Кодирование графической информации

5

Открытый урок на тему «Кодирование графической информации» в 8 «Б» классе март 2008 г.

Учитель: Боговкова Н.Н.

Тема урока: Понятие «кодирование информации». Кодирование графической информации. Изображения в памяти компьютера.

Цель урока: Показать учащимся многообразие окружающих человека кодов; отметить роль кодирования информации; ознакомить учащихся с понятием «кодирование информации», в частности, кодирование графической информации в памяти компьютера.

Задачи урока: 1) Образовательная – дать представление о кодировании информации; познакомить с понятием кодирование информации в памяти компьютера.

2) Развивающая – развитие приемов умственной деятельности (анализ, синтез, сравнение),

логического мышления, внимания, интереса к предмету.

3) Воспитательная – развить познавательный интерес, речь и внимание школьников, формировать у них информационную культуру и потребность в приобретении знаний.

Тип урока: комбинированный – объяснение нового материала с элементами практической отработки.

Оборудование: компьютер, проектор.

Используемая литература: 1) И.Семакин, Л. Залогова Базовый курс-8;

2) Л. Л. Босова учебник Информатика;

3) Л.Л. Босова Методические рекомендации по курсу информатики.

Ход урока: 1 этап: Организационный момент. Приветствие, отметка отсутствующих, проверка готовности учащихся – 2 мин.

2 этап – Актуализация знаний. Формулировка целей – 3 мин.

3 этап – объяснение новой темы – 15 минут.

4 этап – Проверка понимания учащимися нового материала. Форма организации – фронтальная. – 15 мин.

5 этап – Подведение итогов урока – 3 мин.

6 этап – Домашнее задание - 2 мин.

1.Объяснение нового материала – Кодирование информации

Для актуализации и проверки усвоения изученного материала ученики отвечают на следующие вопросы: 1) Что такое информация»?

2) Какие действия человек совершает с информацией?

3) Как человек хранит информацию?

4) Какие современные носители информации вам известны?

5) Приведите примеры обмена информацией между людьми. Что в вашем примере является источником информации, а что – приемником?

6) Приведите пример источника информации и расскажите о нем.

7) Чем отличается источник информации от приемника?

8) Является ли природа источником информации для человека и приведите пример из собственной жизни?

9) Вспомните сказку А.С.Пушкина о царе Салтане. Пока Салтан воевал, царица родила сына –царевича Гвидона:

……Шлет с письмом она гонца,

Чтоб порадовать отца.

А ткачиха с поварихой,

С сватьей бабой Бабарихой

Извести ее хотят,

Перенять гонца велят;

Сами шлют гонца другого ……

Назовите источник информации, её приемник и информационный канал. Кто в данной ситуации создавал помехи для качественной передачи информации?

Далее объяснение учителя: Передаваемая информация может поступать о передатчика к приемнику с помощью условных знаков самой разной физической природы – световой, звуковой, тепловой, электрической и т.д.

Чтобы произошла передача информации, приемник должен не только принять сигнал, но и его расшифровать. Так, услышав звонок будильника, человек понимает, что пришло время просыпаться; телефонный звонок означает, что кому-то нужно с вами поговорить; звонок в дверь – кто-то пришёл; школьный звонок собирает ребят на урок или оповещает их о долгожданной перемене.

Необходимо заранее договариваться, как понимать те или иные сигналы; другими словами, требуется разработка кода или кодирование.

Ученики записывают в тетради: Код – это система условных знаков для представления информации.

Кодирование – это представление информации с помощью некоторого кода.

В широком смысле под кодированием понимается процесс формирования определенного представления информации – словом, жестом, условным знаком и т.д. Одну и ту же информацию можно передавать разными кодами ( в разной форме).

Множество кодов очень прочно вошло в нашу жизнь. Так, используем код – русский язык. Код используется для оценки ваших знаний в школе («5» -знания отличные, «4» - хорошие, «3» -удовлетворительные, «2» -плохие). Свой код (почтовый индекс) имеет каждый населенный пункт. По номеру можно узнать сведения об автомобиле и его владельце. Правила дорожного движения закодированы с помощью дорожных знаков. С помощью нотных знаков записывается (кодируется) любое музыкальное произведение.

В середине XIX в. Французский педагог Луи Брайль придумал специальный шрифт для слепых. «Буквы» этого алфавита выдавливаются на листах плотной бумаги. Одна буква занимает два столбика, в каждом из которых могут быть выдавлены три точки. Проводя пальцами по образовавшимся от уколов выступам, незрячие люди различают буквы и могут читать.

Чаще всего применяют следующие способы кодирования информации:

1. графический – с помощью рисунков или значков;

2. числовой – с помощью чисел;

3. символьный – с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст.

Итак, мы с вами более подробно познакомимся с кодированием графической информации: последовательностями нулей и единиц можно закодировать графическую информацию. Существует два способа представления изображений в цифровом виде: растровое и векторное кодирование.

Первый способ состоит в том, чтобы графической объект подлежащий представлению в цифровом виде, разделить вертикальными и горизонтальными линиями на крошечные фрагменты – пиксели, и закодировать цвет каждого каждого пикселя в виде двоичного числа. Такой способ называется растровым кодированием

Рассмотрим простую черно-белую картинку: рисунок закодирован рядом цепочек, состоящих из нулей и единиц - 0000000000011100

10000001000000110

1100001100000011

1111111100000011

1101101100000011

1111111100000011

1111111111111110

0111111011111110

0001100011000110

0000000011000110

0000000111001110

0000000111001110

Теперь, учитывая, что каждая пустая (белая) клеточка рисунка мы кодируется нулем, а закрашенная клеточка (черная) – единицей. то в результате мы получим рисунок черного кота.

