Фрактальная графика

Основана также на математических уравнениях, базовым фрагментом этой графики является само математическое уравнение, а не хранение электронного объекта в памяти и желаемое изображение строится по уравнениям формата графической информации. Фрактальная графика берет начало с так называемых геометрических фракталов, которые являются наиболее наглядными, так как они обладают свойством самоподобия. Двухмерные фракталы можно сформировать, путем определения некоторой ломаной фигуры, которую называют генератором. В течение одного шага алгоритма каждый из отрезков, образующих ломаную фигуру, заменяется ломаной-генератором в определенном масштабе. В итоге многократного повторения данной процедуры формируется фрактальная кривая. При кажущейся сложности сформированной кривой, общий вид ее определяется только формой генератора. Одним из примеров подобных фигур приведен на рис. 1.6. :

 

Рис. 1.6. Объект фрактальной графики

 

Для кодирования графических изображений используется более 30 форматов файлов, но наиболее популярными являются следующие:

· TIF (Tagged Image File) – файл с данным расширением используется для хранения растровых изображений высокого качества;

· PSD (Photo Shop Document) – формат программы Adobe Photoshop, один из наиболее эффективных по возможности хранения графической информации распространенного вида;

· BMP ( Bit Map ) – формат хранения растровой информации в ОС Windows и поддерживается всеми программами этой среды;

· GIF (Graphics Interchange Format) – получил распространение в Internet из-за высокой степени сжатия;

· WMF (Windows Meta File) – формат хранения векторных изображений в ОС Windows;

· PDF (Portable Document Format) – разработан фирмой Adobe, для хранения документа целиком с эффективным кодированием изображений;

· JPG (Joint Photographic Experts Group) - объединённая группа экспертов в области фотографии. Данный формат является распространенным способом сжатия фотоизображений.

 

1.5.6. Кодирование звука

Персональный компьютер, который содержит звуковую плату, динамики, микрофон может выполнять запись и воспроизведение аудио информации. Непрерывный аудио сигнал, преобразованный в последовательность электрических сигналов, может быть представлен двоичным кодом посредством соответствующих программ. Файл, который хранит аудио информацию в двоичном коде, называют аудио файлом.

Звуковой сигнал можно представить в виде множества звуковых волн, которые человеческое ухо способно различать примерно в диапазоне от 20 Гц до 20 КГц. При преобразовании звука в электрический сигнал, например с помощью микрофона, можно наблюдать непрерывно изменяющееся во времени напряжение и для компьютерной обработки такой аналоговый сигнал нужно преобразовать в цифровой код. Для этого следует измерять напряжение через равные промежутки времени и записывать полученные значения в память компьютера. Этот процесс называется аналого-цифровым преобразованием или оцифровкой, а устройство, которое выполняет такое преобразование называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Для воспроизведения закодированного подобным образом звука, необходимо выполнить обратное преобразование с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), а затем необходимо сгладить сформированный ступенчатый сигнал. Таким образом, процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера имеет следующий вид:

звуковая волна > микрофон > аналоговый электрический сигнал >

аудиоадаптер > двоичный код > память компьютера.

Воспроизведение звуковой информации, которая хранится в памяти компьютера, имеет следующую последовательность:

память компьютера > двоичный код > аудиоадаптер > аналоговый электрический сигнал > динамик > звуковая волна.

Аудиоадаптер (звуковая плата) – это специальное устройство, подключаемое к компьютеру и выполняющее преобразование электрических сигналов звуковой частоты в цифровой двоичный код при вводе аудиоинформации и для обратного преобразования из цифрового кода в электрические сигналы при воспроизведении звука.

Рассмотренный метод кодирования аудио информации является достаточно универсальным. При преобразовании звука в цифровую форму производится дискретизация по времени и по уровню, при которой в определенные моменты времени амплитуда звуковой волны измеряется и квантуется, то есть ей присваивается определенное значение из некоторого фиксированного набора. Данный метод называется импульсно-кодовой модуляцией PCM (Pulse Code Modulation). Например, 16-битные звуковые карты обеспечивают возможность кодирования 65536 различных уровней громкости или 16-битную глубину кодирования звука. Качество кодирования звука зависит и от частоты дискретизации - количества измерений уровня сигнала в единицу времени.

