Угринович Н., Босова Л., Михайлова Н. Практикум по информатике и информационным технологиям

Подождите немного. Документ загружается.

Глава

Требуемый объем видеопамяти равен:

16 бит • 786 432 = 12 582 912 бит «1,2 Мбайта.

Важнейшими характеристиками монитора являются разме-

ры его экрана, которые задаются величиной его диагонали в

дюймах (15", 17", 21" и так далее) и размером точки экрана

(0,25 мм или 0,28 мм), а разрешающая способность экрана мо-

нитора задается количеством точек по вертикали и горизонта-

ли

(640x480,

800x600

и так далее). Следовательно, для каждого

монитора

существует

физически максимально возможная раз-

решающая способность экрана.

Пример

2.49. Определить максимально возможную разреша-

ющую способность экрана для монитора с диагональю 15" и

размером точки экрана 0,28 мм.

Выразим размер диагонали в сантиметрах:

2,54 см • 15 = 38,1 см.

Определим соотношение

между

высотой и шириной экрана

для режима

1024x768

точек:

768 : 1024 = 0,75.

Определим ширину экрана. Пусть ширина экрана равна L,

тогда

высота равна

0,75L.

По теореме Пифагора имеем:

+ (0,75L)

= 38,1

1,562&L

= 1451,61,

« 929,

« 30,5 см.

Количество точек по ширине экрана равно:

305 мм : 0,28 мм = 1089.

Максимально

возможным разрешением экрана монитора яв-

ляется

1024x768.

Пример

2.50. Установить графический режим экрана мони-

тора, исходя из объема установленной видеопамяти и парамет-

ров монитора.

Установка

графического

режима

экрана

монитора

1 Ввести команду [Настройка-Панель управления-Экран] или

щелкнуть по индикатору монитора на панели задач.

2 На появившейся диалоговой панели

Свойства:

экран

вы-

брать вкладку

Настройка.

3 С помощью раскрывающегося списка

Цветовая

палитра

вы-

брать глубину цвета.

помощью ползунка

Область

экрана

выбрать разрешение

экрана.

Кодирование информации. Системы счисления

Фон

Застаде*

Офсрмлвние} Эффекты]

Интернет

Настройка

Цветное растровое изображение формируется

соответствии

с цветовой моделью RGB,

которой тремя базовыми цветами

являются

Red

(красный), Green (зеленый)

Blue

(синий).

В ре-

жиме

True

Color (24

бита)

интенсивность каждого цвета зада-

ется 8-битным двоичным кодом, который часто

для

удобства

выражают

шестнадцатеричной системе счисления.

этом

случае

используется следующий формат записи RRGGBB.

Пример 2.51.

Запишите

код

красного цвета

двоичном,

шестнадцатеричном

десятичном представлении.

Красный

цвет

соответствует

максимальному значению

ин-

тенсивности красного

минимальным значениям интенсивно-

стей зеленого

синего базовых цветов. Таким образом, число-

вой

код

красного цвета следующий:

Коды/Цвета

двоичный

шестнадцатеричный

десятичный

Красный

11111111

256

Зеленый

00000000

Синий

00000000

Пример

2.52.

Сканируется цветное изображение размером

10x10

см.

Разрешающая способность сканера

600 dpi и

глубина

цвета

бита. Какой информационный объем

будет

иметь

по-

лученный графический файл.

Разрешающая способность сканера

600 dpi (dot per

inch

—

точек

на

дюйм) означает,

что на

отрезке длиной

дюйм сканер

способен различить

600

точек.

Переведем разрешающую способность сканера

из

точек

на

дюйм

дюйм =2,54

см) в

точки

на

сантиметр:

600

dpi : 2,54 « 236

точек/см.

Глава

Следовательно,

размер

изображения

точках

составит

2360x2360

точек.

Общее

количество

точек

изображения

равно:

2360

•

2360

= 5 569 600.

Информационный

объем

файла

равен:

бита

•

5569600

= 178 227 200 бит « 21

Мбайт.

