Что относится к основным причинам кодирования информации
Кодирование информации
Вы будете перенаправлены на Автор24
Общие понятия
Кодирование — это преобразование информации из одной ее формы представления в другую, наиболее удобную для её хранения, передачи или обработки.
Кодом называют правило отображения одного набора знаков в другом.
Длина кода – это количество знаков, используемых для представления кодируемой информации.
Виды кодирования информации
Различают кодирование информации следующих видов:
Кодирование текстовой информации
Любой текст (к примеру, студенческий реферат) состоит из последовательности символов. Символами могут быть буквы, цифры, знаки препинания, знаки математических действий, круглые и квадратные скобки и т.д.
Текстовая информация, как и любая другая, хранится в памяти компьютера в двоичном виде. Для этого каждому ставится в соответствии некоторое неотрицательное число, называемое кодом символа, и это число записывается в память ЭВМ в двоичном виде. Конкретное соотношение между символами и их кодами называется системой кодировки. В персональных компьютерах обычно используется система кодировки ASCII (American Standard Code for Informational Interchange – Американский стандартный код для информационного обмена).
Готовые работы на аналогичную тему
Восьмибитными кодировками, распространенными в нашей стране, являются KOI8, UTF8, Windows-1251 и некоторые другие.
Кодирование цвета
Чтобы сохранить в двоичном коде фотографию, ее сначала виртуально разделяют на множество мелких цветных точек, называемых пикселями (что-то на подобии мозаики). После разбивки на точки цвет каждого пикселя кодируется в бинарный код и записывается на запоминающем устройстве.
Если говорят, что размер изображения составляет, например, х 512х512 точек, это значит, что оно представляет собой матрицу, сформированную из 262144 пикселей (количество пикселей по вертикали, умноженное на количество пикселей по горизонтали).
Однако качество кодирования фотографий в бинарный код зависит не только от количества пикселей, но также и от их цветового разнообразия. Алгоритмов записи цвета в двоичном коде существует несколько. Самым распространенным из них является RGB. Эта аббревиатура – первые буквы названий трех основных цветов: красного – англ.Red, зеленого – англ. Green, синего – англ. Blue. Смешивая эти три цвета в разных пропорциях, можно получить любой другой цвет или оттенок.
На этом и построен алгоритм RGB. Каждый пиксель записывается в двоичном коде путем указания количества красного, зеленого и синего цвета, участвующего в его формировании.
Чем больше битов выделяется для кодирования пикселя, тем больше вариантов смешивания этих трех каналов можно использовать и тем значительнее будет цветовая насыщенность изображения.
Цветовое разнообразие пикселей, из которых состоит изображение, называется глубиной цвета.
Кодирование графической информации
Описанная выше техника формирования изображений из мелких точек является наиболее распространенной и называется растровой. Но кроме растровой графики, в компьютерах используется еще и так называемая векторная графика.
Векторные изображения создаются только при помощи компьютера и формируются не из пикселей, а из графических примитивов (линий, многоугольников, окружностей и др.).
Чтобы записать на запоминающем устройстве векторное изображение круга, компьютеру достаточно в двоичный код закодировать тип объекта (окружность), координаты его центра на холсте, длину радиуса, толщину и цвет линии, цвет заливки. В растровой системе пришлось бы кодировать цвет каждого пикселя. И если размер изображения большой, для его хранения понадобилось бы значительно больше места на запоминающем устройстве.
Тем не менее, векторный способ кодирования не позволяет записывать в двоичном коде реалистичные фото. Поэтому все фотокамеры работают только по принципу растровой графики. Рядовому пользователю иметь дело с векторной графикой в повседневной жизни приходится не часто.
Кодирование числовой информации
При кодировании чисел учитывается цель, с которой цифра была введена в систему: для арифметических вычислений или просто для вывода. Все данные, кодируемые в двоичной системе, шифруются с помощью единиц и нолей. Эти символы еще называют битами. Этот метод кодировки является наиболее популярным, ведь его легче всего организовать в технологическом плане: присутствие сигнала – 1, отсутствие – 0. У двоичного шифрования есть лишь один недостаток – это длина комбинаций из символов. Но с технической точки зрения легче орудовать кучей простых, однотипных компонентов, чем малым числом более сложных.
