Ответ: Информационный объем текста 0,34 Мб.

 

4. Дискретное представление информации: кодирование цветного изображение в компьютере (растровый подход). Представление о обработка звука и видеоизображения. Понятие мультимедиа.

Кодирование информации в компьютере

Вся информация, которую обрабатывает компьютер, должна быть представлена двоичным кодом с помощью двух цифр — 0 и 1. Эти два символа принято называть двоичными цифрами, или битами. С помощью двух цифр 1 и 0 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организовано два важных процесса:
* кодирование, которое обеспечивается устройствами ввода при преобразовании входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, то есть в двоичный код;
* декодирование, которое обеспечивается устройствами вывода при преобразовании данных из двоичного кода в форму, понятную человеку.
С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного
более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:
* 0 — отсутствие электрического сигнала или сигнал имеет низкий уровень;
* 1 — наличие сигнала или сигнал имеет высокий уровень.
Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования — длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим числом простых элементов, чем с небольшим количеством сложных.
Вам и в быту ежедневно приходится сталкиваться с устройством, которое может находиться только в двух устойчивых состояниях: включено/выключено. Конечно же, это хорошо знакомый всем выключатель. А вот придумать выключатель, который мог бы устойчиво и быстро переключаться в любое из 10 состояний, оказалось невозможным. В результате после ряда неудачных попыток разработчики пришли к выводу о невозможности построения компьютера на основе десятичной системы счисления. И в основу представления чисел в компьютере была положена именно двоичная система счисления.
В настоящее время существуют разные способы двоичного кодирования и декодирования информации в компьютере. В первую очередь это зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: текст, числа, графические изображения или звук. Кроме того, при кодировании чисел важную роль играет то, как они будут использоваться: в тексте, в расчетах или в процессе ввода-вывода. Накладываются также и особенности технической реализации.

Кодирование графической информации

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно мя способами — как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображения используется свой способ кодирования.
Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора. Объем растрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объема одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, так как точка может быть либо черной, либо белой, что можно закодировать двумя цифрами — 0 или 1.
Для кодирования 8 цветов необходимо 3 бита; для 16 цветов — 4 бита; для 6 цветов — 8 битов (1 байт) и т.д.

Кодирование звуковой информации

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).
В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.
Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. В таком случае количество уровней сигнала будет равно 65536.
При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется последовательностью дискретных уровней сигнала. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени, т.е. от частоты дискретизации. Чем больше количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.
Количество измерений в секунду может лежать в диапазоне от 8000 до 48000, т.е. частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц - качество звучания аудио-CD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стерео-режимы.
Стандартная программа Windows Звукозапись играет роль цифрового магнитофона и позволяет записывать звук, т.е. дискретизировать звуковые сигналы, и сохранять их в звуковых файлах в формате wav. Также эта программа позволяет производить простейшее редактирование звуковых файлов.

Представление видеоинформации

В последнее время компьютер все чаще исползуется для работы с видеоинформацией. Простейшей такой работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов. Следует четко представлять, что обработка видеоинформации требует очень высокого быстродействия компьютерной системы.
Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется дискретная по своей сути технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные.
Казалось бы, если проблемы кодирования статистической графики и звука решены, то сохранить видеоизображение уже не составит труда. Но это только на первый взгляд, поскольку, как показывет разобранный выше пример, при использовании традиционных методов сохранения информации электронная версия фильма получится слишком большой. Достаточно очевидное усевершенствование состоит в том, что первый кадр запомнить целиком (в литературе его принято называть ключевым), а в следующих сохранять только отличия от начального кадра (разностные кадры).
Существует множество различных форматов представления видеоданных.
В среде Windows, например, уже боле 10 лет (начиная с версии 3.1) применятся формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлых с расширением AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео).
Большое рапространение получила технология под названием DivX (происходит от сокращения слова Digital Video Express). Благодаря DivX удалось достигнуть степени сжатия, позволившей вместить качественную запись полнометражного фильма на один компакт диск - сжать 4,7 Гб DVD-фильма до 650 Мб.

Что такое "мультимедиа"?

Мультимедиа – это собирательное понятие для различных компьютерных технологий, использующих динамические (движущиеся) изображения и звуковые эффекты. Само слово “мультимедиа“ происходит от двух латинских корней multi – много и media – средство. Использование видео- и аудиоэффектов обеспечивает наглядность представления информации, позволяет преподносить ее в более привлекательном с эстетической точки зрения виде. Примерами программных систем, широко использующих средства мультимедиа, являются системы подготовки презентаций, обучающие системы, в том числе компьютерные тренажеры и виртуальные лаборатории, компьютерные энциклопедии, фоно- и видеотеки, игры.
Основными объектами мультимедиа в настоящее время являются записи звука и динамических изображений, представленные в различных цифровых форматах.
Практически все программные системы, использующие мультимедиа-объекты, являются интерактивными, то есть ведущими интенсивный диалог с пользователем, поэтому для них очень важна возможность не только качественного, но и быстрого воспроизведения звука и изображений.
Широко распространены программы, служащие для воспроизведения объектов мультимедиа. Такие программы называются проигрывателями или плеерами (от английского «player»).