Задания для самостоятельного

выполнения

2.67. Определите количество цветов в палитре при глубине цвета 4, 8, 16,

24, 32 бита.

2.68. Черно-белое (без градаций серого) растровое графическое изображе-

ние

имеет размер 10x10 точек.

Какой

объем памяти займет это изоб-

ражение?

2.69. Цветное (с палитрой из 256 цветов) растровое графическое изобра-

жение имеет размер 10x10 точек.

Какой

объем памяти займет это

изображение?

2.70. В процессе преобразования растрового графического изображения

количество цветов уменьшилось

с65536до16.

Во сколько раз уме-

ньшится объем занимаемой им памяти?

2.71. В процессе преобразования растрового графического изображения

количество цветов увеличилось с 16 до 42 949 67 296. Во сколько раз

увеличился объем, занимаемый им в памяти?

2.72. 256-цветный рисунок содержит 120 байт информации. Из скольких

точек он состоит?

2.73. Для хранения изображения размером

64x32

точек выделено

64 Кбайт памяти. Определите, какое максимальное число цветов

допустимо использовать в этом случае.

2.74. Определить соотношение

между

высотой и шириной экрана монито-

ра для различных графических режимов. Различается ли это соот-

ношение

для различных режимов?

а)

640x480;

6)800x600;

в)

1024x768;

а)

1152x864;

а)

1280x1024.

2.75. Определить максимально возможную разрешающую способность

экрана

для монитора с диагональю 17" и размером точки экрана

0,25 мм.

2.76. Определите требуемый объем видеопамяти для различных графиче-

ских режимов экрана монитора. Заполните таблицу.

Разрешающая

способность

экрана

640

х480

800

хбОО

1024 х 768

1280

х1024

Глубина

цвета

(битов

на

точку)

24 32

2.77. Достаточно ли видеопамяти объемом 256 Кбайт для работы монито-

ра в режиме 640 х 480 и палитрой из 16 цветов?

Кодирование

информации.

Системы

счисления

2.78. Какие

графические

режимы

работы

монитора

может

обеспечить

ви-

деопамять

объемом

в 1

Мбайт?

2.79.

Установить

различные

графические

режимы

экрана

монитора

ва-

шего

компьютера:

а)

режим

максимально

возможной

глубиной

цвета;

б)

режим

максимально

возможной

разрешающей

способностью;

в)

оптимальный

режим.

2.80.

Заполните

таблицу

цветов

при

24-битной

глубине

цвета

шестнад-

цатеричном

представлении.

Название цвета

Черный

Красный

Зеленый

Синий

Белый

Интенсивность

Красный

Зеленый

Синий

2.81.

Сканируется

цветное

изображение

стандартного

размера

А4

(21x29,7

см).

Разрешающая

способность

сканера

1200 dpi и

глубина

цвета

бита.

Какой информационный

объем

будет

иметь

получен-

ный

графический

файл.

2.9.

Кодирование

звуковой

информации

учеОник

2.13.

Двоичное кодирование

звуковой информации

В аналоговой форме звук представляет собой волну

непре-

рывно меняющейся амплитудой

частотой.

При

преобразова-

нии

звука

цифровую форму производится временная дискре-

тизация,

при

которой

определенные моменты времени

амплитуда звуковой волны измеряется

квантуется,

то

есть

ей

присваивается определенное значение

из

некоторого фиксиро-

ванного набора. Данный метод называется

еще

импульсно-ко-

довой модуляцией PCM (Pulse Code Modulation).

Преобразование непрерывной звуковой волны

последовате-

льность звуковых импульсов различной амплитуды производится

с помощью аналого-цифрового преобразователя, размещенного

на

звуковой плате. Современные 16-битные звуковые карты обеспе-

чивают возможность кодирования

65536

различных уровней

громкости

или

16-битную глубину кодирования звука. Качество

кодирования звука зависит

и от

частоты дискретизации

—

коли-

чества измерений уровня сигнала

единицу времени. Эта величи-

на

может принимать значения

от 8 до 48 кГц.