В данном примере каждый пиксель кодировался 1 битом (нулем или единицей). При цифровом кодировании цветных изображений каждый пиксель кодируется цепочкой из 24 нулей и единиц, что позволяет различать более 16 миллионов цветовых оттенков.

К этому вы еще вернемся позже, а сейчас в своих рабочих тетрадях выполним следующие задания:

1) Нарисуйте черно-белые изображения, которым будут соответствовать двоичные коды (закрасьте клетки только с единичками) : 11011011- 10000001 – 00011000 – 10100101 – 10100101 – 00011000 – 10000001 – 11011011;

2) Придумайте и нарисуйте простые черно-белые картинки (закрасьте клетки) и запишите их двоичные коды;

3) От десятичных кодов перейдите к двоичным и нарисуйте соответствующие им черно-белые изображения (закрасьте клетки).

Теперь вернемся к цветовым изображениям: необычайно богатая цветовая палитра современных компьютеров получается смешением взятых в определенной пропорции трех основных цветов: красного, синего и зеленого. На кодирование каждого из них чаще всего отводится по 8 битов, в которых можно записать двоичные коды 256 различных оттенков основного цвета.

Сядем за компьютеры и проведем небольшой эксперимент:

1.Запустите графический редактор Paint и выполните команду (Палитра-Изменить палитру);

2) В открывшемся диалоговом окне Изменение палитры щелкните по кнопке Определить цвет; обратите внимание на информацию в равой нижней части окна;

3) Задайте несколько раз по своему усмотрению значения в полях ввода для основных цветов и проследите за изменениями в окне Цвет/Заливка;

4) Установите, какие цвета получатся при следующих значениях основных цветов:

Точное число различных оттенков вы можете получить, если в помощью приложения Калькулятор вычислите значения 256 х 256 х 256.

Ученики возвращаются на свои рабочие места.

Подведем итог нашей практической работы: теперь мы знаем, что информация о состоянии каждого пикселя хранится в закодированном виде в памяти компьютера. Код может быть однобитным, двухбитным и т.д.

Запишем в тетради: Код пикселя – это информация о цвете пикселя. Для получения черно-белого изображения (без полутонов) пиксель может находиться в одном из двух состояний – черный или белый. Мы уже знаем, что для его кодирования достаточного одного бита памяти: 1 – черный и 0 – белый. Пиксель на цветном дисплее может иметь различную окраску и поэтому одного бита на пиксель недостаточно. Например, для кодирования четырехцветного изображения требуется двухбитовый код, поскольку с помощью двух битов можно выразить 4 различных значения ( отобразить 4 различных состояния). Может использоваться; например, такой вариант кодирования цветов:

00 – черный 10 –зеленый

01 – красный 11 – коричневый

Для кодирования восьмицветного изображения требуется 3 бита памяти на один видеопиксель. Если наличие базового цвета обозначить единицей, а отсутствие – нулем, то получится таблица кодировки восьмицветной палитры ( см. табл.4.1 стр.111 уч-к

Семакин-8). Шестнадцатицветная 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) - см. табл.4.2 стр.112 уч-к Семакин-8.

Из сказанного можно вывести правило: Количество различных цветов К и количество битов для их кодирования b связаны между собой формулой: К=2^b. Для получения цветовой гаммы из 256 цветов требуется 8 битов=1 байт на каждый пиксель, так как 2⁸=256.

Второй способ представления изображений в цифровом виде - векторное кодирование. Этот способ состоит в том, что некоторый графический объект записывается как закодированная в цифровом виде последовательность команд его создания. Например, чтобы выполнить следующий рисунок, необходимо изобразить два закрашенных прямоугольника, два прямоугольных треугольника и два круга (с помощью графических редакторов векторного типа - эти пакеты представляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью которых создаются рисунки:

Каждая из этих фигур может быть математически описана: прямоугольники и треугольники – координатами своих вершин, круги – координатами центров и радиуса.

А теперь в своих тетрадях попробуем восстановить рисунки, которые кодируются с помощью следующих команд:

• Установить х, у – установить в качестве текущей точку с координатами (х, у)

• Линия к х1, у1 – нарисовать линию от текущей точки до точки с координатами (х,у), при этом точка (х1,у1) становится текущей;

• Окружность х,у - нарисовать окружность с центром в точке (х,у) и радиусом ;

• Прямоугольник х1, у1, х2, у2 – нарисовать прямоугольник, где (х1, у1) – координаты левого верхнего, а (х2, у2) – правого нижнего угла этого прямоугольника.

Задания в тетради : по имеющимся описаниям восстановите рисунок:

Описание:

Установить 60, 20

Линия к 20, 60

Линия к 180, 60

Линия к 140, 20

Линия к 60, 20

Прямоугольник 60, 80, 100, 60

Прямоугольник 100, 120, 150, 60

Окружность 140, 40, 10

5. Для закрепления пройденной темы ответим на вопросы:

1) Что называется кодом информации

2) Что называется кодированием информации

3) Какие применяются способы кодирования информации

4) Как осуществляется кодирование графической информации

5) Какие существуют способы кодирования графической информации

6) Какой способ называется растровым кодированием

7) Что такое код пикселя

8) Сколько битов видеопамяти на один пиксель иребуется для хранения двухцветного; четырехцветного; восьмицветного и шестнадцатицветного изображения

9) Сколько цветов будет содержать палитра, если каждый базовый цвет кодировать в двух битах

10) Как связаны формулой количество цветов и размер кода в битах

11) Какой способ называется растровым кодированием

VI. Домашнее задание: 1) учить конспект;

2) Придумайте свой несложный рисунок и выполните его описание по векторному и растровому кодированию.

Можно выставить оценки некоторым учащимся за работу в классе.

Спасибо урок закончен. До свидания.