INFORMATIKA – 9. ROČNÍK – POZNÁMKY POČÍTAČ AKO NÁSTROJ Informačná spoločnosť – práca s informáciami (získavať, skúmať, používať, spracúvať, prezentovať) - na prácu s informáciami používame rôzne informačno-komunikačné technológie (IKT) - počítač - hardvér – technické vybavenie počítača - softvér – programové vybavenie počítača - operačný systém - softvérové aplikácie
NÁSTROJE NA PRÁCU S TEXTOM textový editor – nástroj na prácu s textom slúži na editovanie textu (=dovoľuje text vytvárať, upravovať, formátovať) jednoduchý - Poznámkový blok, WordPad (.txt) profesionálny - Microsoft Word (.docx), LibreOffice Writer (.odt) - najpoužívanejšia softvérová aplikácia - obyčajne súčasťou balíka kancelárskych aplikácií - viac funkcií, pomôcok (napr. kontrola pravopisu, štýly, tabuľky...)
NÁSTROJE NA PRÁCU S OBRÁZKAMI grafický editor – nástroj na prácu s obrázkami program, v ktorom môžeme vytvárať alebo upravovať už existujúce obrázky (aj fotografie nasnímané digitálnym fotoaparátom) jednoduchý - Skicár profesionálny - Adobe Photoshop, Gimp, RNA (špeciálne štetce, rôzne typy výplní, umelecké efekty) formáty: - .jpg, .bmp, .png, .gif
NÁSTROJE NA PRÁCU S TABUĽKAMI tabuľkový kalkulátor – slúži na prácu s tabuľkami, najmä ak chceme vykonávať aj rôzne výpočty. základný prvok – bunka, ktorá má svoju adresu (B5) bunky môžu obsahovať aj vzorce, pomocou ktorých robíme výpočty s hodnotami v ostatných bunkách údaje v tabuľke môžeme usporiadať podľa rozličných kritérií (abecedne, podľa veľkosti čísla) je to vhodný nástroj na analýzu údajov (pochopiť, čo údaje vyjadrujú) údaje z tabuľky môžeme graficky znázorniť pomocou rôznych typov grafov umožňuje prácu s databázou (súbor zozbieraných údajov) – usporiadanie, výber, pridanie, vymazanie, editovanie
NÁSTROJE NA KOMUNIKÁCIU Internet
- celosvetová počítačová sieť, ktorú tvoria navzájom prepojené počítače, počítačové siete - množstvo služieb, základné: - na komunikáciu - šírenie informácií - prenos údajov a dokumentov
1
Komunikácia:
interaktívna – v čase komunikácie musia byť účastníci priamo spojení – online (rozhovor SKYPE, videorozhovor Google...) neinteraktívna – nevyžaduje, aby boli obaja účastníci priamo spojení – ofline (elektronická pošta, fax...)
NÁSTROJE NA ŠÍRENIE A PREZENTÁCIU INFORMÁCIÍ Počítač slúži aj na prezentáciu a šírenie informácií. Prezentácia môže mať rôzne formy: textový dokument, ktorý vytlačíme alebo zverejníme webové stránky umiestnené na Internete www (World Wide Web) – druhá najvyužívanejšia služba Internetu, je to obrovská „knižnica“ zložená z miliárd webových stránok, na ktorých sa nachádzajú odkazy (hyperlinks) na ich prezeranie slúži prehliadač (Internet Explorer, Mozilla, Chrome, Opera), ktorého základnou úlohou je prečítať obsah webovej stránky a zobraziť ju na obrazovke, okrem toho umožňuje ďalšie operácie so stránkou špeciálne prezentácie pomocou programu určeného na ich vytváranie Microsoft PowerPoint (.pptx), LibreOffice Impress (.odp) .... Prezentáciu môžeme premietať na zobrazovaciu plochu pomocou dataprojektora (môže byť aj interaktívny), interaktívnej tabule.
POČÍTAČOVÉ HRY Počítač môže byť aj zdrojom zábavy. Typy hier: akčné, simulačné, strategické, dobrodružné, ... Ich vývoj prispel i k vývoju počítačov.
NÁSTROJE NA VZDELÁVANIE Výučbové programy - nástroje na vzdelávanie môžu vysvetľovať nové pojmy, precvičovať či skúšať niečo známe, poskytnúť priestor na experimentovanie, objavovanie...