Целые числа кодируются просто переводом чисел из одной системы счисления в другую. Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число преобразуют в стандартный вид.
Кодирование звуковой информации
Принцип разделения звуковой волны на мелкие участки лежит в основе двоичного кодирования звука. Аудиокарта компьютера разделяет звук на очень мелкие временные участки и кодирует степень интенсивности каждого из них в двоичный код. Такое дробление звука на части называется дискретизацией. Чем выше частота дискретизации, тем точнее фиксируется геометрия звуковой волны и тем качественней получается запись.
Качество записи сильно зависит также от количества битов, используемых компьютером для кодирования каждого участка звука, полученного в результате дискретизации. Количество битов, используемых для кодирования каждого участка звука, полученного при дискретизации, называется глубиной звука.
Кодирование видеозаписи
Видеозапись состоит из двух компонентов: звукового и графического.
Учитывая эту особенность, алгоритмы кодирования видео, как правило, предусматривают запись лишь первого (базового) кадра. Каждый же последующий кадр формируются путем записи его отличий от предыдущего.
Процесс кодирования информации
Что такое кодирование информации
Кодирование – это процесс преобразования данных из исходной формы представления в коды.
Код – это набор условных символов для представления информации.
К целям использования кодирования относятся:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Виды кодирования информации, какие бывают способы изменения вида
Перевести в систему кодов можно текст, цвета, графическое изображение, числа, звук, видео и т.д.
Кодирование текстовой информации
Выделяют 3 основных вида кодирования текста:
Поскольку вся информация представлена в памяти компьютера в двоичной системе, для работы с текстом в ЭВМ используют числовой способ кодирования.
Изначально кодирование символов осуществлялось по 7-битному стандарту. В этой системе вычислительная машина записывала в свою память 128 разных состояний. Каждому из них соответствовала определенная буква, знак или символ.
7-битной системы было недостаточно для записи всех мировых языков. По этой причине создатели программ перешли на 8-битный стандарт, который позволил преобразовать 256 разных знаков.
Двоичное кодирование предполагает, что каждый знак соответствует уникальному двоичному коду. В стандартном коде информационного обмена ASCII регламентируется присвоение символу такой последовательности. Первые 33 кода – это операции, такие как пробел, ввод и т.п. Коды 33 – 127 соответствуют буквам латинского алфавита, цифрам, арифметическим символам и знакам препинания. Коды 128 – 255 – это буквы национального алфавита.
Впервые русские буквы были закодированы в стандарте КОИ-8 на вычислительных машинах с операционной системой UNIX. На сегодняшний день более широко используется стандартная кодировка Microsoft Windows с обозначением «Кириллица». Русские буквы для операционной системы MS-DOS преобразуются в стандарте СР866. В устройствах серии Macintosh компании Apple – это кодировка Мас. Еще один стандарт для представления русского алфавита – ISO 8859-5.
Неудобство существования разных кодовых языков состоит в том, что они не адаптированы. Следовательно, текст, созданный в одном стандарте, не будет отображаться в другой кодовой системе. Разработчики нашли решение этой проблемы и предусмотрели автоматическую перекодировку текстовой информации при работе с разными кодовыми стандартами.
Для работы в интернете применяют международную кодировку Unicode. В отличие от 8-битного стандарта, для преобразования символов использует 2 байта, а не 1. Это позволяет закодировать 65536 различных символов.
Кодирование цвета
Для управления яркостью вводят еще один бит, и получается модель IRGB (от английского Intensity – интенсивность). При этом образуются 8 дополнительных кодов, соответственно, цветовая гамма расширяется до 16 оттенков. Добавляются серый, ярко-синий, ярко-зеленый, ярко-голубой, ярко-красный, ярко-лиловый, ярко-желтый, ярко-белый.
Создание более богатой палитры осуществляется в 6-битной системе, называемой RrGgBb. Код 00 означает, что цвет выключен, 01 – это слабый цвет, 10 – обычный оттенок и 11 – интенсивный. В этом случае можно закодировать 64 цвета. Несмотря на это, на экране параллельно могут отражаться до 16 оттенков, поскольку кодирование в кадровом буфере происходит в 4-битной системе. Представление цвета в RrGgBb применяется на видеоадаптерах EGA.
