Кодирование информации

Кодирование

информации

• Общие сведения о кодировании информации
• Кодирование  числовой информации
• Кодирование текстовой информации
• Кодирование графической информации
• Кодирование звуковой  информации
• Кодирование видео информации

Кодирование и декодирование

 

Для обмена информацией  с другими людьми человек использует естественные языки. Наряду с естественными языками были разработаны формальные языки для профессионального применения их в какой-либо сфере. Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием.

Код — набор символов (условных обозначений) для представления информации.

Код — система условных знаков (символов) для передачи, обработки и хранения информации(со общения).

Кодирование — процесс представления информации (сообщения) в виде кода.

Все множество символов, используемых для кодирования, называется алфавитом кодирования. Например, в памяти компьютера любая информация кодируется с помощью двоичного алфавита, содержащего всего два символа: 0 и   1.

Способы кодирования информации

 

Для кодирования одной и той  же информации могут быть использованы разные способы; их выбор зависит  от ряда обстоятельств: цели кодирования, условий, имеющихся средств.

 

Если  надо записать текст в темпе речи — используем стенографию; если надо передать текст за границу — используем английский алфавит; если надо представить  текст в виде, понятном для грамотного русского человека, — записываем его  по правилам грамматики русского языка.

 

«Добрый день, Дима!»

«Dobryi den, Dima»

Способы кодирования информации

 

Выбор способа кодирования информации может быть связан с предполагаемым способом ее обработки.

 

Покажем это на примере представления  чисел — количественной информации. Используя русский алфавит, можно  записать число «сорок семь". Используя же алфавит арабской десятичной системы счисления, пишем «47». Второй способ не только короче первого, но и удобнее для выполнения вычислений. Какая запись удобнее для выполнения расчетов: " сорок семь умножить на сто двадцать пять" или «47x 125"? Очевидно — вторая.

Шифрование  сообщения

 

В некоторых случаях  возникает потребность засекречивания текста сообщения или документа, для того чтобы его не смогли прочитать  те, кому не положено. Это называется защитой от несанкционированного доступа.

В таком случае секретный текст шифруется.

В давние времена шифрование называлось тайнописью.

Шифрование представляет собой процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование —процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается исходный текст.

Шифрование — это тоже кодирование, но с засекреченным  методом, известным только источнику  и адресату.

Методами шифрования занимается наука  под названием криптография.

Оптический  телеграф Шаппа

 

В 1792 году во Франции  Клод Шапп создал систему передачи визуальной информации, которая получила название «Оптический телеграф».

В простейшем виде это была цепь типовых строений, с расположенными на кровле шестами  с подвижными поперечинами, которая  создавалась в пределах видимости  одно от другого. Шесты с подвижными поперечинами — семафоры — управлялись  при помощи тросов специальными операторами  изнутри строений.

Шапп создал специальную таблицу кодов, где каждой букве алфавита соответствовала определенная фигура, образуемая Семафором, в зависимости от положений поперечных брусьев относительно опорного шеста.

Система Шаппа позволяла передавать сообщения на скорости два слова в минуту и быстро распространилась в Европе. В Швеции цепь станций оптического телеграфа действовала до 1880 года.

Первый  телеграф

 

Первым техническим  средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в1837 году американцем Сэмюэлем Морзе.

Телеграфное сообщение — это последовательность электрических сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату.

Изобретатель  Сэмюель Морзе изобрел удивительный код(Азбука Морзе, код Морзе, «Морзянка»), который служит человечеству до сих  пор. Информация кодируется тремя «буквами»: длинный сигнал (тире), короткий сигнал (точка) и отсутствие сигнала (пауза) для разделения букв. Таким образом, кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго определенном порядке.

Самым знаменитым телеграфным сообщением является сигнал бедствия "SOS" (Save Our Souls - спасите наши души). Вот как он выглядит: «• • • – – – • • •»

Азбука  Морзе

 

A	• −	И	• •	P	• − •	Ш	− − − −
Б	− • • •	Й	• − − −	С	• • •	Щ	− − • −
В	• − −	К	− • −	Т	−	Ъ	• − − • − •
Г	− − •	Л	• − • •	У	• • −	Ь	− • • −
Д	− • •	М	− −	Ф	• • − •	Ы	− • − −
Е	•	H	− •	Х	• • • •	Э	• • − • •
Ж	• • • −	О	− − −	Ц	− • − •	Ю	• • − −
З	− − • •	П	• − − •	Ч	− − − •	Я	• − • −

Азбука  Морзе

 

1	• − − − −	9	− − − − •
2	• • − − −	0	− − − − −
3	• • • − −	Точка	• • • • • •
4	• • • • −	Запятая	• − • − • −
5	• • • • •	/	− • • − •
6	• • • •	?	• • − − • •
7	− − • • •	!	− − • • − −
8	− − − • •	@	• − − • − •

Первый  беспроводной телеграф (радиоприемник)

 

7 мая 1895 года  российский ученый Александр  Степанович Попов на заседании  Русского Физико-Химического Общества  продемонстрировал прибор, названный  им "грозоотметчик", который был  предназначен для регистрации  электромагнитных волн.