ČO JE INFORMÁCIA sú fakty, skúsenosti a vedomosti, ktoré ľudstvo zbiera, zaznamenáva, spracúva a odovzdáva ďalej. Základné činnosti s informáciami: získavanie, uchovávanie, spracúvanie, šírenie. Zaznamenávanie informácií: objav písma objav kníhtlače (J. Gutenberg) rôzne médiá: papier, magnetofónové pásky, videopásky, CD, DVD, BD... (nové médiá umožnili ďalšie činnosti s informáciami: opravovať, kopírovať, posielať, vkladať, spracúvať...) Druhy informácií: podľa zmyslov: vizuálne (textové, obrazové), zvukové, čuchové, chuťové, dotykové a) analógové – zvukové alebo svetelné vlny b) digitálne – informácie zapísané v digitálnom tvare (postupnosť 1 a 0)
2
KOMUNIKÁCIA Informácie zbierame preto, aby sme mohli komunikovať, čiže šíriť ich tak, aby ich niekto prijal, porozumel im a použil ich. V posledných storočiach sa zmenil: objem a druh informácií, spôsoby ich zápisu, odovzdávanie a rýchlosť ich prenosu a prístupnosť k nim. Informácie šírime: - ústne, poštou, telefónom, novinami, rádiom, televíziou, ..., Internetom.
OBRÁZKY A PÍSMO Od 9. tisícročia pred n. l. sa začali v jaskyniach objavovať kresby príbehov zo života ľudí. Zobrazované predmety si ľudia postupne zjednodušovali. Vznikali obrázkové skratky – symboly. Obrázkové písmo je prvý dôležitý krok na ceste k vzniku hláskového písma, ktoré pomocou malej množiny znakov skladá jednotlivé slová. Odvtedy mohli ľudia odovzdávať svoje znalosti a skúsenosti ďalším generáciám v písanej podobe. Obrázkové písmo má i dnes veľký význam v komunikácií s prístrojmi i v komunikácii vôbec. Takými obrázkovými „jazykmi“ je napr. systém dopravných značiek a orientačných tabúľ, značky na oblečení, značky na mapách, na displejoch mobilov a pod. Obrázky v texte zvyšujú informačný obsah, zaujmú čitateľov a pomôžu ľahšie si zapamätať informáciu. Moderné počítačové aplikácie používajú na komunikáciu s nami rôzne grafické prvky. Čoraz častejšie tiež používajú prirodzený hlas. Obrázkové jazyky sa niekedy používajú aj na popis činnosti alebo návodu na riešenie určitého problému, napr. na zápis scenára, aby bol zrozumiteľnejší. Poznámky: Obrázkové jazyky:
systém dopravných značiek a orientačných tabúľ, značky na oblečení, značky v predpovedi počasia, značky na mapách, na displejoch mobilov a pod... obrázkové písma: Webdings (),Wingdings (), hudobné písmo ...
Obrázky, symboly
– uľahčujú komunikáciu, ozvláštňujú ju
Ikona
– grafická značka (program
, nástroj v programoch, priečinok)
ŠIFRY A KÓDY Šifrovanie sa používa všade tam, kde treba utajiť obsah komunikácie. Zaoberá sa ním samostatná veda – kryptológia. Pri šifrovaní sa každý znak súboru údajov nahradí iným znakom pomocou šifrovacieho algoritmu podľa nejakého kľúča. Výsledkom šifrovania je nečitateľný súbor - šifra. Prístup k nemu má každý, ale prečítať ho vie iba ten, kto má na to prístupové právo, teda dešifrovací algoritmus a pozná kľúč. Cieľom kódovania je prenos informácie. Často sa musíme prispôsobovať možnostiam technického zariadenia – Morseova abeceda pre telegraf, alebo možnostiam ľudí zapojených do komunikácie – Braillovo písmo pre 3
nevidiacich. Kódovanie informácie je ľubovoľná, vopred dohodnutá a všeobecne známa množina pravidiel, ktorá dovoľuje informáciu vyjadriť tak, aby sa dala uchovať alebo šíriť. Počítače používajú zvláštny spôsob kódovania informácií – binárny kód. Sú to postupnosti dvoch znakov – 0 a 1. Pamäť počítača si môžeme predstaviť ako milióny miniatúrnych prepínačov, z ktorých každý je buď v ľavej polohe (znak 0) alebo v pravej polohe (znak 1). Každý prepínač predstavuje najmenšiu jednotku binárneho kódu a nazýva sa bit (binary digit). Informácie zapísané v binárnom kóde sa nazývajú digitálne informácie. kód šifra binárny kód
- pravidlo pre prevod informácie (prispôsobuje sa možnostiam technického zariadenia, možnostiam ľudí zapojených v komunikácii) - špeciálny kód, keď chceme šíriť informácie utajene - špeciálny kód pre počítač
Dobrovoľná DÚ – Šifry, šifrovanie ... (forma prezentácia, dokument, hádanky...)
