Главная страница


Пояснительная записка



НазваниеПояснительная записка
страница4/9
Дата13.04.2016
Размер1.52 Mb.
ТипПояснительная записка
1   2   3   4   5   6   7   8   9

5. Итоги урока.

6. Домашнее задание.

Прочитать материал учебника стр. 44 - 48, ответить устно на контрольные вопросы 6-11 стр. 50, выполнить задания 11, 12, 14 стр.49.
Уроки 9 – 10. Представление числовой

информации в компьютере

Цели урока:

– знать правила по технике безопасности при работе на ПК, алгоритмы перевода чисел из одной системы счисления в другую;

– уметь работать с программой Калькулятор.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Устная работа.

Проверить домашнее задание: контрольные вопросы 6-11 стр. 50, задания 11, 12, 14 стр.49.

3. Правила по технике безопасности.

Учащиеся 10-го класса не первый год изучают информатику и должны знать правила по технике безопасности, но при проведении первой практической работы следует их обязательно повторить.

Техника безопасности в кабинете информатики

В дисплейном классе установлена дорогостоящая, сложная и требующая осторожного и аккуратного обращения аппаратура - компьютеры, принтер, другие технические средства. Бережно обращайтесь с этой техникой; спокойно, не торопясь, не толкаясь, не задевая столы, ходите в компьютерном классе.

На вашем рабочем месте размещены составные части ПЭВМ. Во время работы лучевая трубка монитора работает под высоким напряжением.

Неправильное обращение с аппаратурой, кабелями и мониторами может привести к тяжелым поражениям электрическим током, вызвать загорание аппаратуры. Поэтому строго запрещается:

  1. трогать разъемы соединительных кабелей;

  2. прикасаться к питающим проводам и устройствам заземления;

  3. прикасаться к экрану и тыльной стороне монитора;

  4. включать и отключать аппаратуру без указания преподавателя;

  5. класть диск, книги, тетради на монитор и клавиатуру;

  6. работать во влажной одежде и влажными руками.

При появлении запаха гари немедленно прекратите работу, выключите аппаратуру и сообщите об этом преподавателю.

Перед началом работы убедитесь в отсутствии видимых повреждений рабочего места; внимательно слушайте объяснения преподавателя и старайтесь понять цель и последовательность действий.

Во время работы ПК лучевая трубка видеомонитора является источником электромагнитного излучения, которое при работе вблизи экрана неблагоприятно действует на зрение, вызывает усталость и снижение работоспособности. Поэтому надо работать на расстоянии 60-70 см, допустимо не менее 50 см, соблюдая правильную посадку, не сутулясь, не наклоняясь; учащимся, имеющим очки для постоянного ношения, - в очках.

Нельзя работать при недостаточном освещении и при плохом самочувствии.

Все действия в кабинете должны выполняться только с разрешения преподавателя.

4. Работа с программой Калькулятор.

Открыть программу Калькулятор (Пуск → Программы→ Стандартные → Калькулятор), рассмотреть два вида интерфейса (обычный и инженерный), разобрать любой пример по переводу числа из одной системы счисления в другую, записать в тетради значение сокращений:

Hex – 16-ая с.с.

Dec – 10-ая с.с.

Oct – 8-ая с.с.

Bin – 2-ая с.с.

Для учащихся работа с данным приложением не должна вызывать затруднений, с программой Калькулятор они уже знакомились ранее на уроках информатики. Следует обратить внимание учащихся на недостаток данного калькулятора – нельзя работать с дробными числами при переходе из одной с.с. в другую. Можно использовать любой другой калькулятор, следует только заранее установить его на компьютере.

5. Проверочная работа.

Перевести числа в другие системы счисления. Выполнить проверку с помощью программы Калькулятор. Результаты вычислений записать в тетрадь.

