Кодирование информации

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.Кодирование информации

Кодирование информации -- одна из базовых тем курса теоретических основ информатики, отражающая фундаментальную необходимость представления информации в какой-либо форме, -- т.е. кодировании информации. При этом слово «кодирование» понимается не в узком смысле -- кодирование как способ сделать сообщение непонятным для всех, кто не владеет ключом кода, а в широком -- как представление информации в виде сообщения на каком-либо языке.

Освещение данной темы в курсе информатики возможно под различными углами зрения и на различных уровнях. Самый простой подход состоит в рассмотрении понятия кодирования как представления информации в ознакомительном, общеобразовательном плане. Более продвинутый подход включает изучение теории кодирования, в том числе, ряда теорем с доказательствами. В данном практикуме мы ориентируемся на достаточно элементарные сведения о кодировании, имеющие общеобразовательное значение, и оставляем серьезное знакомство с теорией кодирования для специальных курсов.

По теме «кодирование информации» целесообразно проведение как семинарских, так и практических занятий (по решению задач). Весьма полезной является подготовка рефератов. Что же касается проведения лабораторных работ, то ниже предложена лишь одна работа, предусматривающая отработку навыков по частному способу кодирования -- представлению данных в памяти ЭВМ; это полезно для предварительного формирования знаний по вычислительной технике

Понятие

Понятие кодирования и декодирования. Использование электронно-вычислительных машин для переработки информации явилось коренным этапом в совершенствовании систем планирования и управления на всех уровнях народного хозяйства. Однако при этом, в отличие от обычных способов сбора и обработки информации, возникли проблемы преобразования информации в символы, понятные для машины. Неотъемлемым элементом этого процесса является кодирование информации. Кодом принято называть совокупность символов, соответствующих элементам информации или ее характеристикам. Сам процесс составления кода в виде совокупности символов или списка сокращений для соответствующих элементов и характеристик называется кодированием. В литературе термин код иногда заменяется идентичным ему термином шифр Цель кодирования состоит в том, чтобы представить информацию в более компактной и удобной форме для оперирования при передаче и обработке информации ; приспособить кодированную информацию к обработке на вычислительных устройствах ; обеспечить использование некоторого определенного метода поиска , сортировки и упорядочения информации. Принципиальная схема обработки информации состоит из поиска, сортировки и упорядочения , в которой кодирование является частью операции ввода данных в виде входных кодов. В результате обработки информации получаются выходные коды, которые после их декодирования выдаются как результат проведенной обработке. Декодирование является операцией , обратной кодированию. Если при кодировании происходит преобразование информации в сигналы в виде определенного сочетания символов , соответствующих данному объекту или его характеристике , то при декодировании , наоборот , по заданному коду определяется соответствующий объект или его признаки. Например, в телефонном справочнике указан код , т.е. номер телефона , связанный с некоторым элементом (лицом или учреждением ). Операция декодирования состоит из набора кода номера телефона , который в виде сигналов поступает в АТС, где декодируется с помощью электрической схемы.

Процесс кодирования

Процесс кодирования информации может производиться либо ручным , либо автоматическим способом. При ручном , неавтоматическом способе кодирования вручную отыскивается нужный код в предварительно составленном каталоге кодов и записывается в документе в виде цифровых или алфавитно-цифровых символов. Затем документ поступает в вычислительный центр , где оператор с помощью клавишного устройства перфорирует записанную информацию на перфокарте или перфоленте. Затем перфокарты или перфоленты вводятся в ЭВМ , информация кодируется в машинный (двоичный) код. Таким образом информация дважды кодируется вручную : при записи ее на документ и при переноски данных на машинные носители. При автоматическом способе кодирования человек производит запись на естественном языке в виде слов, цифр и общепринятых обозначений в документе , который читается специальным автоматом. Этот автомат предварительно кодирует документ и записывает все данные на магнитную ленту в двойном коде. Лента затем вводится в ЭВМ, где информация с помощью “машинного словаря “ снова кодируется в более короткий машинный код, удобный для ее поиска, сортировки и обработки. Ввод информации в ЭВМ в виде буквенно-цифрового текста на естественном языке и кодировании в машине требует хранения в памяти ЭВМ словаря, в котором каждому слову соответствует определенный код.По этому словарю машина сама кодирует текст. При этом отпадает необходимость в классификации и кодировании информации по ее смысловому содержанию, так как котируются сами слова, выражающие определенные характеристики предметов.

2 Способ кодирования информации

Любой способ кодирования характеризуется наличием основы (алфавит, спектр цветности, система координат, основание системы счисления и т.д.) и правил конструирования информационных образов на этой основе.

Кодирование числовой информации осуществляется с помощью системы счисления.