DVOJKOVÁ SÚSTAVA Desiatková sústava (dekadická) je číselná sústava, v ktorej počítame my - ľudia. Je pozičnou sústavou, ktorá používa cifry 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Základom sústavy je číslo 10 a pozičnými 0 1 2 3 4 hodnotami sú mocniny čísla 10, teda: 10 =1, 10 =10, 10 =100, 10 =1 000, 10 =10 000, ... 3
2
1
0
Napr. číslo 3 927 je súčtom 3.10 + 9. 10 + 2. 10 + 7. 10 = 3000 + 900 + 20 + 7 = 3 927. Dvojková sústava (binárna) je číselná sústava, v ktorej pracuje počítač. Preto je základnou sústavou v informatike. Je pozičnou sústavou, ktorá používa cifry 0, 1. Základom sústavy je číslo 2 a pozičnými hodnotami sú mocniny 0 1 2 3 4 čísla 2, teda: 2 =1, 2 =2, 2 =4, 2 =8, 2 =16, ... 3
2
1
0
Napr. číslo 1101 je súčtom 1. 2 + 1. 2 + 0. 2 + 1. 2 = 8 + 4 + 0 + 1 = 13.
PREVOD Z DESIATKOVEJ DO DVOJKOVEJ SÚSTAVY: Pr.:
45 = 22 . 2 + 1 22 = 11 . 2 + 0 11 = 5 . 2 + 1
5=2.2+1 2=1.2+0 1=0.2+1 4
45 = 1011012
Algoritmus prevodu: 1) Desiatkové číslo vydelíme 2. 2) Zapíšeme zvyšok (čiže 0 alebo 1). 3) Výsledok delenia opäť vydelíme 2. 4) Opakujeme kroky 3 a 4 tak dlho, kým výsledok delenia nie je 0. 5) Zapíšeme zvyšky od konca. Napríklad prevedieme číslo 397 do dvojkovej sústavy: 397 : 2 = 198, zv. 1 198 : 2 = 99, zv. 0 99 : 2 = 49, zv. 1 49 : 2 = 24, zv. 1 24 : 2 = 12, zv. 0 397 = 1100011012 12 : 2 = 6, zv. 0 6 : 2 = 3, zv. 0 3 : 2 = 1, zv. 1 1 : 2 = 0, zv. 1
PREVOD Z DVOJKOVEJ DO DESIATKOVEJ: Algoritmus prevodu: 1) Prvým medzivýsledkom je 0. 2) Oddeľme prvú cifru dvojkového čísla. 3) Ak je oddelenou cifrou 0, medzivýsledok vynásobme dvoma. 4) Ak je oddelenou cifrou 1, medzivýsledok vynásobme dvoma a pričítajme k nemu 1. 5) Kroky 2, 3 a 4 opakujeme tak dlho, až minieme všetky cifry daného čísla. Medzivýsledok je vtedy už konečným výsledkom. Napríklad prevedieme číslo 110102 do desiatkovej sústavy: 0 0.2+1=1 1.2+1=3 3.2+0=6 6 . 2 + 1 = 13 13 . 2 + 0 = 26 110102 = 26 Prevod pomocou tabuľky: ... 1 024 512
256
.2
128
64
32
1
0
0
16 1 1
8 1 0
110102 = 1. 16 + 1 . 8 + 0 . 4 + 1 . 2 + 0 . 1 = 16 + 8 + 2 = 26 100100012 = 128 + 16 + 1 = 145
POČÍTANIE S DVOJKOVÝMI ČÍSLAMI: Sčítanie:
02 + 02 = 02 02 + 12 = 12 + 02 = 12 12 + 12 = 102
Násobenie:
5
02 . 02 = 02 02 . 12 = 12 . 02 = 02 12 . 12 = 12
4 0 0
2 1 0
1 0 1
Príklady:
1 0 1 1 0 + 1 1 1 1 1 1 0 1
2 2 2
1 . 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0
0 1 0 1 1 0
1 1 1 0 0 0 1 1 0
2 2
2
DIGITALIZÁCIA INFORM ÁCIÍ Digitálne informácie vznikli: a)
priamo v počítači, buď prácou človeka alebo komunikáciou medzi počítačmi, sú už od svojho vzniku digitálne, b) sú analógového pôvodu, (napr. snímky planéty, ktoré odfotografuje vesmírna sonda svojím technickým zariadením a odošle v digitálnom tvare riadiacej stanici na Zem c) sú to analógové informácie, (napr. papierové fotografie, rukopisy, nahrávky piesní na platniach, zvuky a pod., ktoré chceme opäť použiť alebo spracovávať alebo kvalitne odložiť pre ďalšie generácie). o úmyselne ich digitalizujme = čiže pomocou vhodného technického zariadenia (ako digitálny fotoaparát, skener, mikrofón so zvukovou kartou v počítači a pod.) ich prevedieme do binárneho kódu. o Digitalizovať znamená rozdeliť a očíslovať. Informáciu digitalizujeme tak, že ju podľa dohodnutých pravidiel zapisujeme v binárnom kóde.
