1. Главная
2. Обучение
3. Информатика База 11кл.

Количественный подход к измерению информации

Подходы к измерению информации

• алфавитный или количественный (т.е. количество информации зависит от количества элементов в наборе, например, кол-ва букв в алфавите);
• содержательный или вероятностный (т.е. количество информации зависит от её содержания).

Рассмотрим первый подход к измерению информации. При определении количества информации на основе уменьшения неопределённости наших знаний мы рассматриваем информацию с точки зрения содержания., ее понятности и новизны для человека. С этой точки зрения в опыте по бросанию монеты одинаковое количество информации содержится и в зрительном образе упавшей монеты, и в коротком сообщении “Орёл”, и в длинной фразе “Монета упала на поверхность земли той стороной вверх, на которой изображён орёл”.

Однако при хранении и передаче информации с помощью технических устройств целесообразно отвлечься от содержания информации и рассматривать её как последовательность знаков (букв, цифр, кодов цветов точек изображения и так далее).

Множество используемых в тексте символов называется алфавитом.

У алфавита есть размер (полное количество его символов), который называется мощностью алфавита (N).

Поиск информационного объёма текстовой информации

Набор символов знаковой системы (алфавит) можно рассматривать как различные возможные состояния (события). Тогда, если считать, что появление символов в сообщении равновероятно, по формуле N=2ⁱ можно рассчитать, какое количество информации несёт каждый символ.

N=2ⁱ 

N - мощность алфавита

i - информационный вес символа (разрядность кодировки) (в битах)

Так, в русском алфавите, если не использовать букву ё, количество событий (букв) будет равно 32. Тогда: 32=2ⁱ, откуда i = 5 битов. Однако, не стоит её выбрасывать, ведь, это очень важная буква! Так что N=33 символа. И при 33 символах пятую степень двойки брать нельзя. 2⁵ = 32. Один символ так и просится быть неучтённым,
но мы возьмём шестую степень: 2⁶ = 64. При возможном кодировании 64 символов, мы с лёгкостью поместим и букву "ё" и цифры и другие полезные символы. Так что, если мощность алфавита не равняется значению степени двойки, то нужно подобрать минимальное значение для i таким образом, чтобы 2ⁱ превышало N.

Итак, по условиям выше, каждый символ несёт в себе 6 бит информации (его информационная ёмкость = 6 бит). Количество информации в сообщении можно подсчитать, умножив количество информации, которое несёт 1 символ, на количество символов:

I=k*i

I - информационный объём (в битах)

k - количество символов в тексте

i - информационный вес символа (разрядность кодировки) (в битах)

Поиск информационного объёма графической растровой информации

Растровое изображение - изображение, состоящее из пикселей. Изображение, представляющее собой сетку (мозаику) пикселей — цветных точек (обычно прямоугольных) на мониторе, бумаге и других отображающих устройствах.

 

Однако - синусоида - это бексконечно-точный аналоговый сигнал, который невозможно записать в современной компьютере с беконечной точностью. Вся цифровая информация дискретна, а значит, прерывиста. Такие отрывки представлены тем фактом, что состояние звукового сигнала записывается только в определённые моменты времени. Так, на примере из скриншота - частота звука = 48000 герц, что означает то, что за 1 секунду записи датчик микрофона был опрошен 48000 раз и результат каждого опроса записан в виде положения волны на графике по вертикали и уложен в 1 секунду записи. Каждая такая точка в свою очередь может с дискретной точностью передать значение амплитуды звуковой волны. Количество таких возможных положений по вертикали находится по формуле N=2ⁱ  , то есть разрядность звука напрямую влияет на качество и плавность передаваемого звука.

Так же из примера видно, что отображаются две волны - это две звуковые дорожки. Одна - левый канал, вторая - правый. Это стерео. Когда канал у звука один, то звук записан в режиме моно. 4 канала - квадро.

В кинотеатрах используют профессиональные многоканальные аудиосистемы, которые позволяют поспроизводить звук шагов главного героя фильма буквально с любой стороны от зрителя. Иначе говоря - звуковая дорожка - это отдельная звукозапись, предназначенная для конкретного канала воспроизведения в оборудовании. 

 

Информационный объём звукозаписи можно найти по формуле:

I = i * t * n * ν 

 

Пожалуйста, решите три задания и оформите их в виде табличек в Excel-online:

1. Сообщение, записанное буквами 64-символьного алфавита, содержит 20 символов. Какой объем информации оно несет?

2. Цветное растровое графическое изображение, палитра которого включает в себя 65 536 цветов, имеет размер 100Х100 точек (пикселей). Какой объем видеопамяти компьютера (в Кбайтах) занимает это изображение в формате BMP?

3. Определить размер (в байтах) цифрового одноканального аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. 

 

Разместите задачи на 1 листе книги Excel и пришлите ссылку на этот файл из сервиса office.com

Форма отчёта обучающегося: Ссылка

Принимается ссылка на ресурс, размещённый на стороннем сервере