Существуют позиционные и непозиционные системы счисления. В непозиционных системах счисления вес цифры (т.е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. Так, в римской системе счисления в числе ХХХII (тридцать два) вес цифры Х в любой позиции равен десяти.

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Например, в числе 757,7 первая семерка означает 7 сотен, вторая - 7 единиц, а третья - 7 десятых долей единицы. Сама же запись числа 757,7 означает сокращенную запись суммы 700 + 50 + 7 + 0,7 = 7 102 + 5 101 + 7 100 + 7 10-1 = 757,7.

Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием. За основание системы можно принять любое натуральное число - два, три, четыре и т.д. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т.д. Первая позиционная система счисления была придумана еще в Древнем Вавилоне, причем вавилонская нумерация была шестидесятеричная, т.е. в ней использовалось шестьдесят цифр! К этой системе счисления восходит деление часа на 60 минут и угла на 360 градусов. В XIX в.Довольно широкое распространение получила двенадцатеричная система счисления. В настоящее время наиболее распространены десятичная, двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления. Три последние широко применяются в вычислительной техникеКод -- это набор условных обозначений (или сигналов) для записи (или передачи) некоторых заранее определенных понятий.

Кодирование информации - это процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Обычно каждый образ при кодировании (иногда говорят -- шифровке) представлении отдельным знаком.

Знак - это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов.

В более узком смысле под термином "кодирование" часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например "наложить" друг на друга звуки от разных источников.

Аналогичным образом на компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.

Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.

Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой

Основным отображением кодирования символов является код ASCII - American Standard Code for Information Interchange- американский стандартный код обмена информацией, который представляет из себя таблицу 16 на 16, где символы закодированы в шестнадцатеричной системе счисления.

Кодирование графической информации

Важным этапом кодирования графического изображения является разбиение его на дискретные элементы (дискретизация).

Основными способами представления графики для ее хранения и обработки с помощью компьютера являются растровые и векторные изображения

Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных геометрических фигур (чаще всего отрезков и дуг). Положение этих элементарных отрезков определяется координатами точек и величиной радиуса. Для каждой линии указывается двоичные коды типа линии (сплошная, пунктирная, штрихпунктирная), толщины и цвета.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей), полученных в результате дискретизации изображения в соответствии с матричным принципом.

Матричный принцип кодирования графических изображений заключается в том, что изображение разбивается на заданное количество строк и столбцов. Затем каждый элемент полученной сетки кодируется по выбранному правилу.

Pixel (picture element - элемент рисунка) - минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения.

В соответствии с матричным принципом строятся изображения, выводимые на принтер, отображаемые на экране дисплея, получаемые с помощью сканера.

Качество изображения будет тем выше, чем "плотнее" расположены пиксели, то есть чем больше разрешающая способность устройства, и чем точнее закодирован цвет каждого из них.

Для черно-белого изображения код цвета каждого пикселя задается одним битом.

Если рисунок цветной, то для каждой точки задается двоичный код ее цвета.

Поскольку и цвета кодируются в двоичном коде, то если, например, вы хотите использовать 16-цветный рисунок, то для кодирования каждого пикселя вам потребуется 4 бита (16=24), а если есть возможность использовать 16 бит (2 байта) для кодирования цвета одного пикселя, то вы можете передать тогда 216 = 65536 различных цветов. Использование трех байтов (24 битов) для кодирования цвета одной точки позволяет отразить 16777216 (или около 17 миллионов) различных оттенков цвета - так называемый режим “истинного цвета” (True Color). Заметим, что это используемые в настоящее время, но далеко не предельные возможности современных компьютеров.

Кодирование звуковой информации

Из курса физики вам известно, что звук - это колебания воздуха. По своей природе звук является непрерывным сигналом. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение.

Для компьютерной обработки аналоговый сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел, а для этого его необходимо дискретизировать и оцифровать.

Можно поступить следующим образом: измерять амплитуду сигнала через равные промежутки времени и записывать полученные числовые значения в память компьютера

кодирование двоичное информация

3. Двоичное кодирование информации

К достоинству двоичной системы счисления относится - простота совершаемых операций, возможность автоматической обработки информации с использованием двух состояний элементов ПК и операцию сдвиг

Код - система условных обозначений или сигналов.

Длина кода - количество знаков, используемых для представления кодируемой информации

Кодирование - это операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы.

Декодирование - расшифровка кодированных знаков, преобразование кода символа в его изображение

Двоичное кодирование - кодирование информации в виде 0 и 1

Машинный язык - логическая последовательность 0 и 1

1 бит - информация одной двоичной цифры (одного разряда)

количество информации в битах = количеству цифр двоичного кода

В теории кодирования и передачи информации под количеством информации понимают - количество кодируемых, передаваемых или хранимых символов сообщения

В теории кодирования БИТ - двоичный знак двоичного алфавита {0,1}

Размещено на Allbest.ru