Вариант 1

Вариант 2

1)1000012 =?8=?10;

5348=?2=?10;

25410=?2=?8;

2)1001112 =?8=?10=?16;

6248=?2=?10=?16;

23110=?2=?8=?16;

1АС16=?2=?10=?8

1) 1011012 =?8=?10;

6278=?2=?10;

37810=?2=?8;

2) 1100112 =?8=?10=?16;

4258=?2=?10=?16;

19910=?2=?8=?16;

2DB16=?2=?10=?8

Ответы Вариант 1.

1)

10-ая с.с.

33

348

254

2-ая с.с.

100001

101011100

11111110

8-ая с.с.

41

534

376

2)

10-ая с.с.

39

404

231

428

2-ая с.с.

100111

110010100

11100111

110101100

8-ая с.с.

47

624

347

654

16-ая с.с.

27

194

Е7

1АС

Ответы Вариант 2.

1)

10-ая с.с.

45

407

378

2-ая с.с.

101101

110010111

101111010

8-ая с.с.

55

627

572

2)

10-ая с.с.

51

277

199

731

2-ая с.с.

110011

100010101

11000111

1011011011

8-ая с.с.

63

425

307

1333

16-ая с.с.

33

115

С7

2DB

5. Тест.

Вопросы теста взять из литературы [ 5 ] глава 1.1 «Свойства и кодирование информации» стр. 28 – 33.

6. Итоги урока.

7. Домашнее задание.

Повторить материал учебника стр. 38-50.
Уроки 11 – 12. Представление нечисловой информации в компьютере

Цели урока:

– знать о представлении текстовой информации в компьютере.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Устная работа.

Ответить на вопросы:

  1. Какие виды информации используются в компьютере?

  2. Какие единицы измерения информации используются чаще всего?

  3. Почему числовая информация кодируется при использовании в компьютерной технике?

  4. Какие системы счисления используются в компьютерной технике?

  5. Почему выбраны именно эти системы счисления?

3. Объяснение нового материала.

Ведется согласно материалу учебника.

4. Закрепление нового материала.

1) Закодируйте с помощью копировочной таблицы ASCII и представьте в шестнадцатеричной системе счисления следующие тексты: a) Password; б) Windows; в) Login.

2) Декодируйте с помощью кодировочной таблицы ASCII следующие тексты, заданные шестнадцатеричным кодом:

        а) 54 6F 72 6Е 61 64 6F;

        б) 49 20 6С 6F 76 65 20 79 6F 75;

        в) 32 2А 78 2В 79 3D 30.

3) Перейдите от двоичного кода к шестнадцатеричному и декодируйте следующие тексты:

        а) 01010101 01110000 00100000 00100110 00100000 01000100 01101111 01110111 01101110;

        б) 01001001 01000010 01001101;

        в) 01000101 01101110 01110100 01100101 01110010.

4) Декодируйте следующие тексты, заданные десятичным кодом:

        а) 087 111 114 100;

        б) 068 079 083;

        в) 080 097 105 110 116.

5) В текстовом режиме экран обычно разбивается на 25 строк по 80 символов в строке. Определите объем текстовой информации, занимающей весь экран монитора.

6) Во сколько раз уменьшится информационный объем страницы текста при его преобразовании из кодировки Unicode (таблица кодировки содержит 65536 символов)  в кодировку Windows CP1251(таблица кодировки содержит 256 символов)?

7) Каков информационный объем текста, содержащего слово ИНФОРМАТИКА, в 8-ми битной кодировке? в 16-битной кодировке?

Ответы:

1) a) 50 61 73 73 77 6F 72 64;

б) 57 69 6E 64 6F 77 73;

в) 4C 6F 67 69 6E.

2) а) Tornado;

б) I love you;

в) 2*X+Y=0.

3) а) 55 70 20 26 20 44 6F 77 6E — Up & Down;

б) 49 42 4D — IBM;

в) 45 6E 74 65 72 —Enter.

4) а) 57 6F 72 64 — Word;

б) 44 4F 53— DOS;

в) 50 61 69 6E 74— Paint.