Понятие логики. Формы мышления. Логическое высказывание. Логические операции (конъюнкция, дизъюнкция, инверсия, импликация). Таблицы истинности логических операций. Алгоритм составления таблицы истинности сложного высказывания.

Логика – наука о законах и формах мышления.Логика – наука, изучающая законы и формы мышления; учение о способах рассуждений и доказательств.

Фо́рма мышле́ния — тот способ, при помощи которого носитель социотипа обдумывает и решает вставшую перед ним интеллектуальную задачу.

Понятие,суждение,умозаключение - основные формы мышления.
Наиболее простейшей в структурном отношении формой мысли выступает понятие. По определению, понятие является формой мысли, отражающей общие существенные и отличительные признаки предмета мысли. Признаком будет являться любое свойство предмета внешнее или внутренне, очевидное или непосредственно не наблюдаемое, общее или отличительное. Понятие может отражать явление, процесс, предмет (материальный или воображаемый). Главное для данной формы мысли – отражать общее и в тоже время существенное, отличительное в предмете. Общими признаками выступают те, которые присущи нескольким предметам, явлениям, процессам. Существенным является признак, который отражает внутреннее, коренное свойство предмета. Уничтожение или изменение этого признака влечет за собой качественное изменение самого предмета, а значит и его уничтожение. Но следует иметь в виду, что существенность того или иного признака определяется интересами человека, сложившейся ситуацией. Существенным признаком воды для жаждущего человека и для химика будут два различных свойства. Для первого – способность утолить жажду, для второго – структура молекул воды. Так как понятие по своей природе является «идеальным», то не имеет вещественно-материального выражения. Материальным носителем понятия выступает слово или сочетание слов. Например, «стол», «группа студентов», «твердое тело». Предметом изучения логики являются формы и законы правильного мышления. Мышление есть функция человеческого мозга, которая неразрывно связана с языком. Функции языка: хранить информацию, быть средством выражения эмоций, быть средством познания. Речь может быть устной или письменной, звуковой или незвуковой, речью внешней или внутренней, речью, выраженной с помощью естественного или искусственного языка. Слово лишь выражает понятие, оно – материальное образование, удобное для передачи, хранения и обработки. Слово, обозначая предмет, заменяет его. А понятие, выражаясь в слове, отражает этот предмет в самых важных, существенных, общих признаках. Мысль не возможно передать на расстояние. Человек передает на расстояние сигналы о возникающих в голове мыслях с помощью речи (слова), которые воспринимаются другими людьми, превращаются в соответствующие исходным, но теперь уже их мысли. На данном этапе можно определить, что понятие, слово и предмет, совершенно разные по своей сути вещи. Например, один человек сообщает другому о том, что он приобрел письменный стол, допустим, не добавляя каких-либо других его характеристик. В целях упрощения, выделяем из контекста лишь одно понятие «письменный стол». Для первого человека оно связано с конкретным предметом, обладающим рядом свойств, из которых выделено существенное - он предназначен для письма. При помощи речи мысль о «письменном столе» передается другому человеку и уже превращается в его мысль. В голове последнего на основании понятия идеального «письменного стола» (обобщенного, абстрактного) возникает образ этого «письменного стола» как предмета. По-моему мнению, несмотря даже на то, что это понятие можно было передать и при помощи не двух, а более сочетаний слов, характеризующих предмет, то в конечном итоге образ «письменного стола», воспроизведенного в голове другого человека все- таки не полностью соответствовал конкретному описанному предмету в точности. Поэтому предмет, слово и понятие взаимосвязаны, но не тождественны. Признаки предмета и признаки понятия не совпадают между собой. Признаки любого материального предмета – это внешнее или внутренние свойства, признаки понятия – обобщенность, абстрактность, идеальность. Образование понятия включает в себя множество логических приемов: 1. Анализ - это мысленное разложение предметов на его признаки. 2. Синтез - мысленное соединение признаков предмета в одно целое. 3. Сравнение - мысленное сопоставление одного предмета с другим, выявление признаков сходства и различия в том или ином отношении. 4. Абстрагирование - мысленное сопоставление одного предмета с другими, выявление признаков сходства и различия.