Глава 2

Пример

2.53. Оцените информационный объем высокачест-

венного стереоаудиофайла длительностью звучания 1 минута,

если

«глубина»

кодирования 16 бит, а частота дискретизации

48 кГц.

Информационный

объем звукового файла длительностью в 1

секунду равен:

16 бит

•

48 000

•

2 = 1 536 000 бит = 187,5 Кбайт.

Информационный

объем звукового файла длительностью 1

минута равен:

187,5 Кбайт/с

•

60 с « 11 Мбайт.

Пример

2.54. Запишите звуковой файл длительностью 1 ми-

нута с

«глубиной»

кодирования 16 бит и частотой дискретиза-

ции

48 кГц. Сравните его объем с вычисленным значением в

предыдущем примере.

щ! Запись звукового файла с помощью стандартного

«з*ю&.

приложения Звукозапись

Ввести команду [Программы-Стандартные-Мультиме-

иа-Звукозапись].

2 В появившемся окне приложения Звук-Звукозапись ввести

команду [Файл-Свойства].

3 На появившейся диалоговой панели

Свойства:

Звук щелк-

нуть по кнопке

Преобразовать.

4 На появившемся диалоговом окне

Выбор

звука, с помощью

раскрывающегося списка

Формат:

выбрать стандартный

формат РСМ.

В раскрывающемся списке

Атрибуты:

выбрать качество ди-

скретизации,

например, 48 000 Гц; 16 бит;

Стерео.

,s?*'^\

\?''

";-'-'1^>-",

<'\'\

'V'^

*"»'

- '^ ' /^

'";''''-'^'iK'-^sf;''

I[без

имени]

\т\

Сохранить^^-| '^М^'

[

Фота»

~""^'

48 000 Гц; 16 бит; Стерео

188кБ/с

44 100 Гц; 16 бит; Стерео

48 000 Гц;

бит; Моно

48 000 Гц;

бит; Стерео

48 000 Гц; 16 бит; Моно

172кБ/с

47 кБ/с

94 кБ/с

94кБ/с

5 Получаемое значение объема 1 секунды оцифрованного звука

(188 Кбайт) приблизительно равно вычисленному

(187,5

Кбайт).

6 Запишите звуковой файл с выбранным качеством, сохраните

его на диске и сравните его объем с вычисленным.

Кодирование

информации.

Системы

счисления

Записанные

звуковые файлы можно редактировать, то есть

вырезать, копировать и вставлять фрагменты файла. Кроме

того, можно увеличивать или уменьшать громкость, применять

различные звуковые эффекты (эхо, уменьшение или увеличе-

ние

скорости воспроизведения, воспроизведение в обратном на-

правлении и др.), а также накладывать файлы

друг

на

друга

(микшировать). Можно также изменять качество звука путем

уменьшения или увеличения глубины кодирования и частоты

дискретизации. Для редактирования звуковых файлов приме-

няются специальные программы — звуковые редакторы.

Пример

2.55. В звуковом редакторе Cool Edit

2000

улучшить

качество звукового файла, например

ding.wav,

который хранит-

ся

в каталоге \WINDOWS\Media\. Сравнить объемы исходного и

полученного файлов.

jpi Редактирование звукового файла в звуковом редакторе

•«#•

Cool

Edit

2000

1 Запустить звуковой редактор

Cool Edit

2000.

Открыть звуковой файл

start.wav

командой [File-Open].

В окне наблюдать зависимость амплитуды сигнала от време-

ни

с точками дискретизации для

двух

каналов.

Fie Ectt View Transform Generate Anatyze Favorites Options Window Help

Ввести команду [Edit-Convert Sample

Type

...].

Загруженный файл записан с глубиной кодирования 16 бит и

частотой дискретизации

22050

Гц.

В списке

Sample

Rate

выбрать частоту дискретизации, напри-

мер 48 000 Гц, в списке

Resolution

глубину кодирования, на-

пример 32 бита.

