Формы представления информации

    Содержание

Введение……………………………………………………………………..3 

1. Формы представления  информации……………………………………4
1. Графическая или изобразительная…………………………………….5
2. Звуковая………………………………………………………………….7
3. Текстовая………………………………………………………………….8 
4. Числовая…………………………………………………………………9
5. Видеоинформация………………………………………………………11

2.Основные свойства информации…………………………………………16

Заключение…………………………………………………………………..17

Список  использованных источников………………………………………20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение

    Информатика -  наука  о  законах  и   методах   накопления, обработки  и

передачи  информации.  В наиболее общем  виде понятие информации можно выразить так: информация - это отражение предметного  мира с  помощью знаков и сигналов.

    Принято говорить,  что решение задачи на ЭВМ,  в результате чего, создается  новая  информация, получается  путем  вычислений.  Потребность в вычислениях  связана с решением задач: научных, инженерных, экономических, медицинских  и прочих.

    В обыденной жизни под информацией  понимают всякого рода сообщения,  сведения о чем-либо, которые передают и получают люди. Сами по себе речь,  текст, цифры - не информация. Они лишь носители  информации.  Информация  содержится в речи людей,  текстах  книг,  колонках цифр,  в показаниях часов, термометров и других приборов.  Сообщения, сведения, т.е. информация, являются причиной увеличения знаний людей о  реальном мире.  Значит, информация отражает нечто, присущее реальному  миру, который познается в процессе получения информации:  до момента  получения информации что-то было неизвестно,  или, иначе, не определено, и благодаря  информации неопределенность была снята, уничтожена.

    Рассмотрим  пример. Пусть нам известен дом, в котором проживает наш знакомый,  а номер квартиры неизвестен.  В этом  случае местопребывание знакомого в какой-то степени не определено.  Если в доме всего две квартиры, степень неопределенности невелика. Но если в доме 300 квартир неопределенность достаточно велика. Этот пример наталкивает на мысль,  что неопределенность связана с количеством возможностей,  т.е. с разнообразием ситуаций.  Чем больше разнообразие, тем больше неопределенность.

    Информация, снимающая неопределенность, существует постольку,  поскольку существует разнообразие.  Если нет  разнообразия, нет неопределенности, а, следовательно, нет и информации.

    Итак, информация - это  отражение  разнообразия,  присущего объектам и явлениям реального  мира.  И,  таким образом,  природа  информации объективно связана с  разнообразием  мира,  и  именно разнообразие является источником информации. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Формы представления информации

    Информация  и ее свойства являются объектом исследования целого ряда научных дисциплин, таких  как теория информации (математическая теория систем передачи информации), кибернетика (наука о связи и управлении в машинах и животных, а также  в обществе и человеческих существах), семиотика (наука о знаках и знаковых системах), теория массовой коммуникации (исследование средств мас-совой  информации и их влияния на общество), информатика (изучение процессов сбора, преобразования, хранения, защиты, поиска и передачи всех видов информации и средств их автоматизированной обработки), соционика (теория информационного  метаболизма индивидуальной и социальной психики), информодинамика (наука об открытых информационных системах), информациология (наука о получении, сохранении и  передаче информации для различных  множеств объектов) и т. д.

    В информатике наиболее часто используется следующее определение этого  термина: Информация — это осознанные сведения об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования. Сведения — это знания, выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях и т. д. Каждого человека в мире окружает море информации различных видов.

    Информация  содержится везде. Дерево содержит собственную  генетическую информацию, и только благодаря этой информации от семечка  берёзы вырастает только берёза. Для  деревьев источником информации является воздух, именно по уровню состояния  воздуха дерево может определить время распускания почек. Перелетные птицы знают свой маршрут перелёта, и каждая стая идёт только своим  заданным в генах маршрутом.

    Стремление  зафиксировать, сохранить надолго  свое восприятие информации было всегда свойственно человеку. Мозг человека хранит множество информации, и использует для хранения ее свои способы, основа которых — двоичный код, как и  у компьютеров. Человек всегда стремился  иметь возможность поделиться своей  информацией с другими людьми и найти надежные средства для  ее передачи и долговременного хранения. Для этого в настоящее время  изобретено множество способов хранения информации на внешних (относительно мозга  человека) носителях и ее передачи на огромные расстояния.

    Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это: 

1.1 Графическая или изобразительная.

    В древние времена у людей возникла потребность в передаче информации друг другу, что привело к созданию различных языков, в том числе и графического языка.

    Графический язык является синтетическим, поскольку  сочетаeт в себе различные системы  записи информации: изобразительную  и знаковую. С его помощью можно  не только сохранять, но и читать информацию об изделии.

    Под изобразительной системой графического языка понимается единство и взаимодействие трех ее составляющих: 1) метода изобразительной  системы — метода проецирования; 2) правил использования элементов  изобразительной системы графического языка (точек, линий, контуров); 3) изображения  объекта (проекции объекта на плоскости).

    Примерами изобразительных систем могут служить: а) линейная перспектива (рис. 1, а), используемая для получения и чтения изображений архитектурных сооружений б) купольная и панорамная перспективы, которые используют художники для росписи куполов храмов и создания панорам (например, Бородинская панорама в Москве); в) параллельное проецирование на одну плоскость (рис. 1, в, г) и несколько взаимно перпендикулярных плоскостей проекций (рис. 1, б), позволяющих выполнять и читать чертежи технических, дизайнерских, архитектурных проектов, аксонометрических проекций и др.; г) изображения с числовыми отменами, используемые для создания топографических карт.

    Знаковая  система графического языка представляет собой совокупность условных знаков, цифр, букв, текстов, позволяющих уточнять геометрическую форму изображаемого объекта и метрическую информацию о нем (рис. 2). Кроме того, знаковая система несет в себе самостоятельную информацию технического и технологического характера, необходимую для изготовления и сборки изделия на производстве.

    Графический язык можно назвать языком делового, международного общения, так как его изобразительную систему составляют графические образы, получаемые методом проецирования, понятные без слов. А знаковая система языка общепринята.

    Рисунок1 - Изображения, получаемые в различных изобразительных системах: 
а — линейная перспектива; б — прямоугольное проецирование на три взаимно перпендикулярные плоскости; а — прямоугольное проецирование на аксонометрическую проекцию; г — косоугольное проецирование на аксонометрическую плоскость проекций

    Рисунок 2 - Использование знаковой системы: a — условные знаки, уточняющие форму: s — толщина изделия; ? — диаметр; ?— квадрат; R — радиус; б — числа, определяющие размеры изделия н его частей; e — обозначение вида обработки поверхности изделия: Ср. 9 — поверхность покрыта слоем серебра толщиной 9 мкм  

    С помощью графического языка можно  мысленно создавать пространственные образы формы объектов и оперировать  ими, отображать новые конструкторские, дизайнерские идеи, архитектурные замыслы, а также необходимые данные для их воплощения. Информацию об изделии, записанную с помощью графического языка, можно сохранять на дубликатах чертежей, электро-магнитных дисках и т. п. При необходимости они могут передаваться в различные отечественные и зарубежные организации.

    Графический язык используется в науке, производстве, строительстве, архитектуре, дизайне. Его называют языком техники. 
 

1.2 Звуковая.

    Из  курса физики известно, что звук есть колебания среды. Чаще всего средой является воздух, но это совсем не обязательно. Например, звук прекрасно распространяется по поверхности земли: именно поэтому в приключенческих фильмах герои, стараясь услышать шум погони, прикладывают ухо к земле. Напротив, существует весьма эффектный школьный физический опыт, который показывает, что при откачивании воздуха мы перестаем слышать звук находящегося под герметичным колпаком звонка. Важно также подчеркнуть, что существует определенный диапазон частот, к которому принадлежат звуковые волны: примерно от нескольких десятков герц до величины немного более 20 кГц. Значения этих границ определяются возможностями человеческого слуха.

Благодаря роли звуковых сигналов в практической жизни человека, процессы генерации  и закономерности распространения  звука изучены достаточно хорошо. Чаще всего звуковые колебания преобразуются  в электрические, что легко осуществляется с помощью микрофона. Как правило, электрический сигнал от микрофона  очень слаб и нуждается в усилении, что на современном уровне развития техники проблемы также не представляет. Форму полученных колебаний (т.е. зависимость  интенсивности сигнала от времени) можно наблюдать на экране обычного осциллографа; к сожалению, для получения  наглядной устойчивой картины сигнал должен быть периодическим.