Суждение представляет собой форму мысли, устанавливающую логическую связь между двумя и более понятиями. Между понятиями, как вышеперечисленно, устанавливаются отношения тождества, подчинения, частичного совпадения, которые могут выражаться логической связкой «есть». Отношения противоречия, противоположности и соподчинения могут выражаться логической связкой «не есть». Эти отношения, выраженные в форме грамматических предложений, будут суждениями разного вида. Представители номиналистической логики рассматривают логику как науку о языке. “Логика, - говорит английский номиналист Р. Уэтли, - имеет дело только с языком. Язык вообще, для какой бы цели он не служил, составляет предмет грамматики, язык же, насколько он служит средством для умозаключения, составляет предмет логики». Исходя из такого понимания предмета логики, номиналисты отождествляют суждение с предложением. Для них суждение – это сочетание слов или имен. “Предложение, - говорит номиналист Гоббс, - есть словесное выражение, состоящее из двух, связанных между собой связкой имен…». Таким образом, согласно номиналистам, то о чем мы, что–либо утверждаем (или отрицаем) в суждении, есть определенная связь этих слов. Такое истолкование природы суждения неправильно. Конечно, всякое суждение выражается в предложении. Однако предложение есть только языковая оболочка суждения, а не само суждение. Любое суждение можно выразить в предложении, но не всякое предложение может выражать суждение. Так не выражают суждений вопросительные, побудительные предложения, поскольку они не отражают ни истины, ни лжи, не устанавливают логических отношений. Хотя они и являются формами мысли. Суждения, реально отражающие предмет и его свойства, будут являться истинными, а неадекватно отражающие – ложными.

Умозаключение — это способ получения нового знания на основе некоторого имеющегося. Он представляет собой переход от некоторых высказываний, фиксирующих наличие некоторых ситуаций в действительности, к новому высказыванию и соответственно к знанию о наличии ситуации, которую описывает это высказывание. Например, в механике известно, что у всякого тела, плотность которого одинакова во всех его частях, геометрический центр и центр тяжести совпадают. Известно также (в результате астрономических наблюдений), что у Земли эти центры не совпадают. Отсюда естественно заключить, что плотность Земли не является одинаковой во всех ее частях. Едва ли нужно специально говорить о значении этой операции в познавательной и практической деятельности. Посредством умозаключений мы получаем приращение знаний, не обращаясь к исследованию предметов и явлений самой действительности, имеем возможность открывать такие связи и отношения действительности, которые невозможно усмотреть непосредственно. Переход от некоторых высказываний (посылок умозаключения) к высказыванию (заключению) в умозаключении может совершаться на основе интуитивного усмотрения какой-то связи - такие умозаключения называют содержательными; или путем логического выведения одного высказывания из других - это умозаключения формально-логического характера. В первом случае оно представляет собой, по существу, психический акт. Во втором случае его можно рассматривать как определенную логическую операцию. Последняя и является предметом изучения логики.

Глоссарий, определения логики.

Высказывание - это повествовательное предложение, про которое можно определенно сказать истинно оно или ложно (истина (логическая 1), ложь (логический 0)).

Логические операции - мыслительные действия, результатом которых является изменение содержания или объема понятий, а также образование новых понятий.

Логическое выражение - устное утверждение или запись, в которое, наряду с постоянными величинами, обязательно входят переменные величины (объекты). В зависимости от значений этих переменных величин (объектов) логическое выражение может принимать одно из двух возможных значений: истина (логическая 1) или ложь (логический 0).

Сложное логическое выражение - логическое выражение, состоящее из одного или нескольких простых логических выражений (или сложных логических выражений), соединенных с помощью логических операций.

Логические операции и таблицы истинности.

1) Логическое умножение или конъюнкция:

Конъюнкция - это сложное логическое выражение, которое считается истинным в том и только том случае, когда оба простых выражения являются истинными, во всех остальных случаях данное сложеное выражение ложно.
Обозначение: F = A & B.

Таблица истинности для конъюнкции

A	B	F

 

2) Логическое сложение или дизъюнкция:

Дизъюнкция - это сложное логическое выражение, которое истинно, если хотя бы одно из простых логических выражений истинно и ложно тогда и только тогда, когда оба простых логических выраженныя ложны.
Обозначение: F = A + B.

Таблица истинности для дизъюнкции

A	B	F

 

3) Логическое отрицание или инверсия:

Инверсия - это сложное логическое выражение, если исходное логическое выражение истинно, то результат отрицания будет ложным, и наоборот, если исходное логическое выражение ложно, то результат отрицания будет истинным. Другими простыми слова, данная операция означает, что к исходному логическому выражению добавляется частица НЕ или слова НЕВЕРНО, ЧТО.

Таблица истинности для инверсии

A	неА

 

4) Логическое следование или импликация:

Импликация - это сложное логическое выражение, которое истинно во всех случаях, кроме как из истины следует ложь. Тоесть данная логическая операция связывает два простых логических выражения, из которых первое является условием (А), а второе (В) является следствием.

Таблица истинности для импликации

A	B	F

 

5) Логическая равнозначность или эквивалентность:

Эквивалентность - это сложное логическое выражение, которое является истинным тогда и только тогда, когда оба простых логических выражения имеют одинаковую истинность.

Таблица истинности для эквивалентности

A	B	F

 

Порядок выполнения логических операций в сложном логическом выражении.

1. Инверсия;
2. Конъюнкция;
3. Дизъюнкция;
4. Импликация;
5. Эквивалентность.