Этот прибор считается первым в мире аппаратом беспроводной телеграфии, радиоприемником. В 1897 году при помощи аппаратов беспроводной телеграфии Попов осуществил прием и передачу сообщений между берегом и военным судном.

В 1899 году Попов  сконструировал модернизированный  вариант приемника электромагнитных волн, где прием сигналов (азбукой Морзе) осуществлялся на головные телефоны оператора.

В 1900 году благодаря  радиостанциям, построенным на острове  Гогланд и на российской военно-морской базе в Котке под руководством Попова, были успешно осуществлены аварийно-спасательные работы на борту военного корабля "Генерал-адмирал Апраксин", севшего на мель у острова Гогланд. В результате обмена сообщениями, переданным методом беспроводной телеграфии, экипажу российского ледокола Ермак была своевременно и точно передана информация о финских рыбаках, находящихся на оторванной льдине.

Телеграфный аппарат Бодо

 

Равномерный телеграфный код был изобретен французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX века. В нем использовалось всего два разных вида сигналов. Не важно, как их назвать: точка и тире, плюс и минус, ноль и единица. Это два отличающихся друг от друга электрических сигнала. Длина кода всех символов одинаковая и равна пяти. В таком случае не возникает проблемы отделения букв друг от друга: каждая пятерка сигналов — это знак текста. Поэтому пропуск не нужен.

Код называется равномерным, если длина  кода всех символов равна.

Код Бодо — это первый в истории техники  способ двоичного кодирования, информации. Благодаря этой идее удалось создать буквопечатающий телеграфный аппарат, имеющий вид пишущей машинки. Нажатие на клавишу с определенной буквой вырабатывает соответствующий пятиимпульсный сигнал, который передаетсяпо линии связи.

В честь  Бодо была названа единица скорости передачи информации — бод.

В современных компьютерах для  кодирования текста также применяется  равномерный двоичный код.

 Представление (кодирование) чисел

Двоичное  кодирование в компьютере

 

Вся информация, которую обрабатывает компьютер  должна быть представлена двоичным кодом  с помощью двух цифр: 0 и 1. Эти два символа принято называть двоичными цифрами или битами.

С помощью  двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса: кодирование и декодирование.

Кодирование – преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, т.е. двоичный код.

Почему  двоичное кодирование

 

С точки зрения технической реализации использование  двоичной системы счисления для  кодирования информации оказалось  намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить  эти значения как два возможных  устойчивых состояния электронного элемента:

0 – отсутствие  электрического сигнала;

1 – наличие  электрического сигнала.

 

Способы кодирования и декодирования  информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения  или звук.

Система счисления 

 

Для записи информации о количестве объектов используются числа. Числа записываются с помощью  набора специальных символов.

Система счисления — способ записи чисел с помощью набора специальных знаков, называемых цифрами.

Виды  систем счисления

 

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ

 

ПОЗИЦИОННЫЕ

 

НЕПОЗИЦИОННЫЕ

 

В непозиционных системах счисления величина, которую обозначает цифра, не зависит от положения в числе.

 

XXI

 

В позиционных системах счисления величина, обозначаемая цифрой в записи числа, зависит от её положения в числе (позиции).

 

2011

Непозиционные системы счисления

 

Каноническим  примером фактически непозиционной системы счисления является римская, в которой в качестве цифр используются латинские буквы:

 I обозначает 1, V - 5, X - 10, L - 50, C - 100, D - 500, M -1000.

 

Натуральные числа записываются при  помощи повторения этих цифр.

Например, II = 1 + 1 = 2, здесь символ I обозначает 1 независимо от места в числе.

Для правильной записи больших чисел  римскими цифрами необходимо сначала  записать число тысяч, затем сотен, затем десятков и, наконец, единиц.

Пример: число 2988. Две тысячи  МM, девять сотен CM, восемьдесят LXXX, восемь VIII. Запишем их вместе: MCMLXXXVIII.

МMCMLXXXVIII = 1000+1000+(1000-100)+(50+10+10+10)+5+1+1+1 = 2988

Для изображения чисел в непозиционной  системе счисления нельзя ограничится  конечным набором цифр. Кроме того, выполнение арифметических действий в  них крайне неудобно.

Древнеегипетская  десятичная непозиционная система  счисления.

 

• Примерно  в третьем тысячелетии до нашей эры древние египтяне придумали свою числовую систему, в которой для обозначения ключевых чисел 1, 10, 100 и т.д. использовались специальные значки — иероглифы.
•         Все остальные числа составлялись из этих ключевых при помощи операции сложения. Система счисления Древнего Египта является десятичной, но непозиционной.