Pomocou n bitov vieme očíslovať 2n rôznych hodnôt. 2 možnosti 4 možnosti
8 možností
Výhody: o rýchlosť a jednoduchosť, s akou sa dá s nimi počítať, ako rýchlo sa dajú spracúvať. o digitalizovať sa dá každý typ informácie (text, obraz, hudba, video, ..., dokonca dnes už i vône) o dajú sa uchovávať v obrovských objemoch
Príklady: o Pomocou koľkých bitov sa dá zakódovať 32, 128, 1024 hodnôt? o Koľko rôznych hodnôt vieme očíslovať pomocou 4, 7, 10 bitov? o V grafickom editore si používateľ môže vybrať zo 60 druhov výplní. Koľko bitov potrebujeme na ich očíslovanie?
6
INFORMÁCIE A ÚDAJE Ľudia pracujú s informáciami. Informácie uložené v počítači sa stávajú údajmi, s ktorými počítače pracujú . Keď potom človek údaje opäť použije pre svoj zámer, stávajú sa znova informáciami. Súbor – pomenovaná skupina údajov, ktoré sú niekde uložené. Kompresia údajov – je séria metód, ako už zapísané údaje znovu prekódovať, aby: o zaberali menší objem, o dali sa opačným postupom opäť odkódovať. a) stratová - zabezpečujúca kompresiu dát za cenu zníženia ich kvality b) bezstratová - umožňuje spätnú rekonštrukciu komprimovaných dát do pôvodnej podoby bez straty informácie Dobrovoľná DÚ – Kompresia údajov Stratové, bezstratové kompresné formáty ... (forma prezentácia, testy...)
AKO SA UKLADAJÚ ZNAKY A TEXT Kódovanie znakov (písmen, číslic, zátvoriek, ...) 8 abecedy znakov, ktoré používame pri písaní textu, obsahujú menej ako 256 prvkov = 2 , preto na zakódovanie každého z nich použijeme 8b = 1B pomocou kódovej tabuľky – slúži na priradenie kódov znakov Kódovacia tabuľka pre stredoeurópske krajiny – kódová stránka 1250 Kódovanie stredoeurópske Windows napr.: kód pre Š 1) vyhľadáme stĺpec – 128 a riadok – 10 2) sčítame 128 + 10 = 138 3) prevedieme do binárneho kódu 138 : 2 = 69, zv. 0 69 : 2 = 34, zv. 1 34 : 2 = 17, zv. 0 17 : 2 = 8, zv. 1 8 : 2 = 4, zv. 0 4 : 2 = 2, zv. 0 2 : 2 = 1, zv. 0 1 : 2 = 0, zv. 1 Š 10001010 Opak: Zistiť, pre ktorý znak je binárny kód napr.: 01001101 1) rozdelíme na 2 skupiny po 4 bity: 01001101 4 2) 1. štvorica – stĺpec: 01002 = 4 a teda 4 . 2 = 4 . 16 = 64 2. štvorica – riadok: 11012 = 13
je to M.