5)    25 * 80 = 2000 байт.

6)   В два раза.

7)    11 байт, 22 байта.
5. Итоги урока.

6. Домашнее задание.

Прочитать материал учебника стр. 51 - 54, ответить устно на контрольные вопросы 1-6 стр. 61, выполнить задание 1-3 стр. 60.
Уроки 13 – 14. Представление нечисловой информации в компьютере

Цели урока:

- знать о представлении графической информации в компьютере.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Устная работа.

Проверить домашнее задание.

3. Объяснение нового материала.

Все известные форматы представления изображений (как неподвижных, так и движущихся) можно разделить на растровые и векторные.

В векторном формате изображение разделяется на примитивы - прямые линии, многоугольники, окружности и сегменты окружностей , параметрические кривые, залитые определенным или шаблоном, связные области, набранные определенным шрифтом отрывки текста и т. д. Для пересекающихся примитивов введен порядок, в котором один из них перекрывает другой. Некоторые форматы, например PostScript, позволяют задавать собственные примитивы аналогично тому, как в языках программирования можно описывать подпрограммы. Такие форматы часто имеют переменные и условные операторы и представляют собой полнофункциональный (хотя и специализированный) язык программирования.

Каждый примитив описывается своими геометрическими координатами. Точность описания в разных форматах различна, нередко используются числа с плавающей точкой двойной точности или с фиксированной точкой и точностью до 16-го двоичного знака. Координаты примитивов бывают как двух-, так и трехмерными. Для трехмерных изображений, естественно, набор примитивов расширяется, в него включаются и различные поверхности - сферы, эллипсоиды и их сегменты, параметрические многообразия и др.

Двухмерные векторные форматы используются для представления чертежей, диаграмм, шрифтов (отдельных букв шрифта) и отформатированных текстов. Такие изображения удобно редактировать, изображения и их отдельные элементы легко поддаются масштабированию и другим преобразованиям. Примером векторного представления движущихся изображений является Macromedia Flash. Трехмерные векторные форматы широко используются в системах автоматизированного проектирования и для генерации фотореалистичных изображений методами трассировки лучей и т. д. Однако преобразование реальной сцены (например, полученной оцифровкой видеоизображения или сканированием фотографии) в векторный формат представляет собой сложную и в общем случае неразрешимую задачу. Программы - векторизаторы существуют, но потребляют очень много ресурсов, а качество изображения во многих случаях получается низким. Самое же главное - создание фотоpeaлистичных (фотографических или имитирующих фотографию) изображений в векторном формате, хотя теоретически и, возможно, на практике требует большого числа очень сложных примитивов. Гораздо более практичным для этих целей оказался другой подход к оцифровке изображений, который использует большинство современных устройств визуализации: растровые дисплеи и многие печатающие устройства.

В растровом формате изображение разбивается на прямоугольную матрицу элементов, называемых пикселями. Матрица называется растром. Для каждого пикселя определяется его яркость и, если изображение цветное, цвет. Если, как это часто бывает при оцифровке реальных сцен или преобразовании в растровый формат (растеризации) векторных изображений, в один пиксель попали несколько элементов, их яркость и цвет усредняются с учетом занимаемой площади. При оцифровке усреднение выполняется аналоговыми контурами аналого-цифрового преобразователя.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора. Объем растрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объема одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, так как точка может быть либо черной, либо белой, что можно закодировать двумя цифрами — 0 или 1.

Для кодирования 8 цветов необходимо 3 бита; для 16 цветов — 4 бита; для 6 цветов — 8 битов (1 байт) и т.д.



Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно мя способами — как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображения используется свой способ кодирования.

