Информатика

Урок 4: Кодирование информации

Кодирование информации

Ежедневно человек сталкивается с кодированием информации. Огромное количество данных из окружающего мира поступает к нему в форме разнообразных сигналов, звуков, вкусовых и тактильных ощущений. Вместе оно составляет своеобразный код, совокупность условных обозначений. Кодирование информации – это преобразование исходных данных с помощью определенного алгоритма.

Обложка урока взята с источника.

План урока:

Способы кодировки

Двоичный код

Обработка графических изображений

Метод координат

Перевод чисел в бинарный код

Преобразование звука

Обработка текста

 

Примеры кодирования информации:

  • трансляция письменных сообщений с использованием русских букв (АБВГД…ЭЮЯ);
  • запись чисел цифрами (0123456789);
  • использование языка жестов при общении глухонемых людей

1img
Источник

Другими словами, переход сообщения из одной формы ее в другую, согласно определенным правилам, и выражает в чем суть кодирования информации.

Информация проходит кодирование в целях:

  • упрощения сбора исходных данных;
  • сокращения объема занимаемой памяти информационными сообщениями;
  • удобства хранения материалов;
  • эффективной обработки и обмена информацией;
  • сокрытия необходимых сведений.

История кодирования информации насчитывает сотни веков. Издавна люди использовали криптограммы (зашифрованные сообщения).

2rtr
 Источник

В 19 веке с изобретением телеграфа С. Морзе был придуман и принципиально новый способ шифрования. Телеграфное сообщение передавалось по проводам последовательностью коротких и долгих сигналов (точка и тире).

3dfgdf
Источник

Вслед за ним Ж. Бодо создал основополагающий в истории современной информатики метод бинарного кодирования информации, который заключается в применении всего двух различающихся электрических сигналов. Кодирование информации в компьютере также подразумевает использование двух чисел.

Разработанная в 1948г. К. Шенноном «Теория информации и кодирования» стала основополагающей в современном кодировании данных.

4hdh
Источник

Кодирование информации в информатике, одна из базовых тем. Понимание для чего нужна процедура кодирования передаваемой информации, каким образом она осуществляется, поможет в изучении принципов работы компьютера.

 

Способы кодировки

Проанализируем разнообразные виды информации и особенности ее кодирования.

По принципу представления все информационные сведения можно классифицировать на следующие группы:

  • графическая;
  • аудиоинформация (звуковая);
  • символьная (текстовая);
  • числовая;
  • видеоинформация.

5image
Источник

Способы кодирования информации обусловлены поставленными целями, а также имеющимися возможностями,методами ее дальнейшей обработки и сохранения. Одинаковые сообщения могут отображаться в виде картинок и условных знаков (графический способ), чисел (числовой способ) или символов (символьный способ).

6
Способы кодировки.

Соответственно происходит и классификация информации по способу кодирования:

  • символьные сообщения включают знаки дорожного движения, сигналы светофора и т.д.;
  • текстовые данные – это книги, нотные записи, различные документы;
  • всевозможные изображения (фотографии, схемы, рисунки) представляют все многообразие графической информации.

Чтобы расшифровать сообщение, отображаемое в выбранной системе кодирования информации, необходимо осуществить декодирование – процесс восстановления до исходного материала. Для успешного осуществления расшифровки необходимо знать вид кода и методы шифрования.

Самыми распространенными видами кодировок информации являются следующие:

  • преобразование текста;
  • графическая кодировка;
  • кодирование числовых данных;
  • перевод звука в бинарную последовательность чисел;
  • видеокодирование.

Различают такие методы кодирования информации как:

  • метод замены (подстановки) – знаки первоначального сообщения заменяются на соответствующие символы выбранного кодового алгоритма;
  • метод перестановки – символы оригинального текста меняются местами по определенной схеме;
  • метод гаммирования – к исходным обозначениям добавляется случайная последовательность других знаков.

 

Двоичный код

Самый широко используемый метод кодирования информации – двоичное кодирование. Кодирование данных двоичным кодом применяется во всех современных технологиях.

7fhf
Источник

Двоичный (бинарный) код - последовательность нолей и единиц. Это универсальный способ отображения любых информационных сведений (текстовых сообщений, картинок, звуковых и видеоматериалов). Сведения, закодированные в бинарном коде, очень удобно хранить, обрабатывать и передавать с одного электронного устройства на другое, в чем и заключается преимущества использования двоичного кодирования информации.  

Двоичное кодирование информации применяется для различных данных:

  • двоичное кодирование текстовой информации заключается в присвоении буквенным, цифровым и другим обозначениям определенного кода. Он записывается в компьютерной памяти цепочкой из нулей и единиц. Порядок кодирования алфавита в двоичный код с помощью стандарта ASCII является наглядным примером;
  • вид используемой графики влияет на то, каким образом производится двоичное кодирование графической информации;
  • двоичное кодирование звуковой информации происходит после дискретизации звуковой волны и присвоения каждому компоненту соответствующего бинарной цепочки чисел;
  • кодирование двоичным кодом видеоматериалов сочетает принципы работы со звуком и растровыми изображениями.

