WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 29 |

Из физики известно, что звук – это колебания воздуха. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), то видно плавно изменяющееся с течением времени напряжение. Для компьютерной обработки такой – аналоговый – сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел.

Делается это, например, так – измеряется напряжение через равные промежутки времени и полученные значения записываются в память компьютера. Этот процесс называется дискретизацией (или оцифровкой), а устройство, выполняющее его – аналогоцифровым преобразователем (АЦП).

Чтобы воспроизвести закодированный таким образом звук, нужно сделать обратное преобразование (для этого служит цифро-аналоговый преобразователь – ЦАП), а затем сгладить получившийся ступенчатый сигнал.

Чем выше частота дискретизации и чем больше разрядов отводится для каждого отсчета, тем точнее будет представлен звук, но при этом увеличивается и размер звукового файла. В настоящее время при записи звука в мультимедийных технологиях применяются частоты 8, 11, 22 и 44 кГц. Так, частота дискретизации 44 килогерца означает, что одна секунда непрерывного звучания заменяется набором из сорока четырех тысяч отдельных отсчетов сигнала. Чем выше частота дискретизации, тем лучше качество оцифрованного звука. Поэтому в зависимости от характера звука, требований, предъявляемых к его качеству и объему занимаемой памяти, выбирают некоторые компромиссные значения.

Как отмечалось выше, каждый отдельный отсчет можно описать некоторой совокупностью чисел, которые затем можно представить в виде некоторого двоичного кода.

Качество преобразования звука в цифровую форму определяется не только частотой дискретизации, но и количеством битов памяти, отводимых на запись кода одного отсчета.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Этот параметр принято называть разрядностью преобразования. В настоящее время обычно используется разрядность 8, 16 и 24 бит. На описанных выше принципах основывается формат WAV (от WAVeform-audio – волновая форма аудио) кодирования звука. Получить запись звука в этом формате можно от подключаемых к компьютеру микрофона, проигрывателя, магнитофона, телевизора и других стандартно используемых устройств работы со звуком. Однако формат WAV требует очень много памяти. Так, при записи стереофонического звука с частотой дискретизации 44 килогерца и разрядностью 16 бит – параметрами, дающими хорошее качество звучания, – на одну минуту записи требуется около десяти миллионов байтов памяти.

Описанный способ кодирования звуковой информации достаточно универсален, он позволяет представить любой звук и преобразовывать его самыми разными способами. Но бывают случаи, когда выгодней действовать по-иному.

Издавна используется довольно компактный способ представления музыки – нотная запись. В ней специальными символами указывается, какой высоты звук, на каком инструменте и как сыграть. Фактически, ее можно считать алгоритмом для музыканта, записанным на особом формальном языке. В 1983 ведущие производители компьютеров и музыкальных синтезаторов разработали стандарт, определивший такую систему кодов. Он получил название MIDI.

Конечно, такая система кодирования позволяет записать далеко не всякий звук, она годится только для инструментальной музыки. Но есть у нее и неоспоримые преимущества:

чрезвычайно компактная запись, естественность для музыканта (практически любой MIDIредактор позволяет работать с музыкой в виде обычных нот), легкость замены инструментов, изменения темпа и тональности мелодии.

Есть и другие, чисто компьютерные, форматы записи музыки. Среди них – формат MP3, позволяющий с очень большим качеством и степенью сжатия кодировать музыку, при этом вместо 18–20 музыкальных композиций на стандартном компакт-диске (CD-ROM) помещается около 200. Одна песня занимает, примерно, 3,5 Mb, что позволяет пользователям сети Интернет легко обмениваться музыкальными композициями.

Кодирование видеоинформации.

Видеоинформация включает в себя последовательность кадров и звуковое сопровождение, поэтому кодирование видеоинформации еще более сложная проблема, чем кодирование звуковой информации, так как нужно позаботиться не только о дискретизации непрерывных движений, но и о синхронизации изображения со звуковым сопровождением.

