Kodiranje - to ... znak sistemi: Informacije kodiranje

Podatki o kodiranju so neverjetno široko področje znanja. Seveda je neposredno povezan z razvojem digitalne tehnologije. V številnih sodobnih izobraževalnih ustanovah je najbolj priljubljena tema kodiranje informacij. Danes bomo preučili glavne interpretacije tega pojava v zvezi z različnimi vidiki dela računalnikov. Poskusili bomo odgovoriti na vprašanje: "Ali kodira proces, metodo, instrument ali vse te pojave istočasno?"

Zeli in enote

Kakorkoli že, vse vrste podatkov, ki so prikazane na računalniškem zaslonu, so binarna koda, sestavljena iz ničle in tiste, To je najpreprostejša metoda šifriranja informacij, ki omogoča obdelavo podatkov v računalniku. Binarna koda je univerzalna: vsi računalniki jih brez izjeme razumejo (v ta namen so bili ustvarjeni - za standardizacijo uporabe informacij v digitalni obliki).

Osnovna enota, ki jo uporablja binarno kodiranje, je bit (iz besedne zveze "binarna številka"). To je bodisi 0 ali 1. Praviloma se bitov ne uporabljajo posamično, temveč se združijo v 8-mestno zaporedje - bajtov. V vsakem od njih je tako mogoče shraniti do 256 kombinacij ničel in tistih (2 v 8. stopnji). Praviloma se za pisanje pomembnih količin podatkov praviloma ne uporabljajo en sami bajti, vendar so večje lestvice - s predponami "kilo", "mega", "giga", "ter" itd., Od katerih je vsaka 1000-krat večja od prejšnje .

Besedilo kodiranja

Najpogostejši tip digitalnih podatkov je besedilo. Kako je kodirano? To je dokaj preprost proces razlaganja. Pismo, ločilo, številko ali simbol lahko kodira en ali več bajtov, to pomeni, da jih računalnik vidi kot edinstveno zaporedje ničelnih in ničelnih, nato pa se v skladu z vgrajenim prepoznavnim algoritmom prikaže na zaslonu. Obstajata dva glavna svetovna standarda za "šifriranje" računalniškega besedila - ASCII in UNICODE.

V sistemu ASCII je vsak znak kodiran samo z enim bajtom. To pomeni, da lahko prek tega standarda "šifrirate" do 256 znakov - kar je več kot dovolj za prikaz simbolov večine svetovnih abeced. Seveda se vsi obstoječi nacionalni abecedni sistemi ne ujemajo v ta vir. Zato ima vsaka abeceda svoj "podsistem" šifriranja. Obstaja kodiranje informacij s pomočjo znakovnih sistemov, prilagojenih nacionalnim vzorcem pisanja. Vsak od teh sistemov pa je sestavni del globalnega standarda ASCII, sprejetega na mednarodni ravni.

V sistemu ASCII je ta resurs s 256 znaki razdeljen na dva dela. Prvih 128 so simboli, dodeljeni angleški abecedi (črke od a do z), kot tudi številke, osnovni ločila in nekateri drugi simboli. Drugi 128 bajtov so rezervirani v skladu z nacionalnimi sistemi pisem. To je "podsistem" za ne-angleške abecede - ruski, hindujski, arabski, japonski, kitajski in mnogi drugi.

Vsaka od njih je predstavljena kot ločena tabela za kodiranje. To pomeni, da se lahko zgodi (in se to praviloma zgodi), tako da bo v dveh ločenih "nacionalnih" tabelah odgovorno za isto črkovno zaporedje odgovornih za različne črke in simbole. Poleg tega se v povezavi s specifičnostmi razvoja IT-sfere v različnih državah celo razlikujejo. Na primer, dva kodirna sistema sta najpogostejša za ruski jezik: Windows-1251 in KOI-8. Prvi se je pojavil kasneje (in tudi operacijski sistem, ki je s tem usklajen), vendar ga sedaj številni IT strokovnjaki uporabljajo kot prednostno nalogo. Zato je treba računalniku, da bi lahko zagotovil branje ruskega besedila, sposoben pravilno prepoznati obe tabeli. Toda, praviloma s tem ni nobenih težav (če ima računalnik sodoben operacijski sistem).

Metode kodiranja besedil se nenehno izboljšujejo. Poleg enobajtnega ASCII sistema, ki lahko deluje samo za 256 simbolov, obstaja tudi "dvobajtni" sistem UNICODE. Preprosto je izračunati, da omogoča izvajanje kodiranja besedila v količini, ki je enaka 2 v 16. stopnji, to je 65 tisoč 536. Ima pa tudi sredstva za hkratno kodiranje praktičnih vseh obstoječih nacionalnih abeced na svetu. Uporaba UNICODE ni nič manj pogosta od uporabe klasičnega ASCII standarda.

