого цвета, а так же несколько промежуточных оттенков
(градаций). Легко понять, что для разных (и условных) выборов числа
градаций, мы получим совершенно разные итоговые значения I. И если в
области технических систем считывания изображения можно как-то
унифицировать процедуры расчёта, договорившись между собой брать одно
и то же количество градаций и закладывать его во все конвенциональные
схемы считывающих устройств, то в области живых систем проделать ту же
процедуру затруднительно. В самом деле: расчёт “принятой глазом
информации” подразумевает использование типовой формулы количества
информации [Луизов А.В., Фёдорова Н.С. Глаз как приёмник информации. В
кн. “Специальные вопросы светотехники в охране труда”. М.: Наука, 1975.
- 250 с.]:
(4)
где N - число элементов изображения,
M - число градаций яркости.
Но так как M глаза остаётся неопределённым, то и вычисления по формуле
(4) можно считать достаточно случайными.
Неудобства выражения информации через частоты (вероятности)
осуществления какого-либо события вызывали к жизни несколько новых
вариантов
теории
информации.
Накопившихся
несоответствий,
обсуждавшихся в литературе, казалось бы должно было хватить, чтобы
признать Шенноновскую теорию информации локальной теорией, с успехом
описывающей процессы в системах связи с заведомо осмысленными
передаваемыми текстами.
Выводы:
1) Количественная (классическая) теория информации изначально не
нуждалась в дефиниции информации.
2) Определение меры информации (количества информации (1)) и её
сходство со статистической мерой создали класс расширений классической
теории информации, выходящих за рамки локальной теории, называемой
иногда “математической теорией связи”.
37
3) Накоплен массив данных, свидетельствующих о неправомерности
указанных расширений. Эти данные касаются процессов коммуникации в
обществе и живой природе.
6. Кодирование информации.
Теория кодирования
– это раздел теории информации
,
связанный с
задачами кодирования и декодирования сообщений, поступающих к
потребителям и посылаемых из источников информации.
Теория кодирования близка к древнейшему искусству тайнописи –
криптографии. Над разработкой различных шифров трудились многие
известные ученые: философ Ф. Бэкон, математики Д.Кардано, Д. Валлис.
Одновременно с развитием методов шифровки развивались приемы
расшифровки, или криптоанализа.
В середине ХIХ в. ситуация изменилась. Изобретение телефона и искрового
телеграфа поставило перед учеными и инженерами проблему создания новой
теории кодирования. Первой ориентированной на технику системой
кодирования оказалась азбука Морзе, в которой принято троичное
кодирование (точка, тире, пауза).
Двоичное
кодирование
–
один
из
распространенных
способов
представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и
станках с числовым программным управлением, как правило, вся
информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов
двоичного алфавита.
Двоичный алфавит состоит из двух цифр 0 и 1.
Цифровые ЭВМ (персональные компьютеры относятся к классу цифровых)
используют двоичное кодирование любой информации. В основном это
объясняется тем, что построить техническое устройство, безошибочно
различающее 2 разных состояния сигнала, технически оказалось проще, чем
то, которое бы безошибочно различало 5 или 10 различных состояний.
Поэтому, традиционно для кодирования одного символа используется 1 байт
информации.
6. 1. Кодирование символьной (текстовой) информации.
Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки.
Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста
использовалась одна и та же таблица.
38
Таблица перекодировки
- таблица, содержащая упорядоченный некоторым
образом перечень кодируемых символов, в соответствии с которой
происходит преобразование символа в его двоичный код и обратно.
Принято интернациональное соглашение о присвоении каждому символу своего
уникального кода. В качестве международного стандарта принята кодовая
таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange).
В этой таблице представлены коды от 0 до 127 (буквы английского алфавита,
знаки математических операций, служебные символы и т.д.), причем коды от 0 до
32 отведены не символам, а функциональным клавишам.
Коды с 128 по 255 выделены для национальных стандартов каждой страны. Этого
достаточно для большинства развитых стран.
Для России были введены несколько различных стандартов кодовой таблицы
(коды с 128 по 255): КОИ8-Р, СР1251, СР866, Мас, ISO.
Традиционно для того чтобы закодировать один символ используют
количество информации равное 1 байту, т. е. I = 1 байт = 8 бит. При помощи
формулы, которая связывает между собой количество возможных событий К
и количество информации I, можно вычислить сколько различных символов
можно закодировать (считая, что символы - это возможные события):
К = 2
I
= 2
8
= 256,
т. е. для представления текстовой информации можно использовать
алфавит мощностью 256 символов.
При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.
Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в
соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий
ему десятичный код от 0 до 255.
Начиная с 1997 г. последние версии Microsoft Windows&Office
поддерживают новую кодировку Unicode, которая на каждый символ отводит
по 2 байта, а, поэтому, можно закодировать не 256 символов, а 65536
различных символов.
