 |
Задания на выполнение лабораторной работы
|
|
|
|
Задание 1. Исследование эффективности сжатия файлов различных форматов
С помощью архиватора (WinZip, WinRar, 7-Zip и т.п.) выполнить сжатие различных документов, формат которых указан в таблице 3.1.1
Табл. 3.1.1
| Документ | Расширение | Объем файла до архивации, Кбайт | Объем файла после архивации, Кбайт | Коэффициент сжатия |
| Текст | .doc | |||
| Рисунок | .jpg | |||
| Рисунок | .bmp | |||
| Видео | .avi | |||
| Звук | .mp3 | |||
| Звук | .wav | |||
| Web-страница | .html |
В качестве текстового документа нужно взять файл, который не содержит рисунков. Число символов должно быть более 3000 знаков.
Фотографии формата JPG можно взять, например, на сайте samara.psati.ru в соответствии с вариантом (таблица 3.1.2.).
Табл. 3.1.2
| Вар | Раздел | Вар | Раздел |
| 1 | Администрация города | 9 | Животный мир |
| 2 | Учебные заведения | 10 | Набережные, пляжи |
| 3 | Парки, сады, скверы | 11 | Ночной город |
| 4 | Водоёмы | 12 | Спортивные сооружения |
| 5 | Вокзалы | 13 | Культовые сооружения |
| 6 | Растительный мир | 14 | Памятники и скульптуры |
| 7 | Дворцы, дома | 15 | Театры, концертные залы |
| 8 | Музеи, выставки | 16 | Улицы, проспекты |
Рисунок формата BMP следует нарисовать в растровом графическом редакторе. Рисунок должен содержать изображение флага государства в соответствии с таблицей 3.1.3.
Табл.3.1.3
| Вариант | Страна | Вариант | Страна |
| 1. | Россия | 9. | Германия |
| 2. | Украина | 10. | Польша |
| 3. | Франция | 11. | Голландия |
| 4. | Япония | 12. | Болгария |
| 5. | Венгрия | 13. | Литва |
| 6. | Италия | 14. | Эстония |
| 7. | Армения | 15. | Румыния |
| 8. | Латвии | 16. | Австрия |
Видеоклип формата AVI желательно снять самостоятельно (с помощью видеокамеры, цифрового фотоаппарата, мобильного телефона, планшетника).
|
|
|
В качестве звукового файла нужно использовать своё любимое музыкальное произведение или сделать самостоятельную запись речи (2…3 минуты).
Задание 2. Сжатие информации методом RLE
Выполнить вручную кодирование сообщения методом RLE. В качестве исходной фразы взять текст из табл. 3.2.1. С помощью таблицы CP-1251 (см. Приложение 1) перевести символы заданной фразы в двоичные числа. Выполнить сжатие информации, вычислить контрольную сумму и коэффициент сжатия.
Табл. 3.2.1.
| Вар | Текст | Вар | Текст |
| 1 | Кредитка 2235555666122 | 9 | Счет 95122244445333333 |
| 2 | Паспорт 25700000333215 | 10 | Касса 1478885555233333 |
| 3 | ИНН 78888255555488856 | 11 | Прошло 11100002 секунд |
| 4 | Пароль 177775556666612 | 12 | Пролетели 82223333352 м |
| 5 | Пароль abcWWWWZZZq | 13 | Вес 1597555553333331 кг |
| 6 | Автомобиль 78999994441 | 14 | Цена 2598888666611 коп |
| 7 | Алло это 4565555544488 | 15 | Мощность 3574444555 Вт |
| 8 | Удостоверение 265444111 | 16 | Выиграл 10000555 рублей |
Порядок выполнения лабораторной работы
Методические указания к заданию 3.1
Работа со стандартными архиваторами, как правило, осуществляется с помощью контекстного меню. После щелчка по архивируемому файлу правой кнопкой мыши нужно следовать инструкциям (Add to “Имя файла”.rar). Для сжатия допустимо использовать любой архиватор.
Методические указания к заданию 3.2
Выполним сжатие сообщения методом RLE. Пусть текст сообщения будет таким: ИНН 22223133333. Процесс сжатия поясняется таблицей.
| Текст | Десятичный код (таблица CP-1251) | Двоичный код | Архив |
| И | 200 | 11001000 | 00000001 |
| Н | 205 | 11001101 | 11001000 |
| Н | 205 | 11001101 | 10000010 |
| Пробел | 32 | 00100000 | 11001101 |
| 2 | 50 | 00110010 | 00000001 |
| 2 | 50 | 00110010 | 00100000 |
| 2 | 50 | 00110010 | 10000100 |
| 2 | 50 | 00110010 | 00110010 |
| 3 | 51 | 00110011 | 00000010 |
| 1 | 49 | 00110001 | 00110011 |
| 3 | 51 | 00110011 | 00110001 |
| 3 | 51 | 00110011 | 10000101 |
| 3 | 51 | 00110011 | 00110011 |
| 3 | 51 | 00110011 | |
| 3 | 51 | 00110011 | |
| КС двоичная | 1010111B | ||
| КС шестнадц. | A7H |
Таким образом, пятнадцать байт исходного текста сжаты до тринадцати байт. Коэффициент сжатия в данном случае составил:
|
|
|
Для упрощения проверки результата сжатия были вычислены контрольные суммы (КС) в двоичной и шестнадцатеричной системах счисления. Для этого одноименные разряды архива были просуммированы по правилу Исключающее ИЛИ.
Требования к отчёту
Отчёт подготавливается в электронном виде. Он должен содержать рисунок флага, таблицу с результатами экспериментальных исследований эффективности сжатия файлов разного формата, а также результаты ручного кодирования методом RLE.
6. Контрольные вопросы
6.1. Перечислите известные Вам методы сжатия информации без потерь.
6.2. В чём состоит отличие методов сжатия с потерями и без потерь?
6.3. Сколько бит в управляющем байте отводят для указания числа повторяющихся байтов при сжатии методом кодирования длин серий?
6.4. О чём говорит равенство единице старшего бита в управляющем байте при сжатии методом кодирования длин серий?
6.5. Перечислите известные Вам архиваторы.
6.6. Целесообразно ли выполнять сжатие файлов формата JPEG, MP3, MPEG?
6.7. Рисунок какого формата будет сжат сильнее BMP или JPEG?
6.8. Какой код является неравномерным: RLE или Хаффмана?
6.9. Что называется кодом?
Список литературы
1. Алексеев А.П. Информатика 2015: учебное пособие/ Алексеев А.П. – М: СОЛОН-Пресс, 2015. – 400 с. ISBN 978-5-91359-158-6.
2. Алексеев А.П. Сборник лабораторных работ по дисциплине «Информатика», часть 1.: учебное пособие// Алексеев А.П. – М: СОЛОН-Пресс, 2016. – 262 с. ISBN 978-5-91359-193-7.
3. Алексеев А.П. Сборник задач по дисциплине «Информатика» для ВУЗов: учебное пособие// Алексеев А.П. – М: СОЛОН-Пресс, 2016. – 104 с. ISBN 978-5-91359-170-8.
Лабораторная работа № 19
Помехоустойчивое кодирование
Цель работы
Изучить принципы помехоустойчивого кодирования, получить навыки моделирования помехоустойчивых кодов с помощью программ Electronics Workbench (EWB) или Multisim.
Общие сведения
При работе устройств вычислительной техники и телекоммуникационной аппаратуры возможно появление ошибок (искажений) в обрабатываемых цифровых данных. Причинами сбоев могут быть мощные электромагнитные помехи, резкое изменение напряжения питания, старение радиоэлементов, ненадёжный контакт разъёмов, радиоактивное излучение естественных и искусственных источников и т.п. Сбои проявляются в виде случайного изменения одного или нескольких битов машинного слова (вместо единицы в отдельных разрядах передаётся ноль или наоборот).
|
|
|
Автоматическое обнаружение и исправление ошибок сопровождается введением избыточности в передаваемые или хранимые данные. Для этих целей разработаны специальные коды, в которые помимо информационных битов 
дополнительно вводят контрольные (проверочные) биты 
. Контрольные биты позволяют проверять целостность (не искаженность) информационных битов машинного слова, а наиболее сложные коды могут не только обнаружить, но и исправить неверно принятые биты.
Разработанные помехоустойчивые коды позволяют решать разные задачи: обнаружить одиночную ошибку, обнаружить и исправить единственную ошибку, обнаружить и исправить несколько ошибок. Первые коды называются обнаруживающими, а вторые – корректирующими кодами.
На передающей стороне формирование помехоустойчивого кода осуществляют с помощью специального устройства – кодера. Обнаружение и исправление ошибок на приёмной стороне производят с помощью устройств, которые называются декодерами. В данной лабораторной работе кодер и декодер строят с помощью комбинационных цифровых устройств (логические элементы, которые выполняют функцию неравнозначности).
|
|
|