Размер матрицы называется разрешением растрового изображения. Дня печатающих устройств обычно задается неполный размер матрицы, соответствующей всему печатному листу, а количество пикселей, приходящихся на вертикальный или горизонтальный отрезок, длиной 1 дюйм; соответствующая единица так и называется - точки на дюйм (dpi). Для черно-белой печати обычно достаточно 300 или 600 dpi. Однако принтеры в отличие от растровых терминалов, не умеют манипулировать яркостью отдельной точки, поэтому изменения яркости приходится имитировать, разбивая изображение на квадратные участки и регулируя яркость относительным количеством черных и белых (или цветных и белых при цветной печати) точек в этом участке. Для получения таким способом приемлемого качества фотореалистичных изображений 300 dpi заведомо недостаточно, и даже бытовым принтерам приходится использовать гораздо более высокие разрешения, вплоть до 2400 dpi.

Вторым параметром растрового изображения является разрядность одного пикселя, которую называют цветовой глубиной. Для черно-белых изображений достаточно одного бита на пиксель, для градаций яркости серого или цветовых составляющих изображения, необходимо несколько битов. В цветных изображениях пиксель разбивается на три или четыре составляющие, соответствующие разным цветам спектра. В промежуточных данных, используемых при оцифровке и редактировании растровых изображений, цветовая глубина достигает 48 или 64 бит (16 бит на цветовую составляющую). Диапазон современных мониторов, впрочем, позволяет ограничиться восемью битами, то есть 256 градациями на одну цветовую составляющую: большее количество градаций просто незаметно глазу.

Наиболее широко используемые цветовые модели - это RGB (Red, Green, Blue, что означает красный, зеленый, синий, соответствующие максимумам частотной характеристики светочувствительных пигментов человеческого глаза), CMY (Cyan, Magenta, Yellow - голубой, пурпурный, желтый, дополнительные к RGB) и CMYK, использующий те же цвета, что и предыдущая модель, но с добавлением градаций серого. Цветовая модель RGB используется в цветных кинескопах и видеоадаптерах, CMYK в основном в цветной полиграфии.

При использовании RGB-модели красный, зеленый и синий цвета называют первичными, поскольку путем определенного комбинирования можно получить любой цвет, вплоть до белого. Человеческий глаз различает свыше 16 миллионов цветов и оттенков. RGB-модель используется во всех мониторах и телевизорах и называется аддитивной.

В различных графических форматах используется разный способ хранения пикселей. Различают два основных подхода, когда сохраняются числа, соответствующие пикселям, последовательно друг за другом, в другом случае изображение разбивается на битовые плоскости, первоначально хранятся младшие биты всех пикселей, потом - вторые и т. д. Обычно растровое изображение снабжается заголовком, в котором указаны его разрешение, глубина пикселя и нередко используемая цветовая модель.

Чтобы рисунок буквы был виден на экране, его цвет должен отличаться от цвета фона, на котором он изображается. Поэтому рассмотренные коды символов (порядковые номера в таблице кодирования) дополняются кодами цвета фона и цвета рисунков. Для этих кодов цветов специально отведена часть памяти, равная 1 байту памяти, поделенной пополам - младшую (левую) половину из 4 битов, которая используется для кодирования цвета рисунка, старшую для кодирования цвета фона. Этот байт называется байтом атрибутов символа, и он всегда присутствует вместе с кодом самого символа в 2-байтовых кодах символов, передаваемых в видеопамять для отображения на экране.

В 4 битах можно закодировать 16 цветов, а при необходимости кодирования большего количества цветов применяют многоступенчатую систему кодирования. Содержимое байта атрибутов удобно записывать в шестнадцатеричном формате, у которого первая 16-ричная цифра в этом случае обозначает цвет фона, а вторая - цвет рисунка символа. Например, шестнадцатеричное число 4Е кодирует желтые (код желтого цвета Е или 14 в 10-й системе) буквы на красном (код красного цвета равен 4) фоне.