Сэмплы и сэмплирование . Под сэмплированием понимается запись в таблицу образцов звучания (сэмплов) реального музыкального инструмента. Сэмплирование является основой волнового синтеза WT(Wave Table – таблично-волновое) аудио информации. Как известно, если при использовании метода частотном синтезе (FM-синтезе) различные виды звуков формируют путем обработки простейших звуковых колебаний, то в основе WT-синтеза лежит использование предварительно записанных в табличную память компьютера различных звуков музыкальных инструментов или, а также разнообразные любые другие звуки, которые встречаются в природе. Над сэмплами можно выполнять различные виды обработки.

Стандартный формат для хранения аудиоданных с последующей возможностью их редактирования - это WAV. Существует еще множество других аудиоформатов, но они менее функциональны.

 

1.5.7. Кодирование команд

 

Наряду с данными в оперативной памяти компьютера хранятся программы решаемых задач, команды которых кодируются последовательностью из нулей и единиц. Команды компьютера принято называть машинными командами, которые содержат следующую информацию:

· код выполняемой операции;

· адреса исходных чисел (операндов);

· адрес результата операции.

Для каждого процессора машинная команда имеет стандартный формат, фиксированную разрядность и состоит из кода операции и адресной части. Ниже представлен пример формата гипотетической трехадресной команды компьютера:

 

КОП (код операции)	А1 (адрес первого аргумента)	А2 (адрес второго аргумента)	А3 (адрес результата)

 

Разрядность поля кода операции зависит от количества операций, составляющих систему команд компьютера. Код операции разрядности «m» бит позволяет кодировать до 2^m различных команд.

 

1.5.8. Коды, исправляющие ошибки

 

Информация компьютера должна быть надежно защищена от различного рода сбоев, помех, несанкционированного доступа и т.п. Центральные процессоры и устройства оперативной памяти не имеют механических частей и довольно надежны в эксплуатации, в то время как в устройствах ввода-вывода, магнитных дисках обычно используются подвижные механические элементы, поэтому эти устройства наименее надежны. Причиной возникновения ошибок в них может явиться, например, пыль на считывающих головках накопителя на магнитных лентах или дисках. Данные, передаваемые по телефонной линии, могут быть также приняты с ошибками из-за наличия в ней помех. Ошибки могут появляться из-за колебаний напряжения в силовой электрической сети. Короче говоря, при передаче информации в компьютере могут появиться ошибки.

Исправление ошибок заключается в восстановлении некорректно принятой в компьютер по каналу связи информации. Для обнаружения ошибок используют коды обнаружения ошибок, для исправления - корректирующие коды (коды, исправляющие ошибки, коды с коррекцией ошибок, помехоустойчивые коды).

Помехоустойчивое кодирование связано с введением в ко­до­вые комбинации двоичных кодов избыточной информации, не­об­хо­димой для обнаружения и исправления ошибок. Рассмотрим кратко коды, позволяющие обнаруживать ошибки, а в некоторых случаях и исправлять их. Очень простым, но широко используемым методом обнаружения одиночных ошибок, то есть изменения значения одного бита с 0 на 1 или с 1 на 0, является добавление к каждому коду бита контроля кода на четность или нечетность. При четном коде число единиц в битах символа, включая бит четности, должно быть четным, а при нечетном коде бит четности выбирается так, чтобы число единиц в битах символа было нечетным. Если во время передачи символа ошибочно изменится значение одного бита, то число единиц в полученном символе будет иметь неправильную четность и получатель, таким образом, узнает, что произошла ошибка. Один из методов, обеспечивающих не только обнаружение ошиб­ки, но и ее исправление, предложил в 1950 году американский ученый Р. Хэмминг, а данный код получил название кода Хэмминга. В коде Хэмминга к N-битовому коду символа добавляют К бит четности, получая таким образом новый символ длиной (К+N) бит.

 

1.6. Тесты

 

В этом параграфе представлены тесты проверки знаний, полученных читателем при работе с главой 1.