Kodiranje grafike

Nad zgoraj smo določili, kako so besedila "šifrirana" in kako se uporabljajo bajti. Kaj pa digitalnih fotografij in slik? Prav tako je precej preprosta. Tako kot se to dogaja z besedilom, glavno vlogo pri kodiranju računalniške grafike igrajo enaki bajti.

Proces oblikovanja digitalnih slik na splošno je podoben mehanizmom, na katerih deluje TV. Na televizijskem zaslonu, če pogledate natančno, je slika sestavljena iz posameznih točk, ki skupaj tvorijo številke, ki jih očesno določi na določeni razdalji. Televizijska matrika (ali CRT projektor) od oddajnika sprejema vodoravne in navpične koordinate vsake od točk in postopno posname sliko. Računalniško načelo kodiranja grafike deluje popolnoma enako. "Šifriranje" slik bajtov temelji na določitvi vsake točke zaslona ustreznih koordinat (kot tudi barve vsake od njih). Lahko je govoriti. Seveda je grafično kodiranje precej bolj zapleten postopek kot isti tekst.

Metoda določanja ustreznih koordinat in barvnih parametrov za točke se imenuje "raster". Podobno se imenujejo tudi številni formati datotek za računalniško grafiko. Koordinate vsake od slikovnih točk, pa tudi njihove barve, so zapisane v enem ali več bajtih. Kaj določa njihovo število? Predvsem od tega, koliko bo odtenkov barve "šifrirano". En bajt je, kot veste, 256 vrednot. Če obstaja dovolj odtenkov za izdelavo slike, bomo upravljali ta vir. Zlasti lahko na voljo še 256 odtenkov sive barve. In to bo dovolj za kodiranje skoraj vseh črno-belih slik. Za barvne slike tega vira pa očitno ne bo dovolj: človeško oko, kot je znano, lahko razlikuje do več deset milijonov barv. Zato potrebujete "zalogo" ne 256 vrednosti, ampak več sto tisočkrat več. Zakaj kodirati točke ni vključen niti en bajt, ampak več: v skladu z obstoječimi standardi so lahko 16 (lahko "šifrirate" 65.536 barv) ali 24 (16 milijonov 777 tisoč 216 odtenkov).

V nasprotju z besedilnimi standardi, katerih raznolikost je primerljiva s številom svetovnih jezikov, so grafike precej preprostejše. Najpogostejše oblike datotek (kot so JPEG, PNG, BMP, GIF itd.) So v večini računalnikov na splošno enako dobro prepoznane.

Glede na katera načela se izvaja kodiranje grafičnih informacij, ni težko razumljivo . 9 razreda vsake povprečne ruske šole praviloma vključuje tečaj računalništva, kjer so podobne tehnologije razkrite v precej preprostem in razumljivem jeziku. Obstajajo tudi specializirani programi usposabljanja za odrasle - organizirajo jih univerze, liceji ali tudi šole.

Zato se sodobni ruski osebi veliko naučijo o kodah, ki so praktično pomembni v smislu računalniške grafike. In če se želite sami seznaniti z osnovnim znanjem, lahko pridobite cenovno dostopno učno gradivo. Te vključujejo, na primer, poglavje "Kodiranje grafičnih informacij (razred 9, učbenik" Informatika in IKT "pod avtorstvom Ugrinoviča ND).

Kodiranje zvočnih podatkov

Računalnik se redno uporablja za poslušanje glasbe in drugih zvočnih datotek. Tako kot v primeru besedila in grafike, je vsak zvok na računalniku enake bajte. Odzovejo jih "z dešifriranjem" zvočne kartice in drugih mikrovezij in pretvorijo v zvočni zvok. Načelo je približno enako kot pri gramofonskih ploščah. V njih, kot veste, vsak zvok ustreza mikroskopskemu utoru na plastiki, ki jo bralec prepozna, nato pa se glasi. Računalnik izgleda kot vse. Samo vlogo žlebov igrajo bajti, ki v naravi, kot v primeru besedila in slik, ležijo binarno kodiranje.