В настоящее время для этого используется формат, которой называется AVI (Audio-Video Interleaved – чередующееся аудио и видео).

Основные мультимедийные форматы AVI и WAV очень требовательны к памяти.

Объем видеофайла примерно равен произведению количества информации в каждом кадре на число кадров. Число кадров вычисляется как произведение длительности видеоклипа на скорость кадров, то есть их количество в 1 с:

V = N M C v t (1.7) При разрешении 800600 точек, разрядности цвета C=16, скорости кадров v=25 кадров/c, видеоклип длительностью 30с будет иметь объем:

800600162530=576107 (бит) = 72107 (байт) = 687 (Мбайт). Это много для такого короткого видеофрагмента, поэтому на практике применяются различные способы компрессии, то есть сжатия звуковых и видео-кодов. В настоящее время стандартными стали способы сжатия, предложенные MPEG (Moving Pictures Experts Group – группа экспертов по движущимся изображениям). В частности, стандарт MPEG описывает несколько популярных в настоящее время форматов записи звука. Так, например, при записи в формате МР3 при PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com практически том же качестве звука требуется в десять раз меньше памяти, чем при использовании формата WAV. Существуют специальные программы, которые преобразуют записи звука из формата WAV в формат МР3. Не так давно был разработан стандарт MPEG4, применение которого позволяет записать полнометражный цветной фильм со звуковым сопровождением на компакт-диск обычных размеров и качества.



2.1.5. Основные понятия алгебры логики Алгебра логики (булева алгебра) изучает высказывания, рассматриваемые со стороны их логических значений (истинности или ложности), и логические операции над ними.

Основным предметом алгебры логики являются высказывания.

Под высказыванием понимается имеющее смысл языковое выражение, относительно которого можно утверждать, что оно либо истинно, либо ложно.

Пример:

• «5 есть простое число». Это высказыванием является истинным.

• «4+х=6». Это уравнение не является высказыванием. Однако, придавая переменной х определенное числовое значение, получим высказывание.

• «роза – цветок». Это высказывание является истинным.

• «все углы – прямые». Это высказывание является ложным.

• «3+5=9». Это высказывание является ложным.

Истинностные значения новых высказываний определяются при этом только истинностными значениями входящих в них высказываний. Построение из данных высказываний (или из данного высказывания) нового высказывания называется логической операцией. Знаки логических операций называются логическими связками.

Пример:

• Из высказываний «х>2», «х<3» при помощи связки и можно получить высказывание «x>2 и х<3»;

• из высказываний «у>10», «х<3» при помощи связки или можно получить высказывание «у>10 или х<3»;

Истинность или ложность получаемых таким образом высказываний зависит от истинности и ложности исходных высказываний и соответствующей трактовки связок как операций над высказываниями.

Одной из основных операций алгебры логики является операция отрицания.

Отрицание высказывания А (т.е. не А) обозначается A и читается: «отрицание А», «не А» или «А с чертой».

В таблице 1.2 приведены основные бинарные логические операции и связки.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Основные бинарные логические операции и связки Таблица 1.Другие Обозначение обозначения Название логической Логические логической операции и связки связки логической операции операции А&В конъюнкция, логическое умножение, А и В АВ АВ логическое «и» АВ дизъюнкция, логическое сложение, АВ А+В А или В логическое «или» АВ импликация, АВ если А, то В;

логическое следование АВ сумма по модулю 2, разделительная АВ АВ либо А, либо В дизъюнкция, разделительное «или» АВ эквиваленция, А тогда и только тогда, тождественность А~В АВ когда В;

равнозначность АВ штрих Шеффера, АВ неверно, что А и В;

A B антиконъюнкция стрелка Пирса, А В ни А, ни В;

A B антидизъюнкция, Примечание: А и В являются высказываниями.

Инверсия Пример: Дано высказывание А=<Киев-столица Франции>.