6.2. Кодирование графической информации.
В середине 50-х годов для больших ЭВМ, которые применялись в научных
и военных исследованиях, впервые в графическом виде было реализовано
представление данных. Широкое применение получила специальная область
информатики, которая изучает методы и средства создания и обработки
изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных
комплексов, - компьютерная графика.
39
Особенно интенсивно технология обработки графической информации с
помощью компьютера стала развиваться в 80-х годах. Графическую
информацию можно представлять в двух формах: аналоговой или
дискретной.
Путем разбиения графического изображения (дискретизации) происходит
преобразование графической информации из аналоговой формы в
дискретную. При этом производится кодирование - присвоение каждому
элементу конкретного значения в форме кода. При кодировании изображения
происходит его пространственная дискретизация. Ее можно сравнить с
построением изображения из большого количества маленьких цветных
фрагментов (метод мозаики). Все изображение разбивается на отдельные
точки, каждому элементу ставится в соответствие код его цвета. При этом
качество кодирования будет зависеть от следующих параметров: размера
точки и количества используемых цветов. Чем меньше размер точки, а,
значит, изображение составляется из большего количества точек, тем выше
качество кодирования. Чем большее количество цветов используется (т. е.
точка изображения может принимать больше возможных состояний), тем
больше информации несет каждая точка, а, значит, увеличивается качество
кодирования. Создание и хранение графических объектов возможно в
нескольких видах - в виде векторного, фрактального или растрового
изображения. Отдельным предметом считается 3D (трехмерная) графика, в
которой сочетаются векторный и растровый способы формирования
изображений. Она изучает методы и приемы построения объемных моделей
объектов в виртуальном пространстве. Для каждого вида используется свой
способ кодирования графической информации.
6.2.1. Растровое изображение.
При помощи увеличительного стекла можно увидеть, что черно-белое
графическое изображение, например из газеты, состоит из мельчайших
точек, составляющих определенный узор - растр. Во Франции в 19 веке
возникло новое направление в живописи - пуантилизм. Его техника
заключалась в том, что на холст рисунок наносился кистью в виде
разноцветных точек. Также этот метод издавна применяется в полиграфии
для кодирования графической информации. Точность передачи рисунка
зависит от количества точек и их размера. После разбиения рисунка на точки,
начиная с левого угла, двигаясь по строкам слева направо, можно кодировать
цвет каждой точки. Далее одну такую точку будем называть пикселем
(происхождение этого слова связано с английской аббревиатурой "picture
element" - элемент рисунка).
40
Растровое изображение похоже на лист клетчатой бумаги, на котором каждая клетка
закрашена определённым цветом (и это роднит его с мозаикой, витражами, вышивкой
крестом, рисованием «по клеточкам»). Растровая графика предполагает, что изображение
состоит из элементарных частей, называемых пикселями («точками»). Они упорядочены
по строкам. Количество таких строк на экране образует графическую сетку или растр.
Таким образом,
растровое изображение
– это набор пикселей, расположенных на
прямоугольной сетке.
Чем меньше пиксель и больше растр у монитора, тем качественнее его изображение.
Наибольшее распространение в современных мониторах получили
размеры сетки
:
800х600,
1024х768,
1152х864.
Важной характеристикой монитора является также
разрешающая способность экрана
.
Она измеряется как количество пикселей на единицу длины, dpi (dots per inch – «точка на
дюйм»). Для экрана обычно это 72 или 96 dpi, (для сравнения - у лазерного принтера – 600
dpi). Чем больше dpi, тем меньше "зернистость" монитора, лучше качество изображения.
Не менее важным признаком изображения является количество цветов, обеспечиваемое
видеокартой. Его можно менять программно (в пределах возможностей видеокарты)
выбирая
режим цветного изображения
:
- чёрно-белое или битовое (0 – белый цвет, 1 – чёрный цвет);
-16 цветов (4 бита информации в пикселе, 24);
-256 цветов (8 бит информации в пикселе, 28);
-high color (16 бит информации в пикселе, 65 536 цветов);
- true color (32 бита информации в пикселе, 16 777 216 цветов).
Количество различных цветов
К
и количество битов для их кодирования
b
связаны
формулой
К=2
b
Объем растрового изображения определяется умножением количества
пикселей (на информационный объем одной точки, который зависит от
количества возможных цветов. Качество изображения определяется
разрешающей способностью монитора. Чем она выше, то есть больше
количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения. В
современных ПК в основном используют следующие разрешающие
способности экрана: 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768 и 1280 на 1024 точки.
Так как яркость каждой точки и ее линейные координаты можно выразить с
помощью целых чисел, то можно сказать, что этот метод кодирования
позволяет использовать двоичный код для того чтобы обрабатывать
графические данные.
Если говорить о черно-белых иллюстрациях, то, если не использовать
полутона, то пиксель будет принимать одно из двух состояний: светится