 

Обработка графических изображений

Кодирование текстовой, звуковой и графической информации осуществляется в целях ее качественного обмена, редактирования и хранения. Кодировка информационных сообщений различного типа обладает своими отличительными чертами, но, в целом, она сводится к преобразованию их в двоичном виде.

8fgd
Источник

         Рисунки, иллюстрации в книгах, схемы, чертежи и т.п. – примеры графических сообщений. Современные люди для работы с графическими данными все чаще применяют компьютерные технологии.

9dgdsf869922
Источник

Суть кодирования графической и звуковой информации заключается в преобразовании ее из аналогового вида в цифровой.

Кодирование графической информации – это процедура присвоения каждому компоненту изображения определенного кодового значения.

Способы кодирования графической информации подчиняются методам представления изображений (растрового или векторного):

  1. Принцип кодирования графической информации растровым способом заключается в присвоении бинарного шифра пикселям (точкам), формирующим изображение. Код содержит сведения о цветовых оттенках каждой точки. Примером служат снимки, сделанные на цифровом фотоаппарате.

10
Источник

  1. Векторная кодировка осуществляется благодаря использованию математических функций. Компонентам векторных изображений (точкам, прямым и другим геометрическим фигурам) присваивается двоичная последовательность, определяющая разнообразные параметры. Такая графика зачастую применяется в типографии.

11vmi2
Источник

Многим станет интересно: «В чем суть кодирования графической информации, представленной в виде 3D-изображений?» Дело в том, что работа с трехмерными данными сочетает способы растровой и векторной кодировки.

Кодирование и обработка графической информации различного формата имеет как свои преимущества, так и недостатки.

 

Метод координат

Любые данные можно передать с помощью двоичных чисел, в том числе и графические изображение, представляющие собой совокупность точек. Чтобы установить соответствие чисел и точек в бинарном коде, используют метод координат.

Метод координат на плоскости основан на изучении свойств точки в системе координат с горизонтальной осью Ox и вертикальной осью Oy. Точка будет иметь 2 координаты.

12koordinatnayaploskost1
Источник

Если через начало координат проходит 3 взаимно перпендикулярные оси X, Y и Z, то используется метод координат в пространстве. Положение точки в таком случае определяется тремя координатами.

13
Система координат в пространстве

 

 

Перевод чисел в бинарный код

Числовой способ кодирования информации, т.е. переход информационных данных в бинарную последовательность чисел широко распространен в современной компьютерной технике. Любая числовую, символьную, графическую, аудио- и видеоинформацию можно закодировать двоичными числами. Рассмотрим подробнее кодирование числовой информации.

Привычная человеку система счисления (основанная на цифрах от 0 до 9), которой мы активно пользуемся, появилась несколько сотен тысяч лет назад. Работа всей вычислительной техники организована на бинарной системе счисления. Алфавитом у нее минимальный – 0 и 1. Кодировка чисел совершается путем перехода из десятичной в двоичную систему счисления и выполнении вычислений непосредственно с бинарными числами.

14digits
Источник

Кодирование и обработка числовой информации обусловлено желаемым результатом работы с цифрами. Так, если число вводится в рамках текстового файла, то оно будет иметь код символа, взятого из используемого стандарта. Для математических вычислений числовые данные преобразуются совершенно другим способом.

15inf95
Источник

Принципы кодирования числовой информации, представленной в виде целых или дробных чисел (положительных, отрицательных или равных 0) отличаются по своей сути. Самый простой способ перевести целое число из десятичной в двоичную систему счисления заключается в следующем:

  1. число нужно разделить на 2;
  2. если частное больше 1, то необходимо продолжить деление до того момента, пока результат будет равен 0 или 1;
  3. записать результат последней операции и остатки от деления в обратной последовательности;
  4. полученное число и будет являться искомым кодовым значением.

16

Одна из важнейших частей компьютерной работы – кодирование символьной информации. Все многообразие цифр, русских и латинских букв, знаков препинания, математических знаков и отдельных специальных обозначений относятся к символам. Cимвольный способ кодирования состоит в присвоении определенному знаку установленного шифра.

17werИсточник

Рассмотрим подробнее самые распространенные стандарты ASCII и Unicode – то, что применяется для кодирования символьной информации во всем мире.

19img B
Источник
 Фрагмент таблицы ASCII

Первоначально было установлено, что для любого знака отводится в памяти компьютера 8 бит (1 бит – это либо «0», либо «1») бинарной последовательности. Первая таблица кодировки ASCII (переводится как «американский кодовый стандарт обмена сообщениями») содержала 256 символов. Ограниченная численность закодированных знаков, затрудняющая межнациональный обмен данными, привела к необходимости создания стандарта Unicode, основанного на ASCII. Эта международная система кодировки содержит 65536 символов. Закодировать огромное количество всевозможных обозначений стало возможным благодаря использованию 16-битного символьного кодирования.