Глава

Convert

Sample Tybe

Convert from 22050 Stereo 16-bit to:

•f-

Sample Rate Conversion Presets

J<J

Sample Rate

192000

96000

ЕШйШЭНИЛ

44100

32000

22050

16000

11025

8000

щшт

• Low

High Quality

JLlJ

Pre/Post Filter

3 Полученный файл имеет объем 344 Кбайта, а исходный файл

имеет объем 79 Кбайт. Определим во сколько раз полученный

файл

больше:

344 Кбайта/79 Кбайт = 4,35.

4 Вычислим, во сколько раз полученный файл должен иметь

больший

объем:

48000

Гц/22050

Гц

•

32 бита/16 бит = 4,35.

Задания

для

самостоятельного

выполнения

2.82. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью

звучания

мин, если

«глубина»

кодирования

частота дискретиза-

ции

звукового сигнала равны соответственно:

а)

16 бит и 8 кГц;

б)

16 бит и 24 кГц.

Запишите звуковые файлы

такими параметрами

сравните полу-

ченные объемы

вычисленными.

2.83. Определите качество звука (качество радиотрансляции, среднее

ка-

чество, качество аудио-CD), если известно,

что

объем моноаудио-

файла длительностью звучания

в 10 сек.

равен:

а)

940

Кбайт;

б)

157

Кбайт.

2.84. Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если

при

16-битном

кодировании

частоте дискретизации

32 кГц его

объем равен:

а)

700

Кбайт;

б) 6300 Кбайт.

Кодирование информации. Системы счисления 77

2.85. Определите длительность звукового файла, который уместится на

гибкой дискете 3,5". Учтите, что для хранения данных на такой ди-

скете выделяется

2847

секторов объемом 512 байт.

а) при низком качестве звука: моно, 8 бит, 8 кГц;

б) при высоком качестве звука: стерео, 16 бит, 48 кГц.

2.86. Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала с испо-

льзованием 256 уровней интенсивности сигнала (качество

звуча-

ния

радиотрансляции), а затем с использованием

65536

уровней

интенсивности сигнала (качество звучания аудио-CD). Во сколько

раз различаются информационные объемы оцифрованного звука?

2.10.

Хранение

информации

1.8. Логическая

структура

дисков Учебник

fg|f*

Для долговременного хранения информации используются

материальные носители информации самой разнообразной

при-

роды: аналоговые (бумага, магнитная лента, фото-

киноплен-

ка

и др.) и

цифровые, дискретные (молекулы

ДНК,

микросхе-

мы памяти, магнитные

оптические диски).

Цифровые

носители информации очень чувствительны

к по-

вреждениям,

так как

даже

потеря одного бита информации

мо-

жет привести

негативным последствиям. Например, измене-

ние

структуре

ДНК

может вызвать опасные генетические

мутации

организме,

повреждение магнитных

оптических

носителей

—

потерю программ

данных.

Пример 2.56.

Какие физические воздействия (магнитные

поля,

нагревание, удары, загрязнения)

могут

привести

потере

информации:

а)

на

гибких магнитных дисках;

б)

на

жестких магнитных дисках;

в)

на

оптических дисках?

Магнитные поля

нагревание

могут

повредить информацию

на

гибких

жестких магнитных дисках.

Удары

могут

повре-

дить жесткие магнитные диски. Загрязнение поверхности

оп-

тических дисков может привести

невозможности считывания

информации.

Пример 2.57.

Определить объем генетической информации

молекулы

ДНК

человека, которая состоит

из

около

миллиар-

дов нуклеотидов четырех типов

(A, G, Т, С),

которые являются

знаками

генетического алфавита.

Мощность

генетического алфавита равна четырем, следова-

тельно, каждый знак (нуклеотид) несет количество информа-

ции,

которое можно определить

по

формуле (2.2):

Iog

= 2

бита.

Глава

Объем генетической информации в ДНК человека составля-

ет:

2 бита • 6 000 000 000 «1,4 Гбайта.