Дисплейный адаптер содержит 2-байтовые кодовые группы каждой буквы текста, содержащие код символа и код атрибутов его изображения для вывода на экран, записывающиеся в память устройства управления, а саму память называют видеопамятью, видеобуфером или буфером регенерации. Для постоянного обновления изображения на экране из этого буфера с частотой примерно 25 (или более) раз в секунду считываются коды символов и преобразуются в рисунки букв на экране. Чтобы такое преобразование стало возможным, в памяти компьютера размещаются и сами рисунки букв. Для изображения символов обычно отводится в зависимости от типа видеосистемы от 8 до 16 строк по 8 пикселей в строке. О каждом пикселе в изображении символа дисплейный адаптер должен знать – относится он к фону или рисунку, то есть достаточно одного бита с двумя состояниями. По договоренности, если бит содержит 0, то это пиксель фона, а если 1 – то это пиксель рисунка.

Наиболее распространенные графические форматы следует записать в тетрадь:

  • GIF (Graphics Interchange Format) — это популярный формат растровых графических редакторов, предусматривающий сжатие изображения без потерь информации. Рекомендуется для хранения изображений, создаваемых программным путем (диаграмм, графиков, рисунков с ограниченным количеством цветов до 256). Используется для размещения графических изображений на Web – страницах в Интернете.

  • JPEG (Joint Photographic Experts Group) — формат, использующий алгоритм сжатия с потерями. Изображение хранится в специальном формате сжатия (коэффициент сжатия обычно от 1:2 до 1:10). При воспроизведении изображений потери качества незначительны и практически незаметны.

  • PCD (Photo-CD) — формат для фотографий. Изображение хранится в специальном формате Photo CD фирмы Kodak. Доступ к картинкам осуществляется через специальные программы фирмы Kodak либо через программы, поддерживающие этот стандарт.

  • BMP (Bit MaP image) — не предусматривает сжатия изображения. Его большое достоинство — универсальность. Поддерживается почти всеми программами просмотра и редактирования графических файлов. Используется в операционной системе Windows во многих графических редакторах, в том числе в Paint. В последнее время появляются программы, которые преобразуют файл этого формата в формат BMP RLE Compressed, способный хранить изображение в специальном формате сжатия.

  • TIFF (Tagged Image File Format) — формат, который широко используется в различных программах, например, в программе PageMaker и в программах работы с графическими изображениями. Форматы TIFF и BMP поддерживаются популярным редактором Microsoft Word, позволяющим вставлять рисунки в различные документы. Рекомендуется для использования при работе с издательскими системами.

  • PNG (Portable Network Graphic) – формат растровых графических файлов, используемый для размещения графических изображений на Web – страницах в Интернете.

  • WMF (Windows MetaFile) – универсальный формат векторных графических файлов для Windows – приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery.

  • CDR (CorelDRaw files) – оригинальный формат векторных графических файлов, используемый в системе обработки векторной графики CorelDraw.

4. Закрепление нового материала.

Решить задачи:

1) Определите количество цветов в палитре при глубине цвета 4, 8, 16, 24, 32 бита.

2) Черно-белое (без градаций серого) растровое графическое изображение имеет размер 10*10 точек. Какой объем памяти займет это изображение?

3) Цветное (с палитрой из 256 цветов) растровое графическое изображение имеет размер 10*10 точек. Какой объем памяти займет это изображение?

4) В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 65536 до 16. Во сколько раз уменьшится объем, занимаемой им памяти?

5) 256-цветный рисунок содержит 120 байт информации. Из скольких точек он состоит?

Ответы: 1) 16, 256, 65536, 16777216, 4294967296 цветов.

2) 100 бит

3) 100 байт

4) в 4 раза

5) 120.

5. Итоги урока.

6. Домашнее задание.

Прочитать материал учебника стр. 55 - 57, ответить устно на контрольные вопросы 7-11 стр. 61.
Уроки 15 – 16. Представление нечисловой информации в компьютере

Цели урока:

– знать представление звуковой информации в компьютере.
Ход урока

1. Организационный момент.

