Кодирование информации

Текст:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

Школа гуманитарных наук

Кафедра социальных наук

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

«Кодирование информации»

Выполнила студентка

1 курса гр. Б4112

Храмова Анна

г. Владивосток

2016

Содержание

Введение……………………………………………………………….3

I.История кодирования информации………………………………...4

II.Кодирование информации………………………………………….5

III. Способы кодирования информации……………………………...6

- Кодирование символьной (текстовой) информации…………….6-8

- Кодирование числовой информации………………………………..8

- Кодирование графической информации……………………......8-10

- Кодирование звуковой информации………………………………10

Заключение…………………………………………………………....11

Список используемых источников………………………………….12

Введение

Представленная работа посвящена теме "Кодирование информации".

Человек воспринимает окружающий мир, своего рода, получает информацию с помощью органов чувств: зрение, слух, обоняние, осязание, вкус. Для того чтобы правильно ориентироваться в мире, он запоминает полученные сведения, то есть хранит информацию. В процессе достижения каких-либо целей человек принимает решения - обрабатывает информацию. В процессе общения с другими людьми человек передает и принимает информацию. Человек живет в мире информации.

Море информации, которое получает человек, необходимо как-то запомнить или сохранить. На помощь приходит персональный компьютер. Никто не задумывается о том, как информация помещается на маленьких и удобных флэш-картах, и, конечно же, на жестком диске компьютера. Поэтому я считаю данную тему, для нашего современного мира – мира информационных технологий, актуальной.

В данном реферате представляются различные способы кодирования 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.

I.История кодирования информации

Человечество использует шифрование (кодировку) текста с того самого момента, когда появилась первая секретная информация. Перед вами несколько приёмов кодирования текста, которые были изобретены на различных этапах развития человеческой мысли:

- криптография – это тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непосвященных лиц;

- азбука Морзе или неравномерный телеграфный код, в котором каждая буква или знак представлены своей комбинацией коротких элементарных посылок электрического тока (точек) и элементарных посылок утроенной продолжительности (тире);

-сурдожесты – язык жестов, используемый людьми с нарушениями слуха.

Один из самых первых известных методов шифрования носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н.э.). Этот метод основан на замене

каждой буквы шифруемого текста, на другую, путем смещения в алфавите от

исходной буквы на фиксированное количество символов, причем алфавит

читается по кругу, то есть после буквы я рассматривается. Так слово «байт» при смещении на два символа вправо кодируется словом «гвлф». Обратный процесс расшифровки данного слова – необходимо заменять каждую зашифрованную букву, на вторую слева от неё.

II.Кодирование информации

Код – 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.

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 для нас десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.

Цели кодирования информации:

1) повышение эффективности передачи данных, за счет достижения максимальной скорости передачи данных.

2) представление информации и данных в наиболее удобном для ЭВМ виде

3) снижение требований к скорости передачи за счёт сокращения избыточности информации

4) сокращение объёма памяти занимаемой файлами

5) Повышение помехоустойчивости при передаче данных.

III.Способы кодирования информации

Одна и та же информация может быть представлена (закодирована) в нескольких формах. C появлением компьютеров возникла необходимость кодирования всех видов информации, с которыми имеет дело и отдельный человек, и человечество в целом. Но решать задачу кодирования информации человечество начало задолго до появления компьютеров. Грандиозные достижения человечества - письменность и арифметика - есть не что иное, как система кодирования речи и числовой информации. Информация никогда не появляется в чистом виде, она всегда как-то представлена, как-то закодирована.

Чаще всего применяют следующие способы кодирования информации:

1) графический — с помощью рисунков или значков;

2) числовой — с помощью чисел:

3) символьный (текстовый) с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст.

4) звуковой

Переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки, также называют кодированием.

Кодирование символьной (текстовой) информации

Информация, выраженная с помощью естественных и формальных языков в письменной форме, обычно называется текстовой информацией.

Текстовую информацию кодируют двоичным кодом через обозначение каждого символа алфавита определенным целым числом. С помощью восьми двоичных разрядов возможно закодировать 256 различных символов. Данного количества символов достаточно для выражения всех символов английского и русского алфавитов. По формуле можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать каждый знак:

N = 2i => 256 = 2i => 28 = 2i => I = 8 битов.

Для обработки текстовой информации на компьютере необходимо представить ее в двоичной знаковой системе. Для кодирования каждого знака требуется количество информации, равное 8 битам, т. е. длина двоичного кода знака составляет восемь двоичных знаков. Каждому знаку необходимо поставить в соответствие уникальный двоичный код из интервала от 00000000 до 11111111 (в десятичном коде от 0 до 255) (табл. 3.1).