Важную  роль в анализе звуковых (или полученных из них электрических) колебаний  играет также спектральный анализ, т.е. нахождение распределения интенсивности  различных частот в исходном сигнале. Математической основой такой процедуры  служит разложение изучаемой функции  в ряд по гармоническим функциям (синусам или косинусам) – так  называемый Фурье-анализ. Полученные в  результате обработки спектры также  обычно представляются графически в  координатах частота (абсцисса) –  интенсивность (ордината). Чтобы представить  себе, как выглядит спектр звукового  сигнала, достаточно взглянуть на информационный дисплей современного высококачественного  аудиокомплекса.

    Звуковые  сигналы в окружающем нас мире необычайно разнообразны. Для их записи с целью последующего воспроизведения  необходимо как можно точней сохранить  форму кривой зависимости интенсивности  звука от времени. При этом возникает  одна очень важная и принципиальная трудность: звуковой сигнал непрерывен, а компьютер способен хранить  в памяти толькодискретные величины. Отсюда следует, что в процессе сохранения звуковой информации она должна быть "оцифрована", т.е. из аналоговой непрерывной формы переведена в цифровую дискретную. Данную функцию выполняет специальный блок, входящий в состав звуковой карты, который называется аналого-цифровой преобразователь – АЦП. 
 

    1.3 Текстовая.

    Основу  большинства электронных изданий, как и печатных изданий, составляет текстовой материал. Именно на текст ложится основная семантическая нагрузка. Текстовой материал электронных изданий может подготавливаться в текстовых редакторах или программных пакетах верстки и оформляться в соответствии с требованиями, предъявляемыми к печатным изданиям. При подготовке публикации каждая из указанных программ подготавливает текстовые файлы в своем формате, однако последующая печать на твердый носитель обеспечивает одинаковые возможности по восприятию текстовой и графической информации.

    Иное  дело в электронных изданиях. Здесь  восприятие текстовой информации осуществляется на основе представления любого издания  на экране монитора ПЭВМ или специального электронного устройства. Поскольку  такие издания могут подготавливаться в различной программной среде, для воспроизведения электронного документа необходима именно эта  среда или другая, но программно и информационно совместимая  с ней. Таким образом, на ПЭВМ должны быть инсталлированы все наиболее вероятные  программные средства прочтения  электронных изданий.

    Одной из возможностей избежать подобной ситуации является использование стандартных текстовых форматов. Но на сегодняшний день существуют стандарты (юридические) только на способы кодирования символов. Поэтому в электронных изданиях и гипертекстовых электронных HTML-документах применяют коды ASCII,  ASNI или двухбайтовый код UNICODE. Такой же подход избран и при подготовке электронных документов по Help-технологиям.

    Фирма Adobe Systems предложила свой подход к решению проблемы программно-информационной совместимости электронных изданий. В качестве стандартного (де-факто) текстового формата выбран формат разметки текста PDF. Это объясняется тем, что практически в каждой программе текстовых редакторов или пакетов верстки имеются трансляторы формата документа, созданного в определенной программе, в формат PDF. Поэтому любой электронный документ можно представить в едином виде (в стандарте де-факто PDF) и осуществить его просмотр в программе Adobe Acrobat.

    В некоторых электронных  документах текстовой материал используется в качестве комментария к графическим  или анимационным элементам электронных  изданий. К таким электронным  изданиям относят гиперграфические и мультимедийные издания.

    Исходный  текстовой материал электронного издания  может подготавливаться традиционными способами: с помощью клавиатурного набора; сканирования текстовых блоков исходного документа с последующим распознаванием символов в среде соответствующих программ распознавания текста; переноситься на компьютер с помощью магнитных носителей; передаваться по сети и т.д.

    В электронных документах текст играет двоякую роль. Прежде всего он несет основную семантическую нагрузку в большинстве видов электронных изданий. Как правило, этот текстовой материал выступает в виде текстовых блоков или разделов, которые в дальнейшем будут объединяться в нечто целое в режиме просмотра электронного издания или навигации по нему.

    С другой стороны, текстовая информация является системообразующим элементом  электронных изданий, поскольку  используется для навигации по электронному изданию. Текстовая информация вводится непосредственно в процессе формирования элементов навигации.