Kódovanie slov za seba zoradíme všetky kódy znakov (aj medzera je kód netreba sa starať o oddeľovanie slov) Pokusy o jednotné kódovanie: ASCII (American Standard Code for Information Interchange)- každý znak sa kóduje iba siedmimi bitmi, čiže 7 len 2 =128 rôznych znakov (čo napríklad pre slovenský jazyk nestačí.) 7
rozšírený ASCII - na zakódovanie každého znaku sa použije 8 bitov. Čo umožňuje definovať kód pre 256 znakov. Pričom prvá polovica znakov je pre všetky krajiny rovnaká a zvyšných 128 znakov sa pre každú krajinu stanovil podľa ich potrieb. UNICODE – toto kódovanie používa 16 bitov na zakódovanie jedného znaku, čo umožňuje zakódovať 65536 možných znakov. Tento počet znakov umožňuje zakódovať znaky všetkých abecied pomocou jednej medzinárodnej tabuľky. Tento spôsob kódovania používa i kancelársky balík MS Office. Toto kódovanie zabezpečuje, že ten istý znak má rovnaký kód v každej krajine i na každom type počítača. Nevýhodou je, že znaky, ktoré sme predtým vedeli zakódovať iba ôsmymi bitmi , sú kódované 16 bitmi, a teda zaberajú viac pamäte ako kód ASCII. UTF-8 - V tomto kódovaní je prvých 128 znakov tabuľky ASCII (tieto sú pre všetky krajiny rovnaké), zakódovaných pomocou 8 bitov a zvyšné znaky sú zakódované 16, 24, 32, 40 až 48 bitmi.
AKO SA UKLADAJÚ OBRÁZKY A VIDEO 1)
rastrové obrázky obrázok rozdelíme na sieť – raster – a vyjadríme rozmer obrázka počtom stĺpcov a riadkov tohto rastra farebné palety: na zakódovanie 1 bodu: o 2 farby - 1 bit o 16 farieb - 4 bity o 256 farieb - 8 bitov o High Colour (65 536) - 16 bitov o True Colour (16 miliónov) - 24 bitov veľkosť rastrového obrázka od počtu farieb, ktoré môže obsahovať.
2)
vektorové obrázky obrázok je postupnosť inštrukcií, teda návod ako ho zostrojiť (pomocou kružníc, čiar, obdĺžnikov...)
3)
digitálne video film – séria statických obrázkov, ktoré sa rýchlo vymieňajú veľké súbory postupy na zmenšenie objemu: o použiť menší obrázok, o nezobraziť 30 obrázkov za sekundu, ale iba 12, o kompresia na každý obrázok zvlášť, o pamätať 1. obrázok kompresie a potom len časti, čo sa menia.
AKO SA UKLADAJÚ ZVUK Zvuk sa šíri vzduchom v tvare vĺn, ktoré určujú jeho výšky a hlasitosť. Výška zvukovej vlny určuje hlasitosť a vzdialenosť medzi dvoma vrcholmi určuje výšku tónu.
8
1)
Imagine (LOGO) dohoda o zápise jednotlivých melódií: hraj [I 24...] 2) WAV (Waveform audio) je univerzálny zvukový formát. Vyvinul ho Microsoft. Dnes sa používa ako univerzálny formát. Data vnútri sú neskomprimované. Formát sa nehodí pre prenos cez Internet, pretože v pôvodnej verzii je príliš veľký. 3) mp3 komprimovaný, stlačený zvuk vo formáte mp3 je zhruba 10x menší, než zvuk vo formáte wav a pritom voľným uchom takmer nepočuť rozdiel. MP3 kompresia využíva nedokonalosť ľudského sluchu. Naše ucho napr. nie je schopné začuť niektoré nízke tóny, ak sú prekryté vyššími, silnejší signál prekrýva slabší signál. Zjednodušene možno povedať, že v mp3 sa zložky zvuku, ktoré by sme aj tak nepočuli, vymažú. 4) WMA - (Windows Media Audio) WMA vyvinula spoločnosť Microsoft. Kvalitou mierne prekonáva obľúbený formát mp3, ale iba pri nižších dátových tokoch. RealAudio - Tento formát získal svoju popularitu vďaka streamovaniu zvuku na webe ako prvý streamovací zvukový formát. Patrí medzi najstaršie formáty a má široké použitie. 5) MIDI (Musical Instrument Digital Interface) je medzinárodný štandard, ktorý používajú rôzne hudobné nástroje a zariadenia (syntetizátory, zvukové moduly, počítače, audio technika, videotechnika...) za účelom vzájomnej komunikácie. Obsahuje návod, čiže inštrukcie, ako sa má hudba zahrať pomocou rôznych hudobných nástrojov. MIDI súbory dokážu uchovávať hudbu, ale nie sú vhodné pre ľudský hlas. Malé súbory.
BEZSTRATOVÁ KOMPRESI A ZVUKU: STRATOVÁ KOMPRESIA Z VUKU:
flac, wav, APE MP3, WMA, Ogg Vorbis
9
