3. Кодування та передавання повідомлень

1. Кодування символьних даних

Послідовність із 8 двійкових розрядів (бітів) називають байтом.

2. Кодування графічних даних

У файлі растрового зображення закодовано кольори всіх його пікселів.

Глибина кольору — це кількість бітів, які використовуються для кодування кольору пікселя растрового зображення.

У векторному зображенні кодуються властивості його графічних примітивів: форма (пряма, крива), товщина, колір, накреслення (пунктирна, суцільна), заливка тощо.

У тривимірній (3D) графіці моделюються просторові об’єкти, завдяки чому виникає можливість розглядати їх під будь-яким кутом, змінювати розташування, освітлення, властивості матеріалів тощо.

У фрактальній графіці базовими елементами є математичні формули. Файл фрактального зображення зберігає закодовані рівняння, за якими воно будується.

2. Кодування звукових даних

У процесі кодування звуків акустичні коливання перетворюються відповідними пристроями на коливання електричні, які розбиваються комп’ютерними засобами на окремі сигнали — дискретизуються. Саме ці дискретні сигнали і кодуються двійковим кодом.

Частота дискретизації — це кількість вимірювань рівня сигналу за одиницю часу.

Одиницею вимірювання частоти дискретизації є 1 герц.

Глибина кодування — це кількість бітів, необхідна для кодування одного значення рівня сигналу.

3. Обсяг двійкового коду

Для розрахунку обсягу двійкового коду Q, потрібного для кодування даних, використовують формулу

Q = k ⋅ i,

де k — кількість елементарних порцій даних; i — кількість двійкових розрядів, потрібних для кодування елементарної порції даних (символу, пікселя та ін.).

Мінімально можлива кількість двійкових розрядів, які потрібні для кодування елементарної порції даних (символу, пікселя та ін.), може бути розрахована за співвідношенням

,

де n — кількість символів, кольорів тощо.

4. Передавання повідомлень

Інформація передається за допомогою повідомлень. А повідомлення передаються від джерела до приймача каналами зв’язку.

Шум — це різного роду перешкоди, які спотворюють корисний сигнал і призводять до спотворення інформації.

Узагальнена схема передавання повідомлень технічними каналами зв’язку (схема Шеннона) із урахуванням шуму:

5. Пропускна здатність каналу зв’язку

Пропускна здатність каналу — це максимальна швидкість передавання даних каналами зв’язку.

Чим вища швидкість передавання даних за певного рівня шуму, тим вищим є рівень помилок. Шум є причиною обмеження пропускної здатності інформаційного каналу. Математичну залежність пропускної здатності каналу від відносних потужностей корисного сигналу і шуму установив К. Шеннон.

2. Робота в класі

Завдання 1. Запишіть, який обсяг двійкового коду (у байтах) при 16-бітовому кодуванні має повідомлення Інформаційний простір України.

Завдання 2. Скільки мегабайтів потрібно для збереження файла чорно-білого растрового зображення розміром, який дорівнює розміру (в пікселях) екрана вашого монітора? Пам’ятайте, що пікселі чорно-білого зображення кодуються одним бітом: білий — 1, чорний — 0.

Завдання 3. Скільки часу триватиме прослуховування аудіофайла обсягом 1 кбайт із бітрейтом 124 кбіт/с?

Примітка. Бітрейт — це кількість аудіоданих, переданих каналами зв’язку за одиницю часу (біт/с). Розраховується бітрейт (B) так: B = h ⋅ I, де h — частота дискретизації, I — глибина кодування.

Завдання 4. Розрахуйте, яка найменша кількість бітів потрібна для кодування літер української абетки та поясніть, чому для кодування символів зазвичай використовують 8-бітову систему, а не 7- чи 6-бітову.