    Для автоматизации  подготовки электронных документов созданы специальные программы:  Macromedia Dreamweaver, Microsoft FrontPage 2000,  Adobe Page Mill,  Claris Home Page,  SoftQuad,  HotMetal Pro, Allaire HomeSite,  Symantec Visual Page,  NetObject Fusion,  Sausage Software HotDog Professional, \ Licon Beach Software FlexSite и т.д. 

1.4 Числовая

      В ЭВМ используются три вида  чисел: с фиксированной точкой (запятой), с плавающей точкой (запятой)  и двоично-десятичное представление.  Точка (запятая) - это подразумеваемая  граница целой и дробной частей  числа.

У чисел  с фиксированной точкой в двоичном формате предполагается строго определенное место точки (запятой). Обычно это  место определяется или перед  первой значащей цифрой числа, или после  последней значащей цифрой числа. Если точка фиксируется перед первой значащей цифрой, то это означает, что  число по модулю меньше единицы. Диапазон изменения значений чисел определяется неравенством

.

Если  точка фиксируется после последней  значащей цифры, то это означает, что п- разрядные двоичные числа являются целыми. Диапазон изменения их значений составляет:

Перед самым старшим из возможных разрядов двоичного числа фиксируется  его знак. Положительные числа  имеют нулевое значение знакового  разряда, отрицательные - единичные.

Другой  формой представления чисел является представление их в виде чисел  с плавающей точкой (запятой). Числа  с плавающей точкой представляются в виде мантиссы т_a и порядка р_a , иногда это представление называют полулогарифмической формой числа. Например, число A10= 373 можно представить в виде 0.373 • 103, при этом т = 0.373, р = 3, основание системы счисления подразумевается фиксированным и равным десяти. Для двоичных чисел А₂ в этом представлении также формируется т_a и порядок р_a при основании системы счисления равным двум.

что соответствует  записи

Порядок числа р_a определяет положение точки (запятой) в двоичном числе. Значение порядка лежит в диапазоне -р_a^max<=р_a<=р_a^max , где величина p_a^mах определяется числом разрядов к, отведенных для представления порядка

Положительные и отрицательные значения порядка  значительно усложняют обработку  вещественных чисел. Поэтому во многих современных ЭВМ используют не прямое значение р_a, а модифицированное р'_a приведенное к интервалу

Значение р'_a носит название “характеристика числа”. Обычно под порядок (модифицированный порядок - характеристику) выделяют один байт. Старший разряд характеристики отводится под знак числа, а семь оставшихся разрядов обеспечивают изменение порядка в диапазоне

Модифицированный  порядок р^'_a вычисляется по зависимости

Этим  самым значения р^'_a формируются в диапазоне положительных чисел

Мантисса  числа m_a представляется двоичным числом, у которого точка фиксируется перед старшим разрядом, т. е.

где k - число разрядов, отведенных для представления мантиссы.

Если

то старший  значащий разряд мантиссы в системе  счисления с основанием N отличен от нуля. Такое число называется нормализованным. Например, A2 =(100;0.101101)2 -нормализованное число А₂= 1011.01 или А₁₀= 11.25, а то же самое число А₂ = (101 ;0.0101101) - число ненормализованное, так как старший разряд мантиссы равен нулю.

Диапазон  представления нормализованных  чисел с плавающей точкой определяется

где r и k - соответственно количество разрядов, используемых для представления порядка и мантиссы.

Третья  форма представления двоичных чисел - двоично-десятичная. Ее появление  объясняется следующим. При обработке  больших массивов десятичных чисел (например, больших экономических документов) приходится тратить существенное время на перевод этих чисел из десятичной системы счисления в двоичную для последующей обработки и обратно -для вывода результатов. Каждый такой перевод требует выполнения двух - четырех десятков машинных команд. С включением в состав отдельных ЭВМ специальных функциональных блоков или спецпроцессоров десятичной арифметики появляется возможность обрабатывать десятичные числа напрямую, без их преобразования, что сокращает время вычислений. При этом каждая цифра десятичного числа представляется двоичной тетрадой. Например, A₁₀=3759, A_2-10= 0011 0111 0101 1001. Положение десятичной точки (запятой), отделяющей целую часть от дробной, обычно заранее фиксируется. Значение знака числа отмечается кодом, отличным от кодов цифр. Например, “+” имеет значение тетрады “1100”, а “-” - “1101”.