2. Устная работа.

Проверить домашнее задание.

3. Объяснение нового материала.

Звук (в узком смысле) – слышимые звуковые колебания (волны) с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный (аналоговый) звуковой сигнал при кодировании должен быть превращен в цифровой (дискретный) – последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.

Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. В таком случае количество уровней сигнала будет равно 65536.

При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется последовательностью дискретных уровней сигнала. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени, т.е. от частоты дискретизации. Чем больше количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.

Количество измерений в секунду может лежать в диапазоне от 8000 до 48000, т.е. частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц - качество звучания аудио-CD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стерео-режимы.

Стандартная программа Windows Звукозапись играет роль цифрового магнитофона и позволяет записывать звук, т.е. дискретизировать звуковые сигналы, и сохранять их в звуковых файлах в формате wav. Также эта программа позволяет производить простейшее редактирование звуковых файлов. При объяснении нового материала можно использовать плакат, показывающий временную дискретизацию звука.



Временная дискретизация – процесс, при котором звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого устанавливается определенная величина амплитуды. Учащиеся должны понимать, что означают на рисунке горизонтальные и вертикальные линии.



Горизонтальные линии – это уровни громкости, а вертикальные – количество измерений за 1 секунду или частота дискретизации (Гц). Такой способ позволяет заменить непрерывную зависимость на дискретную последовательность уровней громкости, каждой из которых присваивается значение в двоичном коде.

При кодировании звуковой информации пользуются понятием битрейт. Битрейт – скорость передачи данных, задаваемая при кодировании. Обозначается английскими словами bit rate и может изменяться от 320 до 8 килобит в секунду (Кбит/с). Чем больше бит информации записано в секунду, тем с меньшими потерями будет воспроизведен исходный материал – тем больше места в памяти компьютера занимает mp3-файл.

Следует подробно объяснить следующую задачу.

На рисунке ниже изображено зафиксированное самописцем звучание 1 секунды речи. Необходимо:

1) закодировать его в двоичном коде с частотой дискретизации 5 Гц и глубиной звука 4 бита;

2) рассчитать информационный объем закодированного звука.

Решение: 1) 5 Гц – это значит, что происходит 5 измерений в 1 сек. Глубина 4 бита – означает, что используются 24 = 16 уровней громкости. (Результат кодирования: 1000 1000 1001 0110 0111)

2) Для расчета информационного объема закодированного звука (V) используется простая формула:

V = D * I * T, где: D – частота дискретизации (Гц); I – глубина звука (бит); T – время звучания (сек).

Получаем: V = 5 Гц * 4 бита * 1 сек = 20 бит.
4. Закрепление нового материала.

Решить задачи:

  1. Какой объем памяти требуется для хранения цифрового аудиофайла с записью звука высокого качества (16 бит, 48 кГц) при условии, что время звучания составляет 2 минуты?

  2. 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.

Запишите звуковые файлы с такими параметрами и сравните полученные объемы с вычисленными.

3) Определите качество звука (качество радиотрансляции, среднее качество, качество аудио-CD) если известно, что объем моноаудиофайла длительностью звучания в 10 сек. равен:

а) 940 Кбайт;

б) 157 Кбайт.

4) Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен:

а) 700 Кбайт;

б) 6300 Кбайт.

5) Определите длительность звукового файла, который уместится на гибкой дискете 3,5”. Учтите, что для хранения данных на такой дискете выделяется 2847 секторов объемом 512 байт.

а) при низком качестве звука: моно, 8 бит, 8 кГц;

б) при высоком качестве звука: стерео, 16 бит, 48 кГц.

Ответы: 1) ≈ 22 Мбайта.

2) а) 940 Кбайт; б) 2,8 Мбайт.

3) а) качество CD; б) качество радиотрансляции.

4) а) 10 сек; б) 1,5 мин.

5) а) ≈ 3 минуты; б) ≈ 7,6 секунды.

