Кодирование информации

Информация бывает разного вида, например:

- запах, вкус, звук;

- символы и знаки.

В разных отраслях науки, культуры и техники разработаны специальные формы для записи информации.

Код — это группа обозначений, которую можно использовать для отображения информации.

Процесс преобразования сообщения в комбинацию символов в соответствии с кодом называется кодированием.

Существует три основных способа кодирования информации:
  • Числовой способ — с помощью чисел.
  • Символьный способ — информация кодируется с помощью символов того же алфавита, что и исходящий текст.
  • Графический способ — информация кодируется с помощью рисунков или значков.

Примеры кодирования информации:

- для отображения звуков русского алфавита используют буквы (АБВГДЕЁЖ…ЭЮЯ);

- для отображения чисел используют цифры (0123456789);

- звуки записывают нотами и другими символами;

- слепые используют азбуку Брайля, где буква состоит из шести элементов: дырочек и бугорков.

Азбука Брайля
Азбука Брайля

Надо учитывать, что не зная принципы кодирования информации, один и тот же код, можно понять по-разному, например, число 300522005 можно посчитать за число, номер телефона или за количество населения. 

В компьютере кодируют введённую информацию: текст, изображения и звуки. В закодированном виде компьютер обрабатывает, хранит и пересылает информацию. Чтобы вывести информацию из компьютера в понятной для человека форме, её надо декодировать.

Методами шифрования занимается специальная наука — криптография.

В компьютере для кодирования любой информации используются только два символа: 0 и 1, так как компьютерной технике проще реализовывать два состояния:

0 — сигнала нет (нету напряжения или не течёт ток);

— сигнал есть (есть напряжение или течёт ток).

Создание кода.

Одним битов можно кодировать два состояния: 0 и 1 (да и нет, чёрный и белый). При увеличении количества битов на один получится в два раза больше кодов.

Пример:

Два бита создают 4 разных кода: 00, 01, 10 и 11;

три бита создают 8 разных кодов: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, и 111.

Кодирование различных видов информации

Кодирование текстов

При кодировании текста каждому символу присваивается какое-то значение, например, порядковый номер.

 

Первый популярный компьютерный стандарт кодирования текста имеет название ASCII (American Standart Code for Information Interchange), в котором для кодирования каждого символа используются 7 бит.

7-ю битами можно закодировать 128 символов: большие и маленькие латинские буквы, цифры, знаки препинания, а так же специальные символы, например, «§».

Стандарту создавали разные варианты, дополняя код до 8 бит (256 символов), чтобы можно было кодировать национальные символы, например, латышскую букву ā.

Но 256 символов не хватило, чтобы кодировать все символы разных алфавитов, поэтому создали новые стандарты. Один из самых популярных в наше время, это UNICODE. В котором каждый символ кодируют 2-мя байтами, получается в итоге 62536 разных кодов.

Кодирования графических данных

Почти все созданные и обработанные изображения, хранящиеся в компьютере, можно поделить на две группы:

- растровая графика;

- векторная графика.

Любое изображение созданное в растровой графике состоит их цветных точек. Эти точки называют пикселями (pixel).

Пример увеличенной линии
Пример увеличенной линии
Код пикселя содержит информацию о его цвете. Например, два цвета (чёрный — 0, белый — 1) на предыдущей картинке выглядят так в виде двоичного кода.
Код пикселя содержит информацию о его цвете. Например, два цвета (чёрный — 0, белый — 1) на предыдущей картинке выглядят так в виде двоичного кода.

Для кодирования не цветных изображений обычно используют 256 оттенков серого, начиная от белого, заканчивая чёрным. Для кодирования всех цветов надо 8 битов (1 байт).

Для кодирования цветных изображений обычно используют три цвета: красный, зелёный и синий. Цветной тон получается при смешивании этих трёх цветов.

Размер изображения можно посчитать, умножив его ширину на длину в пикселях. Например, изображение размером 200⋅100 пикселей, занимает 60000 байт.

Кодирование звуков

Звуки появляются из-за колебаний воздуха. У звука есть две величины:

- амплитуда колебания, которая указывает на громкость звука;

- частота колебания, которая указывает на тональность звука.

Звук можно переделать в электрический сигнал, например, микрофоном.

Звук кодируют, после точного интервала времени измеряя размер сигнала и присваивая ему бинарную величину. Чем чаще проводятся эти измерения, тем лучше качество звука.

Пример:

На одном компакт диске, с объемом 700 Мб, может вместиться 80 минут звука CD качества.

Кодирование видео

Фильм состоит из кадров, которые быстро меняются. Кодированный фильм содержит информацию о размере кадра, используемых цветах, и количество кадров в секунду (обычно 30), как и способ записи звука — каждому кадру отдельно или всему фильму сразу.

Полезные ссылки

  1. Задание "Шифрование букв при помощи цифр" (ЦОР)
  2. Задание "Декодируйте пословицы" - №1, №2, №3 (ЦОР)
  3. Задание "Определение типа алфавита и алфавитное кодирование" (ЦОР)
  4. ЯКласс задания "В мире кодов"
  5. ЯКласс задания "Способы кодирования информации"