    1.5 Видеоинформация.

    В последнее время компьютер все  чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей, с позволения сказать, работой  является просмотр кинофильмов и  видеоклипов, а также (куда компьютерным пользователям без них!) многочисленные видеоигры. Более правомерно данным термином называть создание и редактирование такой информации с помощью компьютера.

    Следует четко представлять, что обработка  видеоинформации требует очень  высокого быстродействия компьютерной системы, причем не только процессора, но и CD-ROM, с которого считываются  данные, конечно, видеосистемы, а также  всех информационных шин, по которым  данные передаются от одного устройства к другому. В частности, в [1] приводится очень наглядный пример, когда  при весьма скромном размере окна видеоизображения 360x240 и 16 битах цветовой информации на каждый пиксел скорость передачи данных превышает один мегабайт в секунду. "То есть за десять минут  должно быть передано более 600 Мбайт  данных, что эквивалентно немного  немало целому диску CD-ROM!" Таким образом, если для прочих видов информации сжатие лишь повышает удобства работы, то для видеоинформации технологии сжатия имеют поистине жизненно важное значение.

    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. В любительской киносъемке использовалась частота 16 кадров/сек., в профессиональной – 241.

    Традиционный  кадр на кинопленке "докомпьютерной" эпохи выглядел так, как показано на рис.3. Основную его часть, разумеется, занимает видеоизображение, а справа сбоку отчетливо видны колебания на звуковой дорожке. Имеющаяся по обоим краям пленки периодическая система отверстий (перфорация) служит для механической протяжки ленты в киноаппарате с помощью специального механизма.

    Казалось  бы, если проблемы кодирования статической  графики и звука решены, то сохранить  видеоизображение уже не составит труда. Но это только на первый взгляд, поскольку, как показывает разобранный выше пример, при использовании традиционных методов сохранения информации электронная  версия фильма получится слишком  большой. Достаточно очевидное усовершенствование состоит в том, чтобы первый кадр запомнить целиком (в литературе его принято называть ключевым), а в следующих сохранять лишь отличия от начального кадра (разностные кадры).

    Принцип формирования разностного кадра поясняется рис.4, где продемонстрировано небольшое горизонтальное смещение прямоугольного объекта. Отчетливо видно, что при этом на всей площади кадра изменились всего 2 небольшие зоны: первая сзади объекта возвратилась к цвету фона, а на второй – перед ним, фон перекрасился в цвет объекта. Для разноцветных предметов произвольной формы эффект сохранится, хотя изобразить его будет заметно труднее.

    Конечно, в фильме существует много ситуаций, связанных со сменой действия, когда  первый кадр новой сцены настолько  отличается от предыдущего, что его  проще сделать ключевым, чем разностным. Может показаться, что в компьютерном фильме будет столько ключевых кадров, сколько новых ракурсов камеры. Тем не менее, их гораздо больше. Регулярное расположение подобных кадров в потоке позволяет пользователю оперативно начинать просмотр с любого места фильма: "если пользователь решил начать просмотр фильма с середины, вряд ли он захочет ждать, пока программа распаковки вычислит все разности с самого начала". Кроме того, указанная профилактическая мера позволяет эффективно восстановить изображение при любых сбоях или при "потере темпа" и пропуске отдельных кадров на медленных компьютерных системах.

    Заметим, что в современных методах  сохранения движущихся видеоизображений используются и другие типы кадров.

    Существует  множество различных форматов представления  видеоданных. В среде Windows, например, уже более 10 лет (начиная с версии 3.1) применяется формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave – чередование аудио и видео)2. Суть AVI файлов состоит в хранении структур произвольных мультимедийных данных, каждая из которых имеет простой вид, изображенный на рис.3. Файл как таковой представляет собой единый блок, причем в него, как и в любой другой, могут быть вложены новые блоки. Заметим, что идентификатор блока определяет тип информации, которая хранится в блоке.

    Внутри  описанного выше своеобразного контейнера информации (блока) могут храниться  абсолютно произвольные данные, в  том числе, например, блоки, сжатые разными  методами. Таким образом, все AVI-файлы  только внешне выглядят одинаково, а  внутри могут различаться очень  существенно.