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:

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;

Ответы к тестам главы 1

Глава 2. Основы организация и функционирования компьютеров

2.1. Классификация компьютеров

По мере совершенствования структур и технологий производства средств вычислительной техники появляются новые классы компьютеров, и различия для определенных моделей компьютеров постепенно изменяются. Используются разнообразные классификационные характеристики компьютерной техники:

· по поколениям;

· по архитектуре, структуре, по количеству процессоров компьютера;

· по быстродействию;

· по условиям эксплуатации;

· по назначению компьютеров и другим характеристикам.

Идея классифицировать компьютеры по поколениям определяется тем, что компьютерная техника за свою длительную историю развития проделала большой путь как с точки зрения используемой элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы, большие и сверхбольшие интегральные схемы), так и в смысле развития структурной организации, значительного расширения сфер применения.

Поиск по сайту: