Розробка уроку — практичної роботи

Тема: кодування та декодування текстових повідомлень за допомогою кодової таблиці, монохромного й кольорового зображення за наданими правилами.

Мета: удосконалити розуміння поняття кодування за допомогою виконання практичних завдань.

Учень повинен пояснювати:

Учень повинен вміти:

Обладнання: комп’ютери IBM PC з встановленими ОС, офісними текстовими редакторами (LibreOffice Writer чи MS Word), найпростішим графічним редактором, середовищем програмування, (дана) інструкція.

Структура уроку

  1. Організаційний момент.
  2. Актуалізація опорних знань.
  3. Інструктаж з ТБ.
  4. Практична робота.
  5. Підбиття підсумків уроку.
  6. Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Організаційний момент
Вітання з класом. Перевірка присутності і готовності учнів до уроку. Перевірка виконання домашнього завдання.

2. Актуалізація опорних знань

  1. Назвати причини необхідності кодувати повідомлення.
  2. Подати приклади кодування повідомлень різного типу.
  3. Назвати, що необхідно для збереження даних на носіях: носій, алфавіт, код.
  4. Дати означення понять і порівняти з очікуваним:
    • Кодування — перетворення повідомлень з метою збереження та передавання.
    • Розкодування (декодування) — відновлення закодованого.
    • Шифрування — перетворення повідомлень з метою захисту.
    • Розшифрування (дешифрування) — відновлення зашифрованого повідомлення.
    • Алфавіт — скінчений набір символів для фіксування повідомлень.
    • Код — результат або правила кодування.
    • Носій — природний або штучний пристрій для запису даних.
    • 1 біт — найменша одиниця збереження даних, що описує у якому одному з 2 станів перебуває система.
    • 1 байт = 8 біт — базова одиниця збереження даних, що описує у якому одному з 28 = 256 двох станів перебуває система.
    • Кодова таблиця — це правило перетворення символів у числовий вигляд.
    • Піксель — найменша одиниця графічного зображення.
    • Колірна схема — представлення кольорів набором чисел.

    • Інверсний колір — противолежний колір. У схемі RGB колір визначається трійкою чисел R, G, B — інтенсивностями червоного (red), зеленого (green) і блакитного (blue) кольорів. Інверcний колір визначається трійкою чисел 255 – R, 255 – G, 255 – B. Наприклад, інверсними кольорами є такі:
      (205.115.166) з двійковим кодом (11001101.01110011.10100110),
      (50.140.89) з двійковим кодом (00110010.10001100.01011001).


Коло інверсних кольорів,
розташованих діаметрально протилежно.

Приклади кодування
кодування музичних звуків нотами


кодування звуків людської мови літерами

кодування літер для тактильного сприйняття

кодування відомостей про товар (штрих-код)

кодування літер прапорцевою абеткою

кодування звуків людської мови жестами

кодування дозволу чи заборони на рух сигналами світлофора
А · −
Б − · · ·
В · − −
Г − − ·
Д − · ·
Е ·
Є · · − · ·
Ж · · · −
З − − ··
И − · − −
І · ·
Ї · − − − ·
Й · − − −
К − · −
Л · − · ·
М − −
Н − ·
О − − −
П · − − ·
Р · − ·
С · · ·
Т −
У · · −
Ф · · − ·
Х · · · ·
Ц − · − ·
Ч − − − ·
Ш − − − −
Щ − − · −
Ь − · · −
Ю · · − −
Я · − · −
кодування літер азбукою Морзе — двійковим кодом з крапки й тире — для передавання повідомлень за допомогою рації

Кодування символів за допомогою кодових таблиць передбачає нумерацію символів невід'ємними цілими числами. У комп'ютері ці номери подано двійковими кодами. Для кодових таблиць з кількістю символів до 256 (ASCII, Windows-1251) для кодування одного символа достатньо 1 байта (8 біт). Для кодових таблиць, які вміщують символи різних алфавітів (арабського, японського, корейського, кітайського, хінді, івриту тощо) для кодування та збереження одного символу відводять 2 байти (Unicode) або від 1 до 6 байт (UTF-8).

Кодування кольорів. Основними кольорами є:

Кольори на екрані монітору мають кольорову схему RGB (Red Green Blue). Максимум кольорового світла ми бачимо як білий колір, мінімум кольорового світла (світла немає) — як чорний колір.

Кодування чорно-білого (монохромного) зображення передбачає використання для кодування кольору одного пікселя 1 біта:

Наприклад, візерунок

можна закодувати таким способом:

01110
10101
11011
10101
01110

Об'єм файлу монохромного нестиснутого зображення обчислюють за формулою: V = hw, де: V — об'єм у бітах, h та w — висота та ширина зображення у пікселях.

Кодування кольорового зображення. Для кодування кольору одного пікселя кольорового зображення з використанням 4 кольорів достатньо 2 біта на кожний колір:


Для кодування кольору кожного пікселя кольорового зображення з використанням 8 кольорів достатньо 3 біта на кожний колір:


При кодуванні кольору кількість бітів на піксель визначає верхню межу кількості кольорів:

Загальна формула розміру растрового нестиснутого зображення виражається такою формулою: V = hwn, де V — об'єм у бітах, h та w — висота та ширина зображення у пікселях, n — кількість бітів для збереження кольору 1 пікселя.

4. Інструктаж з ТБ
5. Практичні завдання

Завдання 1. Шифрограма. Використавши таку таблицю кодування

Щ Л В Н Т
Ї И О А Е
С Ж Г У М

розшифрувати та відгадати загадку:

Зашифрувати слова: МЕТА, ВАГА, ТЕМА, використавши один зі способів:

Завдання 2. Кодування та декодування тексту (виконати у середовищі текстового редактора).

  1. Закодувати розшифровану загадку за допомогою кодової таблиці Windows-1251 десятковими числами. Для кращого сприйняття додати між кодами символів розділовий знак "|".

  2. Розкодувати текст, записаний у шістнадцятковому коді таблиці Windows-1251:
    |C4|CE|CC|C0|D8|CD|AA|20|C7|C0|C2|C4|C0|CD|CD|DF|20|5F|20|C4|2F|C7|

  3. Закодувати символи Д/З за допомогою кодової таблиці Windows-1251 та записати коди у таблицю:

Символ10-ий код16-ий код2-ий код
Д
/
З

Завдання 3. Кодування монохромного та кольорового зображення за заданими правилами.

  1. Встановити розміри (у пікселях) такого зображення.

  2. Знайти об'єм створеного зображення за знайденими розмірами зображення (у пікселях) і порівняти з даними файлової системи.

  3. Перекодувати зображення у кольорове 24-бітове і розфарбувати його таким чином.

  4. Знайти об'єм зображення за відомими розмірами у пікселях та відомою кількістю бітів, необхідних для зберігання 1 пікселя і порівняти з даними файлової системи.

  5. Перекодувати зображення в інверсне, використовуючи палітру кольорів та формули інверсного кольору 255 – R, 255 – G, 255 – B.

Порівняти з очікуваними відповідями.

6. Підбиття підсумків уроку
Виставлення оцінок.

7. Домашнє завдання

Підготуватися до відповіді на такі питання:

  1. Що таке кодування?
  2. Що таке шифрування?
  3. Що таке декодування?
  4. Чим відрізняються кодування та шифрування?
  5. Що спільного у кодування та шифрування?
  6. Що треба для збереження повідомлень?
  7. Що таке алфавіт?
  8. За допомогою чого зберігаються дані?
  9. Що таке носії?
  10. Яка найменша кількість символів потрібна для збережння будь-яких даних?
  11. Яку систему числення використовують для кодування даних у комп'ютері?
  12. За допомогою чого у комп'ютері кодуються текстові повідомлення?
  13. Що таке колірна схема?
  14. Назвіть трійки основних кольорів.
  15. Що таке піксель?
  16. Скільки бітів потрібно для кодування кольору 1 пікселя монохромного зображення?
  17. Що таке інверсія?
  18. Що таке інверсні кольори та як їх визначити?

Програма мовою С++ у поєднанні з бібліотекою wxWidgets використовує файл з таким зображенням:

для виведення його та результату дзеркального відображення:

Які зміни потрібно внести в останні 10 рядків програми, щоб замість дзеркального відображення отримати інверсне (всі кольори перетворити на інверсні)?

Текст упорядкувала Тетяна Миколаївна Заворотняя, вчитель гімназії № 237 Дарницького району міста Києва на курсах підвищення кваліфікації з 22.10.2018 по 26.10.2018.