Человек различает знаки по их начертанию, а компьютер - по их двоичным кодам. При вводе в компьютер текстовой информации происходит ее двоичное кодирование, изображение знака преобразуется в его двоичный код. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу со знаком, и в компьютер поступает определенная последовательность из восьми электрических импульсов (двоичный код знака). Код знака хранится в оперативной памяти компьютера, где занимает одну ячейку.

В первые годы развития компьютерной техники трудности кодирования текстовой информации были вызваны отсутствием необходимых стандартов

кодирования. В настоящее время, напротив, существующие трудности связаны с множеством одновременно действующих и зачастую противоречивых стандартов. Для английского языка, который является неофициальным международным средством общения, эти трудности были решены. Институт стандартизации США выработал и ввел в обращение систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange – стандартный код информационного обмена США).

Для кодировки русского алфавита были разработаны несколько вариантов кодировок:

1) Windows-1251 – введена компанией Microsoft; с учетом широкого распространения операционных систем (ОС) и других программных продуктов этой компании в Российской Федерации она нашла широкое распространение;

2) КОИ-8 (Код Обмена Информацией, восьмизначный) – другая популярная кодировка российского алфавита, распространенная в компьютерных сетях на территории Российской Федерации и в российском секторе Интернет;

3) ISO (International Standard Organization – Международный институт стандартизации) – международный стандарт кодирования символов русского языка. На практике эта кодировка используется редко.

Ограниченный набор кодов (256) создает трудности для разработчиков единой системы кодирования текстовой информации. Вследствие этого было

предложено кодировать символы не 8-разрядными двоичными числами, а числами с большим разрядом, что вызвало расширение диапазона возможных значений кодов. Система 16-разрядного кодирования символов называется универсальной – UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяет обеспечить уникальные коды для 65 536 символов, что вполне достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков.

Несмотря на простоту предложенного подхода, практический переход на данную систему кодировки очень долго не мог осуществиться из-за недостатков ресурсов средств вычислительной техники, так как в системе кодирования UNICODE все текстовые документы становятся автоматически вдвое больше. В конце 1990-х гг. технические средства достигли необходимого уровня, начался постепенный перевод документов и программных средств на систему кодирования UNICODE.

Кодирование числовой информации

Сходство в кодировании числовой и текстовой информации состоит в следующем: чтобы можно было сравнивать данные этого типа, у разных чисел (как и у разных символов) должен быть различный код. Основное отличие числовых данных от символьных заключается в том, что над числами кроме операции сравнения производятся разнообразные математические операции: сложение, умножение, извлечение корня, вычисление логарифма и пр. Правила выполнения этих операций в математике подробно разработаны для чисел, представленных в позиционной системе счисления.

Основной системой счисления для представления чисел в компьютере является двоичная позиционная система счисления.

Кодирование графической информации

Из курса физики всем 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.

В середине 50-х годов для больших ЭВМ, которые применялись в научных и военных исследованиях, впервые в графическом виде было реализовано представление данных. В настоящее время широко используются технологии обработки графической информации с помощью ПК. Графический интерфейс пользователя стал стандартом "де-факто" для ПО разных классов, начиная с операционных систем. Особенно интенсивно технология обработки графической информации с помощью компьютера стала развиваться в 80-х годах.

Графическую информацию можно представлять в двух формах:

1)аналоговой

2)дискретной.

Живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно - это пример

аналогового представления, а изображение, напечатанное при помощи струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета - это дискретное представление. Путем разбиения графического изображения (дискретизации) происходит преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную. При этом производится кодирование - присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода. При кодировании изображения происходит его пространственная дискретизация. Все изображение разбивается на отдельные точки, каждому элементу ставится в соответствие код его цвета. При этом качество кодирования будет зависеть от следующих параметров: размера точки и количества используемых цветов. Чем меньше размер точки, а, значит, изображение составляется из большего количества точек, тем выше качество кодирования. Чем большее количество цветов используется (т. е. точка изображения может принимать больше возможных состояний), тем больше информации несет каждая точка, а, значит, увеличивается качество кодирования. Создание и хранение графических объектов возможно в нескольких видах - в виде векторного, фрактального или растрового изображения.

Существует несколько способов кодирования графической информации.

Растровое изображение: при помощи увеличительного стекла можно увидеть, что черно-белое графическое изображение, например из газеты, состоит из мельчайших точек, составляющих определенный узор - растр. Во Франции в 19 веке возникло новое направление в живописи - пуантилизм. Его техника заключалась в том, что на холст рисунок наносился кистью в виде разноцветных точек. Также этот метод издавна применяется в полиграфии для кодирования графической информации. Точность передачи рисунка зависит от количества точек и их размера. После разбиения рисунка на точки, начиная с левого угла, двигаясь по строкам слева направо, можно кодировать цвет каждой точки. В современных ПК в основном используют следующие разрешающие способности экрана: 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768 и 1280 на 1024 точки. Так как яркость каждой точки и ее линейные координаты можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что этот метод кодирования позволяет использовать двоичный код для того чтобы обрабатывать графические данные.

Если говорить о черно-белых иллюстрациях, то, если не использовать полутона, то пиксель будет принимать одно из двух состояний: светится (белый) и не светится (черный). А так как информация о цвете пикселя называется кодом пикселя, то для его кодирования достаточно одного бита памяти: 0 - черный, 1 - белый. Если же рассматриваются иллюстрации в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета (а именно такие в настоящее время общеприняты), то достаточно восьмиразрядного двоичного числа для того чтобы закодировать яркость любой точки. В компьютерной графике чрезвычайно важен цвет. Он выступает как средство усиления зрительного впечатления и повышения информационной насыщенности изображения.

Цветовые модели: если говорить о кодировании цветных графических

изображений, то нужно рассмотреть принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. Применяют несколько систем кодирования: HSB, RGB и CMYK. Первая цветовая модель проста и интуитивно понятна, т. е. удобна для человека, вторая наиболее удобна для компьютера, а последняя модель CMYK-для типографий. Использование этих цветовых моделей связано с тем, что световой поток может формироваться излучениями, представляющими собой комбинацию " чистых" спектральных цветов: красного, зеленого, синего или их производных.

Кодирование звуковой информации

При нажатии клавиши клавиатуры сигнал посылается в компьютер в виде двоичного числа, которое хранится в кодовой таблице. Кодовая таблица - это внутреннее представление символов в компьютере. В качестве стандарта в мире принята таблица ASCII (American Standart Code for Information Interchange - Американский стандартный код для обмена информацией). Для хранения двоичного кода одного символа выделен 1 байт = 8бит. Так как 1 бит принимает значение 0 или 1, то с помощью одного байта можно закодировать 28 = 256 различных символов, т.к. именно столько различных кодовых комбинаций можно составить. Эти комбинации и составляют таблицу ASCII. Например, буква S имеет код 01010011; при нажатии ее на клавиатуре происходит декодирование двоичного кода и по нему строится изображение символа на экране монитора.

Стандарт ASCII определяет первые 128 символов: цифры, буквы латинского алфавита, управляющие символы. Вторая половина кодовой таблицы не определена американским стандартом и предназначена для национальных символов, псевдографических и некоторых нематематических символов. В разных странах могут использоваться различные варианты второй половины кодовой таблицы. Цифры кодируются по этому стандарту при вводе-выводе и если они встречаются в тексте. Если они участвуют в вычислениях, то осуществляется их преобразование в другой двоичный код.

Заключение

Таким образом, можно сделать вывод, что кодирование информации в компьютере - это очень важный процесс.

В сегодняшнем XXI веке немыслимо представить человека, который бы не пользовался компьютером и другими современными технологиями.

Но не каждый человек, который, допустим, печатает, задумывается о том - а как же на самом деле все эти «буквы» представлены в компьютере? Как происходит весь этот процесс «там», в самой машине - «внутри»? Ведь мы пальчиком нажимаем на нужную нам буковку (клавишу) - она высвечивается на мониторе - на этом все, мышление заканчивается!!! Это неправильно! Я считаю, что каждый современный человек должен хотя бы задумываться о том, как на самом деле происходит кодирование любой информации в компьютере! Тем более этот процесс кроме того, что является достаточно сложным и, безусловно, важным, он также является очень интересным!

Список используемых источников

1.Березюк Н.Т., Андрющенко А.Г., Мощицкий С.С. и др. «Кодирование информации (двоичные коды)» - Харьков, издательское объединение "Вища школа", 1978, 252 с.

В справочнике рассматриваются вопросы кодирование двоичной информации. Приводятся основные понятия из теории информации и вычислительной техники. Подробно описываются различные двоичные коды, применяемые в дискретных устройствах переработки информации, принципы их построения, даны их классификация и сравнительные характеристики. Содержатся практические рекомендации по выбору соответствующих кодов.

Справочник представляет интерес для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой и созданием устройств передачи информации, вопросами применения вычислительной и информационной техники в АСУ.

Интернет-ресурсы

2. Кодирование информации в компьютере [Электронный ресурс].- Электронные дан.- Режим доступа: http://marklv.narod.ru/book/codir.htm ( дата обращения 12.02.2016 г.).

3. Конспект - Кодирование информации [Электронный ресурс].- Электронные дан.- Режим доступа: http://www.inf-help.narod.ru/konspekt_17.html ( дата обращения 13.02.2016 г.).