Кодирование символьной и числовой информации принципиально отличается. Для ввода-вывода цифр на монитор или использовании их в текстовом файле происходит преобразование их согласно системе кодировки. В процессе арифметических действий число имеет совершенно другое бинарное значение, потому что оно переходит в двоичную систему счисления, где и совершаются все вычислительные действия.

Выбирать способ кодирования информации – графический, числовой или символьный необходимо отталкиваясь от цели кодировки. Например, число «21» можно ввести в компьютерную память цифрами или буквами «двадцать один», слово «ЗИМА» можно передать русскими буквами «зима» или латинскими «ZIMA», штрих-код товара передается изображением и цифрами.

 

Преобразование звука

Компьютерные технологии успешно внедряются в различные сферы деятельности, включая кодирование и обработку звуковой информации. С физической точки зрения, звук – это аналоговый сплошной сигнал. Процесс его перевода в ряд электрических импульсов называется кодированием звуковой информации.

Задачи, которые необходимо решить для успешной оцифровки сигнала:

  1. дискретизировать (разделить аудиоданные на элементарные участки путем измерения колебаний воздуха через одинаковые интервалы времени);
  2. оцифровать (присвоить каждому элементу числовой код).

19pof
Источник
 Преобразование звука: а) аналоговый сигнал; б)дискретный сигнал.

Различают следующие методы кодирования звуковой информации:

  • Метод FM. Суть его сводится к разделению звука аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) на одинаковые простейшие элементы, которые в дальнейшем кодируются бинарным кодом. Несовершенство метода FM проявляется в низком качестве звукозаписи из-за потери некоторого объема исходного звукового сообщения.
  • Метод Wave-Table (таблично-волновой) позволяет получить высококачественный продукт, поскольку разработанные таблицы сэмплов (образцов «живых» звуков) позволяют выразить бинарными числами разнообразные параметры поступающего сигнала.

20a mv2
Источник

 

Обработка текста

Текст – осмысленный порядок знаков. С использованием компьютера кодирование и обработка текстовой информации (набор, редактирование, обмен и сохранение письменного текста) значительно упростилось.

Кодирование текстовой информации – присвоение любому символу текста кода из кодировочной системы. Различают следующие стандарты кодировки:

  1. ASCII – первая международная система кодировки, содержащая коды на 256 знаков.
  2. Unicode – расширенный стандарт ASCII, превышающий ее размером в 256 раз.
  3. КОИ-8, СР1251, СР866, ISO – русские таблицы кодировки букв. При этом следует понимать, что документ, закодированный одним стандартом, не будет читаться в другом.

В задачах на кодирование текстовой информации часто встречаются следующие понятия:

  • мощность алфавита;
  • единицы измерения памяти (биты и байты).

Например, мощность алфавита ASCII составляет 256 символов. При этом один знак занимает 8 бит (или 1 байт) памяти, а Unicode – 35536 символов и 16 бит (или 2 байта) соответственно.

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Совокупность условных знаков для представления информации - это ...
1Код
2Синтаксис
3Шрифт
4Грамматика
Ответить
1
Вопрос: 2
Стандарт кодировки ASCІІ определяет соответствие между…
1Буквами из разных алфавитов
2Знаками и клавишами
3Обозначениями и количеством байт
4Символами и бинарными кодами
Ответить
4
Вопрос: 3
Растровое изображение состоит из ...
1Отрезков
2Битов
3Пикселей
4Знаков
Ответить
3
Вопрос: 4
Бит - это …
1Любая цифра
2Комбинация из восьми нулей и единиц
3Нуль или единица
4Нет верного ответа
Ответить
3
Вопрос: 5
При помощи какого кода закодирована все данные в компьютере?
1Восьмеричного
2Азбуки Морзе
3Бинарного
4Криптограмм
Ответить
3
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Совокупность условных знаков для представления информации - это ...
1) Код 2) Синтаксис 3) Шрифт 4) Грамматика
2 вопрос:

Стандарт кодировки ASCІІ определяет соответствие между…
1) Буквами из разных алфавитов 2) Знаками и клавишами 3) Обозначениями и количеством байт 4) Символами и бинарными кодами
3 вопрос:

Растровое изображение состоит из ...
1) Отрезков 2) Битов 3) Пикселей 4) Знаков
4 вопрос:

Бит - это …
1) Любая цифра 2) Комбинация из восьми нулей и единиц 3) Нуль или единица 4) Нет верного ответа
5 вопрос:

При помощи какого кода закодирована все данные в компьютере?
1) Восьмеричного 2) Азбуки Морзе 3) Бинарного 4) Криптограмм
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Код
2 вопрос: Символами и бинарными кодами
3 вопрос: Пикселей
4 вопрос: Нуль или единица
5 вопрос: Бинарного