Тогда не А=«не Киев-столица Франции». Высказывание не А означает – не верно, что А, т.е. не верно, что <Киев-столица Франции>.

Конъюнкция Результатом операции конъюнкции для высказывания А В будет истинна только тогда, когда истинны одновременно оба высказывания.

Пример: Даны высказывания А=«Москва – столица России» и В=«Рим – столица Италии».

Сложное высказывание А В=«Москва – столица России и Рим – столица Италии» истинно, так как истинны оба высказывания.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Дизъюнкция Результатом операции дизъюнкции для высказывания А В будет истинна тогда, когда истинно хотя бы одно высказывание, входящее в него.

Пример: Даны высказывания А=«2+3=5» и В=«3+3=5».

Сложное высказывание А В=«2+3=5 или 3+3=5» истинно, так как истинно высказывание А.

Эквиваленция Результатом операции эквиваленции для высказывания А~В будет истинна тогда, когда истинны или ложны одновременно оба высказывания. Отличие эквиваленции от конъюнкции состоит в том, что вне зависимости от смысла, равнозначными являются как истинные, так и ложные высказывания.

Пример: Даны высказывания А=«2+2=7» и В=«1–8=5».

Сложное высказывание А~В=«2+2=7 тогда и только тогда, когда 1–8=5» истинно, так как оба высказывания ложны.

Импликация Результатом операции импликации для высказывания А В будет ложь только тогда, когда первое высказывание (А) истинно, а второе (В) ложно. При этом А – предпосылка, а В – следствие. В остальных случаях результатом операции всегда будет истина.

Пример: Даны высказывания А=«2+2=4» и В=«1–8=5».

Сложное высказывание А В=«если 2+2=4, то 1–8=5» ложно, так как высказывание А истинно, а В – ложно.

Антиконъюнкция Результатом операции антиконъюнкции для высказывания А В будет ложь только тогда, когда оба высказывания истинны. В остальных случаях результатом операции всегда будет истина.

Пример: Даны высказывания А=«Москва – столица России» и В=«Рим – столица Италии».

Сложное высказывание А В=«неверно, что Москва–столица России и Рим–столица Италии» ложно, так как истинны оба высказывания.

Антидизъюнкция Результатом операции антидизъюнкции для высказывания А В будет истинна только тогда, когда оба высказывания ложны. В остальных случаях результатом операции всегда будет ложь.

Пример: Даны высказывания А=«Рим – столица России» и В=«Москва – столица Италии».

Сложное высказывание А В=«ни Рим–столица России, ни Москва–столица Италии» истинно, так как ложны оба высказывания.





Связки и частица «не» рассматриваются в алгебре логики как операции над величинами, принимающими значения 0 (ложь/false) и 1(истина/true), и результатом применения этих операций также являются числа 0 или 1.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com В алгебре логики логические операции чаще всего описываются при помощи таблиц истинности.

В таблице 1.3 представлена таблица истинности для операции отрицания (инверсия).

Таблица истинности для операции «отрицания» Таблица 1.А не А 0 1 Пример: Дана переменная А=1 (истина). После применения операции инверсии для переменной А ее значение станет равным 0 (ложь).

В таблице 1.4 представлены все наборы значений переменных А и В и значения операций на этих наборах.

Таблица истинности для основных бинарных логических операций Таблица 1.А В ~ 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 Пример: Даны высказывания А=«Москва–столица России» и В=«Рим–столица Италии». Следовательно А=1 (истина) и В=1.

Чтобы определить значение операции А В для данных высказываний, необходимо:

• в таблице 1.4. в столбцах с именами А и В найти строку для А=1 и В=1;

• затем найти пересечение этой строки со столбцом с именем ;

• получим А В=1.

А В ~ 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 Пример: Даны высказывания А=«2+3=5» и В=«3+3=5». Тогда А=1 и В=0.