Еще более широкая гамма доступна в видеоинтерфейсе VGA. Благодаря отведению 6 байт на шифровку каждого основного цвета, количество тонов увеличилось до 256 тыс. Из них на экране одновременно отражается максимум 256 оттенков, так как видеобуфер использует 8-битное преображение информации.
В принтерах используется иная цветовая модель – CMYK. Она базируется на голубом, фиолетовом, желтом и черном цветах (Cyan, Magenta, Yellow, Key color – обозначение черного цвета). Так как эти тона получены при вычитании из белого основных цветов, модель называется субстрактивной.
Выбор такой цветовой модели для полиграфии объясняется техническим удобством. Так как печать производится на бумаге, нужно учитывать свойство поверхности отражать. В этом случае проще считать, сколько света отразилось, чем поглотилось.
Кодирование графической информации
Представление графической информации в компьютерах подразделяется на два формата:
Растровый формат можно назвать точечным. Расположенные строго по строкам и столбцам точки имеют отдельные координаты нахождения на дисплее, цвет и уровень интенсивности. Качество изображения напрямую зависит от количества точек – чем их больше, тем картинка качественнее. Растровый способ кодирования подходит для фотографий.
Векторная графика опирается на закодированные геометрические фигуры. В числовой формат приведены размеры объектов, координаты вершин, толщина контуров цвет заливки. Векторное кодирование удобно применять при создании рекламной продукции.
Кодирование числовой информации
Числа в памяти вычислительных машин хранятся в двоичной системе счисления. Выделяют два способа представления чисел:
Целочисленные значения в компьютере представлены с фиксированной запятой.
Целое положительное число переводят в двоичную систему счисления. К полученному коду приписывают 2 нуля слева. Крайний разряд слева в положительном числе равен 0.
Целое отрицательное число преобразуется следующим образом. Число без минуса переводят в двоичную систему, дополняют его нулями слева. Образовавшийся код переводят в обратный, заменяя нули единицами, а единицы – нулями. К полученной комбинации чисел прибавляют 1.
Порядок кодирования действительного или вещественного числа выглядит следующим образом. Число десятичной системы счисления переводят в двоичную. Определяют так называемую мантиссу числа: перемещают запятую в нужную сторону, чтобы слева не было ни одной единицы. Далее определяют значение порядка – количество знаков, на которое перемещена запятая для определения мантиссы.
Кодирование звуковой информации
Звук – это волны с постоянно меняющейся частотой и интенсивностью, вызванные колебанием частиц. Человек распознает звук благодаря меняющемуся давлению акустической волны на препятствия. Громкость звука зависит от акустики звуковой волны, а тон – от частоты.
При оцифровке непрерывная акустическая волна временно превращается в прерывистую. Дискретная форма представляет собой короткие отрезки с неизменным сигналом.
Частота дискретизации – количество измерений громкости в секунду.
Глубина кодирования звука – количество данных, необходимое для преобразования прерывистых уровней громкости звукового сигнала.
От частоты дискретизации глубины кодирования звука зависит точность воспроизведения оригинального звука. Чем выше эти показатели, тем корректнее представление звуковой информации.
Кодирование видеозаписи
Видеофайл состоит из звукового элемента и графического изображения, поэтому эти составляющие подвергаются раздельной кодировке.
Принципы преобразования звука видеозаписи в двоичную систему аналогичны с кодированием обычной звуковой информации.
Последовательность кодирования графики также схожа с переводом обычного изображения в двоичный код. В случае с видео шифруется лишь первый кадр. Последующие изображения преобразуются относительно предыдущей картинки посредством записи изменений.
По завершении процесса кодирования звуковой дорожки и графики получается двоичный код для хранения в памяти ПК и других электронных носителях. Синхронность воспроизведения видеозаписи осуществляется путем разделения этих операций.