Пример

2.58. Какое количество ячеек оперативной памяти

будет

занято словом «информатика», записанным в формате

Unicode.

Оперативная память компьютера состоит из ячеек, объем

которых равен 1 байту.

В формате Unicode каждый символ кодируется двумя байта-

ми,

следовательно, количество занятых ячеек памяти

будет

22.

Пример

2.59. Какое максимальное количество страниц тек-

ста, содержащего 60 символов в строке и 40 строк на странице,

может содержать текстовый файл без символов форматирова-

ния

(формат ТХТ), сохраненный в кодировке

Windows

на гиб-

ком

магнитном диске?

На

гибком магнитном диске формата 3,5" минимальным

адресуемым элементом является сектор емкостью 512 байт.

Всего таких секторов

2880,

из них для хранения данных от-

водится

2847

секторов, один сектор (1-й) отводится для раз-

мещения

загрузчика операционной системы и 32 сектора от-

водятся для хранения каталога диска и таблицы размещения

файлов

FAT.

Информационный

объем гибкого диска, предназначенный

для хранения данных, составляет:

512 байт •

2847

1423,5

Кбайта.

Информационный

объем страницы составляет:

байт • 60 • 40 =

2400

байт

«2,34

Кбайта.

Максимальное

количество страниц в текстовом файле, раз-

мещенном

на гибком магнитном диске, составляет:

1423,5

Кбайта : 2,34 Кбайта « 608.

Пример

2.60. Какой информационный объем

будет

занимать

текстовый файл, содержащий слово «информатика», сохранен-

ный

в кодировке

Windows

на гибком магнитном диске формата

3,5", на жестком диске 50 Гбайт с

FAT16

и с

FAT32?

Минимальным

адресуемым элементом жесткого диска явля-

ется кластер, размер которого зависит от типа используемой

таблицы размещения файлов FAT и емкости жесткого диска.

Таблица

FAT16

позволяет адресовать 2

65536

кластеров,

что приводит к большим размерам кластеров на жестких дис-

ках большой емкости и нерациональному использованию дис-

кового пространства.

Кодирование

информации. Системы счисления

Таблица FAT32 логически разбивает жесткий диск на клас-

теры, содержащие по восемь секторов. Таким образом, незави-

симо от информационной емкости жесткого диска размер клас-

тера составляет 4 Кбайта.

Информационный

объем текста равен:

байт

•

11 = 11 байт.

На

гибком диске этот файл

будет

занимать один сектор, т. е.

512 байт.

На

жестком диске с FAT 16 файл

будет

занимать один клас-

тер, объем которого равен:

50 Гбайт :

65536

= 800 Кбайт.

На

жестком диске с FAT32 файл

будет

занимать один клас-

тер, объем которого равен 4 Кбайта.

JBJ

Объем

файла

на

гибком

жестком

магнитных

дисках

1 Создать в стандартном приложении

Windows

Блокнот файл,

содержащий слово «информатика».

2 Сохранить файл на гибком и жестком дисках под именем ин-

форматика.М.

3 Найти в каталогах гибкого и

жесткого дисков файл

информатика.txt и в контекст-

ном

меню выбрать пункт

Свойства.

На

появившейся диалоговой

панели

Свойства:

информа-

muKa.txt

ознакомиться со

строкой

Размер:.

Для гибкого диска: 11

байт

(11

байт), 512

байт

занято.

Для жесткого диска: 11

байт

(11

байт),

4096

байт

заня-

то.

Каждый файл на диске занимает определенное количество

секторов (кластеров). Кластеры нумеруются и каталог диска со-

держит указание на начало файла (содержит номер первого

кластера файла). Информация о последовательности кластеров

(номера кластеров), в которых хранится файл, содержится в

таблице FAT.

В процессе работы компьютера

могут

происходить сбои (за-

висание

программ, внезапное отключение питания и др.)» в ре-

зультате

происходит неправильное завершение работы прило-