 

1. Информация – это:

a. совокупность сведений, отражающих социально-экономические процессы;

b. сведения о новых технологиях ;

c. сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии ;

d. совокупность сведений, отражающих математические зависимости.

 

2. Для хранения в памяти слова «информатика» в системе ASCII необходимо следующее количество бит:

a. 1

b. 88

c. 176

d. 11

 

3. Максимальное количество бит кода, которое может храниться в ячейке оперативной памяти, называется:

a. длиной памяти;

b. разрядностью памяти;

c. плотностью памяти;

d. емкостью памяти.

 

4. В слове "небо"при кодировании кодамиASCII содержится ... бит информации:

a. 1024;

b. 4;

c. 8;

d. 32.

 

5. 1 Килобайт - это:

a. 8 бит;

b. 1000 символов;

c. 1000 байт;

d. 1024 байт.

6. Минимальной единицей измерения информации является:

a. бит;

b. слово;

c. символ;

d. байт.

 

7. ASCII- это:

a. жесткий диск;

b. марка процессора;

c. таблица кодировки символов;

d. язык программирования.

 

8. С помощью кодовой таблицы ASCII может быть максимально закодировано :

a. 512 символов ;

b. 32 символа;

c. 256 символов;

d. 128 символов.

 

9. Перевод текста с английского языка на русский можно назвать:

a. процесс хранения информации;

b. процесс передачи информации;

c. процесс преобразования информации;

d. процесс защиты информации.

10. Элементарным объектом, используемым в растровом графическом редакторе, является:

a. точка экрана (пиксель);

b. прямоугольник;

c. палитра цветов;

d. символ.

11. Процесс, в ходе которого источник информации передает, а получатель информацию принимает информацию, называется:

a. обработкой информации;

b. хранением информации;

c. сбором информации;

d. обменом информации.

 

12. Выделите два основных метода защиты информации от нелегального распространения:

a. копирование данных на автономных носителях ;

b. установка паролей на доступ к информации ;

c. установка специальных атрибутов файлов ;

d. использование архивирования.

 

13. Носителем информации не является:

a. жесткий диск персонального компьютера;

b. книга ;

c. географическая карта ;

d. звуковая плата персонального компьютера.

 

14. Число 24₁₀ соответствует числу:

a. 11000₂;

b. 20₈;

c. 10100₂;

d. 14₁₆.

 

15. Корневой каталог диска обозначается символами:

a. / ;

b. | ;

c. ;

d. : .

 

16. Информация на доступном для пользователя языке, называется:

a. полной;

b. полезной;

c. актуальной;

d. достоверной;

e. понятной.

 

17. Информацию, не зависящую от личного мнения или суждения, называют:

a. достоверной;

b. актуальной;

c. объективной;

d. полезной;

e. понятной.

 

18. Цвет точки на экране цветного монитора формируется из сигналов:

a. красного, зеленого, синего и яркости;

b. красного, зеленого, синего;

c. желтого, синего и красного;

d. синего, красного и белого.

 

19. Информацию, существенную и важную в настоящий момент, называют:

a. полезной;

b. актуальной;

c. достоверной;

d. объективной;

e. полной.

 

20. Носителем информации в системе «телевизор - человек» является:

a. гравитационное поле;

b. акустические и электромагнитные волны;

c. радиоволны;

d. вакуум;

e. вещество.

 

21. Укажите наиболее полный пример передачи информации:

a. отправление телеграммы;

b. выполнение процесса запроса к базе данных;

c. поиск необходимого слова в словаре;

d. процедура поиска ошибок в тексте.

22. Под алфавитом понимают:

a. любую конечную последовательность символов;

b. упорядоченный определенным образом конечный набор знаков, расположенных в строго определенной последовательности;

c. совокупность знаков и символов;

d. конечный набор любых знаков;

e. произвольная последовательность конечного набора знаков или символов.

 

23. В алфавите некоторого языка всего два символа («0» и «1») и каждое слово этого языка состоит из трех символов. Какое максимальное число слов можно закодировать в этом языке:

a. 32;

b. 16;

c. 8;

d. 10;