Представление информации. Языки. Кодирование
Урок 2. Информатика 10 класс (ФГОС)
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Представление информации. Языки. Кодирование»
В повседневной жизни мы воспринимаем информацию как обмен сообщениями между людьми. Обмениваться сообщениями человек может устно, письменно, с помощью технических средств, отправляя смс или электронные сообщения. Возможно, в будущем человек сможет обмениваться сообщениями с помощью телепатии.
Если вспомнить уроки истории и биологии, то вы поймёте, что своё развитие человек получил благодаря развитию речи, только когда появились и распространились языки.
На сегодняшний момент существует несколько предположений о том, как появились языки, но ни одно из предположений не имеет подтверждения. В начале 21 века были получены данные, после которых ряд учёных предположил, что развитие языка произошло из-за мутации некоторых генов у человека, благодаря чему человек стал отличаться от близких ему приматов. Эта мутация, возможно, произошла от какого-то космического облучения. Конечно, это просто гипотеза и доверять ей беспрекословно нельзя.
Язык – это сложная знаковая система для представления и передачи информации.
Языки бывают естественные, которые развились на определённой территории и принадлежат определённой группе людей. Например, русский язык, английский, китайский, японский, немецкий и другие языки.
Так же выделяют формальные языки: к ним относится математическая символика, языки программирования, система дорожных знаков и другие.
И искусственно созданные языки, например, азбука Морзе и жестовый язык глухих людей.
Основная функция языка – передача информации и её хранение.
Чтобы сохранить информацию её необходимо записать на определённый носитель. Благодаря этому можно передать информацию следующему поколению.
Давайте подумаем, записав текст на русском языке на бумагу используя русский алфавит, что мы сделаем? Мы представим информацию в закодированном виде. Так как используя графические символы (буквы) мы представили текст в виде кода, заключающего в себе содержание речи, то есть информацию.
Таким образом, Кодирование – это процесс представления информации, удобный для её хранения и/или передачи.
Схематически эти два процесса можно представить следующим образом:
Данная схема будет свойственна для всех процессов, связанных с передачей информации.
Теперь давайте выделим некоторые способы и основные цели кодирования.
Способов кодирования существует огромное множество. Даже записав русский текст, используя латинский алфавит мы получим туже информацию, но закодированную иначе. Кстати, очень часто данный способ используют для отправки сообщения, если в данный момент на клавиатуре нет русских букв. Например, фразу: Добрался отлично! можно написать с помощью латинских букв Dobralsya otlichno.
Также есть такой способ кодирования как стенография – это быстрый способ записи устной речи. Данный способ кодирования был необходим во времена отсутствия звукозаписи. Стенографией владели лишь немногие специально обученные люди. Стенографисты успевали записывать текст синхронно с речью выступающего человека. В стенограмме один символ означает целое слово или сочетание букв. Но расшифровать (декодировать) стенограмму мог только сам стенографист.
Как вы уже поняли, закодировать одну и туже информацию можно используя различные способы. И выбор способа кодировки зависит от следующих причин:
· Способа обработки информации.
Остановимся подробнее на способе обработки информации.
Например, используя русский алфавит запишем число «сорок два». А теперь запишем это же число, используя алфавит арабской десятичной системы счисления – 42. Теперь представим, что вам необходимо произвести вычисления. Как будет удобнее? Сорок два умножить на триста восемьдесят шесть. Или используя арабские цифры и знаки действий?
Очевидно, что в данном случае, второй способ удобнее.
В программировании используются различные формальные языки, их называют языками программирования. Например, такие как Pascal, Java, С++, Visual Basic и другие.
Существуют ситуации, когда необходимо засекретить информацию, то есть защитить её от несанкционированного доступа. Тогда информация шифруется. В давние времена шифрование называлось тайнописью.
Шифрование – это процесс кодирования засекреченным способом открытого текса в зашифрованный, известный только отправителю и получателю сообщения.
Дешифрование – процесс обратного преобразования (восстановления) исходных данных. Наука, которая занимается методами шифрования, называется криптография.
Есть очень интересная книга, про способы шифрования. Она называется «Цифровая крепость», автор — Дэн Браун. Если у вас будет желание, обязательно прочтите её.