Высказывание А В=1.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com А В ~ 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 Пример: Даны высказывания А=«2+2=4» и В=«1–8=5». Тогда А=1 и В=0.

Высказывание А~В=0.

А В ~ 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 2.1.6. Логические основы ЭВМ Для описания того, как функционируют аппаратные средства компьютера очень удобен математический аппарат алгебры логики, поскольку основной системой счисления в компьютере является двоичная, в которой используются цифры «1» и «0».

Одни и те же устройства компьютера могут применяться для обработки и хранения как числовой информации, представленной в двоичной системе счисления, так и логических переменных.

На этапе конструирования аппаратных средств алгебра логики позволяет значительно упростить логические функции, описывающие функционирование схем компьютера, и, следовательно, уменьшить число элементарных логических элементов, из десятков тысяч которых состоят основные узлы компьютера.

В логической схеме компьютера выделяют логические элементы. Логический элемент компьютера – это часть электронной логической схемы, которая реализует элементарную логическую формулу.

Логическими элементами компьютеров являются электронные схемы «И», «ИЛИ», «НЕ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ». С помощью этих схем можно реализовать любую логическую формулу, описывающую работу устройств компьютера.

Каждый логический элемент имеет свое условное обозначение, которое выражает его логическую формулу, но не указывает на то, какая именно электронная схема в нем реализована. Это упрощает запись и понимание сложных логических схем.

Схема «И» реализует конъюнкцию двух или более логических значений. Условное обозначение структурной схемы «И» представлена на рис. 2.1.2.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Рис. 2.1.2. Схема «И» На выходе схемы «И» значение «1» будет тогда и только тогда, когда на всех входах будут «1». Когда хотя бы на одном входе будет «0», на выходе также будет «0».

Операция конъюнкции на функциональных схемах обозначается знаком «&» (читается как «амперсэнд»), являющимся сокращенной записью английского слова and.

Схема «ИЛИ» реализует дизъюнкцию двух логических значений. Условное обозначение схемы «ИЛИ» представлено на рис. 2.1.3.

Рис. 2.1.3. Схема «ИЛИ» На выходе схемы «ИЛИ» значение «0» будет тогда и только тогда, когда на всех входах будут «0». Когда хотя бы на одном входе будет «1», на выходе также будет «1».

Операция дизъюнкции на функциональных схемах обозначается знаком «1».

Схема «НЕ» (инвертор) реализует операцию отрицания. Условное обозначение схемы НЕ представлено на рис. 2.1.4.

Рис. 2.1.4. Схема «НЕ» Если на входе схемы – «0», то на выходе будет «1». Когда на входе – «1», на выходе будет «0».

Схема «И-НЕ» состоит из элемента «И» и инвертора и осуществляет отрицание результата схемы «И». Условное обозначение схемы «И-НЕ» представлено на рисунке 2.1.5.

Рис. 2.1.5. Схема «И-НЕ» На выходе схемы «И-НЕ» значение «0» будет тогда и только тогда, когда на всех входах будут «1».

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Схема «ИЛИ-НЕ» состоит из элемента «ИЛИ» и инвертора и осуществляет отрицание результата схемы «ИЛИ». Условное обозначение схемы «ИЛИ-НЕ» представлено на рис. 2.1.6.

Рис. 2.1.6. Схема «ИЛИ-НЕ» На выходе схемы «ИЛИ-НЕ» значение «1» будет тогда и только тогда, когда на всех входах будут «0».

2.1.7. Вопросы для самоконтроля 1. Что изучает дисциплина информатика 2. Дайте определение понятию «информация».

3. Формы представления информации.

4. Перечислите свойства информации.

5. Какова минимальная единица измерения информации 6. Какова основная единица измерения информации 7. Как задаются производные единицы измерения информации 8. Дайте определение понятию «количество информации».

9. Как связаны между собой понятия «энтропия» и «информация» 10. Формула Хартли.

11. Дайте определение понятию «система счисления».

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 29 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.