5. Итоги урока.

6. Домашнее задание.

Прочитать материал учебника стр. 57 - 59, ответить устно на контрольные вопросы 12-16 стр. 61.
Уроки 17 – 18. Представление нечисловой информации в компьютере

Цели урока:

– знать представление видеоинформации в компьютере.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Устная работа.

Проверить домашнее задание.

3. Объяснение нового материала.

В последнее время компьютер все чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей такой работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов. Следует четко представлять, что обработка видеоинформации требует очень высокого быстродействия компьютерной системы.

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.

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

Существует множество различных форматов представления видеоданных.

В среде Windows, например, уже боле 10 лет (начиная с версии 3.1) применятся формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео).

Большое распространение получила технология под названием DivX (происходит от сокращения слова Digital Video Express). Благодаря DivX удалось достигнуть степени сжатия, позволившей вместить качественную запись полнометражного фильма на один компакт диск - сжать 4,7 Гб DVD-фильма до 650 Мб.

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.

На российском телевидении принят формат SECAM, базирующийся на 25 кадрах в секунду, в европейских странах в формат PAL заложена такая же частота; в то же время, действующий в Северной Америке и Японии стандарт NTSC использует приблизительно 30 (точнее, 30000/1001) кадров/сек., что связано со значением частоты переменного тока электрической сети

Традиционный кадр на кинопленке «докомпьютерной» эпохи выглядел так, как показано на рисунке. 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).

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). AVI-файлы есть частный случай более общего формата RIFF (Resource Interchange File Format), к которому относятся также и стандартные файлы Windows с расширением WAV

Суть AVI - файлов состоит в хранении структур произвольных мультимедийных данных, каждая из которых имеет простой вид, изображенный на рисунке.



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.

Еще более универсальным является мультимедийный формат Quick Time, первоначально возникший на компьютерах Apple. По сравнению с описанным выше, он позволяет хранить независимые фрагменты данных, причем даже не имеющие общей временной синхронизации, как этого требует AVI. В результате в одном файле может, например, храниться песня, текст с ее словами, нотная запись в MIDI-формате, способная управлять синтезатором, и т.п. Мощной особенностью Quick Time является возможность формировать изображение на новой дорожке путем ссылок на кадры, имеющиеся на других дорожках. Полученная таким способом дорожка оказывается несоизмеримо меньше, чем, если бы на нее были скопированы требуемые кадры. Благодаря описанной возможности файл подобного типа легко может содержать не только полную высококачественную версию видеофильма, но и специальным образом "упрощенную" копию для медленных компьютеров, а также рекламный ролик, представляющий собой "выжимку" из полной версии. И все это без особого увеличения объема по сравнению с полной копией.

Все большее распространение в последнее время получают системы сжатия видеоизображений, допускающие некоторые незаметные для глаза искажения изображения с целью повышения степени сжатия. Наиболее известным стандартом подобного класса служит MPEG (Motion Picture Expert Group), который разработан и постоянно развивается созданным в 1988 году Комитетом (группой экспертов) международной организации ISO/IEC (International Standards Organization / International Electrotechnical Commission) по стандартам высококачественного сжатия движущихся изображений. Методы, применяемые в MPEG, непросты для понимания и опираются на достаточно сложную математику. Укажем лишь наиболее общие приемы, за счет которых достигается сжатие. Прежде всего, обрабатываемый сигнал из RGB-представления с равноправными компонентами преобразуется в яркость и две "координаты" цветности. Как показывают эксперименты, цветовые компоненты менее важны для восприятия, и их можно проредить вдвое. Кроме того, производится специальные математические преобразования (DCT – дискретно-косинусное преобразование), несколько загрубляющее изображение в мелких деталях. Опять таки из экспериментов следует, что на субъективном восприятии изображение это практически не сказывается. Наконец, специальными методами ликвидируется сильная избыточность информации, связанная со слабыми отличиями между соседними кадрами. Интересно отметить, что MPEG даже пытается отслеживать смещение малоизменяющихся по своей структуре блоков.