Теоретически можно разгадать любой шифр. Для успешной расшифровки необходимо научиться пользоваться логикой.
Простейшие примеры логических выводов могут выглядеть так.
Если текст засекречен с помощью подстановочного шифра.
Первые шесть букв послания стоят перед восклицательным знаком, логично предположить, что это обращение «Привет!». Или если в тексте есть слово из двух букв, то почти наверняка это будет предлог или местоимение. И так далее.
Конечно, это логика простейшего примера. При более сложных вариантах шифрования важна собственная интуиция, чтобы с помощью шестого чувства догадаться, какой же метод был применён.
Проблема в том, что алгоритмов шифрования существует бесчисленное множество, к тому же могут применяться комбинации подходов, что значительно усложняет задачу.
Тогда к основным целям кодирования информации относятся: засекречивание информации, быстрый способ записи, передача по техническим каналам связи, выполнение математических вычислений.
Рассмотрим примеры шифрования.
Возможно, самая известная история, основанная на расшифровке тайного послания с помощью логических размышлений и догадок, описана в рассказе «Пляшущие человечки» английского писателя Артура Конана Дойля о сыщике Шерлоке Холмсе.
Как вы помните, к Шерлоку Холмсу обращается за помощью некий мистер Хилтон Кьюбит. Год назад он женился на мисс Илси Патрик, а месяц назад его жена получила письмо из Америки и после прочтения, сразу уничтожила его.
Вскоре возле дома мистера Кьюбита стали появляться рисунки пляшущих человечков. Когда миссис Кьюбит увидела их впервые, она потеряла сознание. Не в силах разгадать загадку самостоятельно, Мистер Хилтон обращается за помощью к прославленному сыщику.
Конечно, Мистер Холмс сразу догадывается, что это не просто детские каракули, а не что иное, как шифр. Накопив достаточное количество пляшущих человечков, Холмс раскрывает их тайну и отправляет телеграмму.
Давайте посмотрим, как Шерлок Холмс расшифровал записку.
Холмс предположил, что во второй и в третьей записке, первое слово — это обращение к миссис Кьюбит, ИЛСИ. Таким образом он получил три буквы — И, Л, С.
Затем, обратил внимание на второе слово третьей записки. Оно состоит из семи букв, также в нём третья и последняя буквы — И. Из предположений о возможном смысле записи следовало, что это слово ПРИХОДИ. Так он получил еще пять букв: П, э, Х, О, Д.
По мнению Холмса, четвёртую записку написала миссис Кьюбит. Записка состояла из всего одного слова, включающего буквы И, О, Д. То есть это может быть слово НИКОГДА. Шерлок получил буквы: Н, К, Г, А.
Размышляя таким образом в руках у Холмса оказались 23 буквы, и он расшифровал все записки.
Или ещё один из самых простых и наиболее широко известных методов шифрования – это Шифр Цезаря, также известный как шифр сдвига, код Цезаря или сдвиг Цезаря.
Шифр Цезаря — это вид шифра подстановки, в котором каждый символ в открытом тексте заменяется символом, находящимся на некотором постоянном числе позиций левее или правее него в алфавите. Например, в шифре со сдвигом вправо на три, буква А была бы заменена на Г, буква Б станет Д, и так далее.
Этот шифр назван в честь римского императора Гая Юлия Цезаря, использовавшего его для секретной переписки со своими генералами.
Различные системы безопасности на протяжении многих веков использовали идею Цезаря и её обобщение в виде аффинного шифра. В настоящее время любой шифр, в котором каждая буква исходного сообщения заменяется на другую букву, сдвинутую на фиксированное число позиций (не обязательно три), называется шифром Цезаря.
Язык – это сложная знаковая система для представления и передачи информации. Языки бывают естественные и искусственно созданные.
Основная функция любого языка – передача и хранение информации.
Существуют ситуации, когда необходимо засекретить информацию, то есть защитить её от несанкционированного доступа. Тогда информация шифруется.
Дешифрование – это процесс обратного преобразования исходного текста.
К основным целям кодирования информации относятся: засекречивание информации, быстрый способ записи, передача по техническим каналам связи, выполнение математических вычислений.