Образовательный минимум по «Информатике и ИКТ» для учащихся 10-го класса (профильный уровень) по итогам I-го полугодия 2013-2014 учебного года (стр. 5 )

– – – черный к – – красный
– – с синий к – с розовый
– з – зеленый к з – коричневый
– з с голубой к з с белый

Здесь каждый базовый цвет обозначается первой буквой, а черточкой – отсутствие цвета.

Следовательно, для кодирования 8-цветного изображения требуется три бита памяти на один пиксель. Если наличие базового цвета обозначить 1 (единицей), а отсутствие 0 (нулем), то получится следующая таблица кодировки 8-цветной палитры:

Двоичный код восьмицветной палитры

К	З	С	Цвет
0	0	0	черный
0	0	1	синий
0	1	0	зеленый
0	1	1	голубой
1	0	0	красный
1	0	1	розовый
1	1	0	коричневый
1	1	1	белый

Вывод: с помощью трех базовых цветов нельзя получить палитру, содержащую больше 8 цветов. Однако на экранах современных компьютеров получают цветные изображения, составленные из сотен, тысяч и даже миллионов различных красок и оттенков. Как это достигается?

Если иметь возможность управлять интенсивностью (яркостью) свечения базовых цветов, то количество различных вариантов их сочетаний, дающих разные краски и оттенки, увеличивается.

16-цветная палитра получается при использовании четырехразрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно (интенсивностью трех электронных пучков).

Двоичный код 16-цветной палитры
И – бит интенсивности

И	К	З	С	Цвет
0	0	0	0	черный
0	0	0	1	синий
0	0	1	0	зеленый
0	0	1	1	голубой
0	1	0	0	красный
0	1	0	1	розовый
0	1	1	0	коричневый
0	1	1	1	серый (или белый)
1	0	0	0	темно-серый
1	0	0	1	ярко-синий
1	0	1	0	ярко-зеленый
1	0	1	1	ярко-голубой
1	1	0	0	ярко-красный
1	1	0	1	ярко-розовый
1	1	1	0	ярко-желтый
1	1	1	1	ярко-белый

Большее количество цветов получается при раздельном управлении интенсивностью базовых цветов. Причем интенсивность может иметь более двух уровней, если для кодирования каждого из базовых цветов выделять больше одного бита.

Из сказанного выше можно вывести правило:

Количество различных цветов К и количество битов для их кодировки b
связаны между собой формулой К = 2b

21=2, 22=4, 23=8, 24=16 и т. д. Для получения цветовой гаммы из 256 цветов требуется 8 бит  = 1 байт на пиксель, так как 28=256.

Объем необходимой видеоинформации определяется размером графической сетки дисплея и количеством цветов. Минимальный объем видеопамяти должен быть таким, чтобы в него помещался один кадр (одна страница) изображения.

Минимальный объем видеопамяти = М х N x b (в битах),

где b – количество бит в коде пикселя

Например, для сетки 640х200 и черно-белого изображения минимальный объем видеопамяти должен быть таким:

640 х 200 х 1 бит = 128000бит = 16000байт (» 16 Кбайт).

Для 4-цветной гаммы и той же графической сетки видеопамять должна быть в два раза больше – 32 Кбайта; для 8-цветной – 48 Кбайт (доказать).

На современных высококачественных дисплеях используется палитра более чем из 16 миллионов цветов. Требуемый размер видеопамяти в это случае – несколько мегабайт.

Вопросы и задания:

1.  Какая информация содержится в видеопамяти?

2.  Сколько бит видеопамяти на один пиксель требуется для хранения 2-цветного,
4-цветного, 8-цветного, 16-цветного изображения?

3.  Какие цвета получаются из смешения красного и синего, красного и зеленого, зеленого и синего?

4.  Сколько цветов будет содержать палитра, если каждый базовый цвет кодировать в двух битах?

5.  Пусть видеопамять компьютера имеет объем 512 Кбайт. Размер графической сетки 640х200. Сколько страниц экрана одновременно разместится в видеопамяти при палитре из 16 цветов; 256 цветов?

Решение: а) V1стр.= 640*200*4= 512000 бит

512000:8= 64000 байт » 64Кбайт

512Кбайт:64Кбайт » 8 страниц

б) 256 цветов в палитре Þ 8 бит в коде (28=256) (в два раза больше, чем в первом случае). Следовательно, количество страниц изображения в видеопамяти того же объема уменьшится в 2 раза. Следовательно, ответ: 4 страницы.

Кодирование звука

o  учебник и др. Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 10 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011 (§1.4)

o  (доктор технических наук, учитель высшей категории).
В Приложении (файл А8.doc) теория, разбор задач из ЕГЭ, задачи для самоподготовки

Задачи на кодирование звуковой информации

1.  Определить размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен.

2.  Определить объем памяти для хранения цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет две минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 бит.

3.  В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб. Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью звучания 1 минута. Какой должна быть частота дискретизации и разрядность?

4.  Объем свободной памяти на диске – 5,25 Мб, разрядность звуковой платы – 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц?

5.  Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на диске 1,3 Мб, разрядность звуковой платы – 8. С какой частотой дискретизации записан звук?

6.  Две минуты записи цифрового аудиофайла занимают на диске 5,1 Мб. Частота дискретизации – 22050 Гц. Какова разрядность аудиоадаптера?

7.  Объем свободной памяти на диске – 0,01 Гб, разрядность звуковой платы – 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 44100 Гц?

8.  Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 мин. если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно:

а) 16 бит и 8 кГц;

б) 16 бит и 24 кГц.

9.  Определить объем памяти для хранения цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет две минуть частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 бит.

10.  Объем свободной памяти на диске – 5,25 Мб, разрядность звуковой платы – 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц?

11.  Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на диске 1,3 Мб, разрядность звуковой платы - 8. С какой частотой дискретизации записан звук?

12.  Две минуты записи цифрового аудиофайла занимают на диске 5,1 Мб. Частота дискретизации – 22 050 Гц. Какова разрядность аудиоадаптера?

13.  Объем свободной памяти на диске – 0,1 Гб, разрядность звуковой платы – 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 44 1001Гц?

14.  Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 20 с, если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 кГц;

15.  Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен 700 Кбайт;

16.  Какой объем данных имеет моноаудиофайл, длительность звучания которого 1 секунда, при среднем качестве звука (16 бит, 24 кГц)?

17.  Рассчитайте объем стереоаудиофайла длительностью 20 секунд при 20-битном кодировании и частоте дискредитации 44.1 кГц.

18.  Определите количество уровней звукового сигнала при использовании 8-битных звуковых карт.

19.  Оцените информационный объем стерео аудиофайла длительностью звучания 30 с, если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 кГц;

20.  Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 мин. если "глубина" кодирования и частота дискретизации – звукового сигнала равны соответственно:16 бит и 48 кГц.

V.  Логические основы обработки информации

o  учебник и др. Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для
10 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011 (§1.6)

o  (доктор технических наук, учитель высшей категории).
В Приложении (файл А3.doc, A10.doc) теория, разбор задач из ЕГЭ, задачи для самоподготовки

Источники методического и дидактического материала:

-  и др. Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для
10 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011

-  Материалы для подготовки к ЕГЭ, выложенные на сайте доктора технических наук, учителя высшей категории http://kpolyakov. narod. ru/

-  Разработки к урокам, подготовленные учителем информатики