Полученные в результате всех описанных процедур данные дополнительно сжимаются общепринятыми методами, подобно тому, как это делается при архивации файлов.

В последнее время все большее распространение получает технология под названием DivX (происходит от сокращения слов Digital Video Express, обозначающих название видеосистемы, которая "прославилась" неудачной попыткой взимать небольшую оплату за каждый просмотр видеодиска; к собственно технологии DivX это никакого отношения не имело). Благодаря DivX удалось достигнуть степени сжатия, позволившей вмесить качественную запись полнометражного фильма на один компакт-диск – сжать 4,7 Гб DVD-фильма до 650 Мб. И хотя это достижение, к сожалению, чаще всего используется для пиратского копирования, сам по себе этот факт не умаляет достоинств новой технологии. Как и то, что самая первая версия сжатия DivX была сработана французскими хакерами из MPEG-4 – современные версии DivX уже не имеют к этому событию никакого отношения.

Наиболее популярные программы проигрывания видеофайлов позволяют использовать замещаемые подсистемы сжатия и восстановления видеоданных – кодеки (от англ. Compression/ decompression – codec).

Такой подход позволяет легко адаптировать новые технологии, как только те становятся доступными. Замещаемые кодеки хороши как для пользователей, так и для разработчиков программного обеспечения. Тем не менее, большое разнообразие кодеков создает определенные трудности для производителей видеопродукции. Часто в качестве выхода из создавшегося положения необходимые кодеки помещают на компакт-диск с фильмами или даже поставляют видеоматериалы в нескольких вариантах, предоставляя тем самым возможность выбрать подходящий. Все больше распространяется автоматизация распоз-навания, когда плейер, обнаружив информацию об отсутствующем кодеке, загружает его из Интернет.

4. Закрепление нового материала.

Решить задачи:

1)

Определите требуемый объем видеопамяти для различных графических режимов экрана монитора. Заполните таблицу.

Разрешающая способность экрана

Глубина цвета (бит на точку)

4

8

16

24

32

640 на 480

 

 

 

 

 

800 на 600

 

 

 

 

 

1024 на 768

 

 

 

 

 

1280 на 1024

 

 

 

 

 


Ответ:

Разрешающая способность экрана

Глубина цвета (бит на точку)

4

8

16

24

32

640 на 480

150 Кбайт

300 Кбайт

600 Кбайт

900 Кбайт

1,2 Мбайта

800 на 600

234 Кбайт

469 Кбайт

938 Кбайт

1,4 Мбайт

1,8 Мбайта

1024 на 768

384 Кбайт

768 Кбайт

1,2 Мбайта

2,25 Мбайт

3 Мбайта

1280 на 1024

640 Кбайт

1,25 Мбайт

2,5 Мбайт

3,75 Мбайт

5 Мбайт

2) Задания 4 – 6 на стр. 60 – 61.

5. Итоги урока.

6. Домашнее задание.

Прочитать материал учебника стр. 59 - 60, ответить устно на контрольные вопросы 17-18 стр. 61. Подготовиться к контрольной работе по вопросам указанным ниже по вариантам в следующем уроке.
Урок 19. Контрольная работа

Цели урока:

– повторить теоретический материал главы 1, проконтролировать знания учащихся.
Ход урока

1. Организационный момент.

2. Тестовые задания.

Тестовый контроль выполнить, используя тесты 1.3 – 1.71 без звездочек литературы [5]. Вопросы разбить по вариантам по 10 вопросов.

3. Задания по карточкам.

Каждый учащийся создает на Рабочем столе текстовый файл «Фамилия_Контрольная работа» (редактор Блокнот), в котором печатает ответ на вопрос. Вопросы для подготовки были даны заранее.
1   2   3   4   5   6   7   8   9