Če je v primeru računalniških slik en sam element pika, potem ko snemate zvok, je to tako imenovano "odštevanje". V njem se praviloma dodelita dva bajta, ki ustvarjajo do 65 tisoč 536 zvočnih mikro-vibracij. Vendar za razliko od načina, kako je to storjeno pri gradnji slik, izboljšati kakovost zvoka, ne dodaja dodatnih bajtov (očitno je več kot dovolj), temveč povečuje število "štetja". Čeprav v nekaterih zvočnih sistemih uporabljajo bajti manjše in večje število. Pri izvedbi avdio kodiranja je standardna enota za merjenje "gostote toka" bajtov ena sekunda. To pomeni, da bodo mikro-oscilacije, šifrirane z 8 tisoč vzorci na sekundo, očitno nižje kakovosti kot zaporedje zvokov, kodiranih s 44 tisoč "štetje".

Mednarodna standardizacija zvočnih datotek, pa tudi v primeru grafike, je dobro razvita. Obstaja več tipičnih formatov avdio medijev - MP3, WAV, WMA, ki se uporabljajo po vsem svetu.

Kodiranje videoposnetka

V računalniških video posnetkih se uporablja nekakšna "hibridna shema", v kateri je zvočno šifriranje združeno s kodiranjem slik. Običajno so filmi in posnetki sestavljeni iz dveh vrst podatkov - to je zvok sam in spremljajoči video. Kako je prva komponenta "šifrirana", smo opisali zgoraj. Z drugo malo težje. Načela tukaj so drugačna od zgoraj omenjenega grafičnega kodiranja. Toda zahvaljujoč univerzalnosti "koncepta" bajtov je bistvo mehanizmov razumljivo in logično.

Spomnimo se, kako je urejen film. To ni nič več kot zaporedje posameznih okvirov (praviloma jih je 24). Podobno so izdelani računalniški video posnetki. Vsak okvir je slika. O tem, kako je zgrajen z uporabo bajtov, smo definirali zgoraj. V video zaporedju je določeno območje kode, ki omogoča povezavo posameznih okvirjev med seboj. Nekakšen nadomestek za digitalni film. Ločena merska enota videoposnetka (podobno kot točke za slike in vzorce za zvok, kot v filmskem formatu filmov in videoposnetkov), se šteje za okvir. Zadnji v eni sekundi, v skladu s sprejetimi standardi, je lahko 25 ali 50.

Kot pri audio, obstajajo skupni mednarodni standardi za video datoteke - MP4, 3GP, AVI. Proizvajalci filmov in reklam poskuša izdelati medijske vzorce, ki so združljivi z čim več računalnikov. Navedeni formati datotek - med najbolj priljubljenimi, se odpirajo skoraj na katerem koli sodobnem računalniku.

Stiskanje podatkov

Shranjevanje računalniških podatkov se izvaja na različnih medijih - diskih, flash pogojih itd. Kot smo že povedali, so bajti običajno "poraščeni" z "mega", "giga", "ter" predponami itd. V nekaterih primerih Vrednost kodiranih datotek je takšna, da jih ni mogoče postaviti z razpoložljivimi viri na disku. Nato se uporabljajo različne metode stiskanja podatkov. Dejansko predstavljajo tudi kodiranje. To je še ena možna razlaga izraza.

Obstajajo dva glavna mehanizma za stiskanje podatkov. Na prvem od njih je zaporedje bitov zapisano v "pakirani" obliki. To pomeni, da računalnik ne more prebrati vsebine datotek (ga reproducirati kot besedilo, sliko ali videoposnetek), če ne izvaja postopka "razpakiranja". Program, ki izvede stiskanje podatkov na ta način, se imenuje arhivar. Načelo njegovega delovanja je precej preprosto. Arhiviranje podatkov kot enega izmed najbolj priljubljenih metod, s katerimi je mogoče kodirati podatke, informatiko na šoli se proučuje neomejeno.

Kot se spomnimo, je proces "šifriranja" datotek v bajtih standardiziran. Sprejmi standard ASCII. Če želite, da bi šifrirali besedo "zdravo", potrebujemo 6 bajtov glede na število črk. To je količina prostora, ki jo bo s tem besedilom zasedlo na disku. Kaj se zgodi, če besedo "zdravo" pišemo 100-krat zaporedoma? Nič posebnega - za to potrebujemo 600 bajtov oziroma enako količino prostora na disku. Vendar pa lahko uporabimo arhiver, ki bo ustvaril datoteko, v kateri bo veliko manj bajtov "šifriran" ukaz, ki izgleda nekaj takega: "Zdravo pomnoži s 100". Ker smo v tem sporočilu šteli število črk, zaključimo, da potrebujemo samo 19 bajtov, da napišemo takšno datoteko. In isto količino prostora na disku. Pri "razpakiranju" iste arhivske datoteke pride do "dešifriranja" in besedilo pridobi izvirni obrazec s "100 pozdravi". Tako lahko s posebnim programom, ki uporablja poseben mehanizem kodiranja, na disku shranimo veliko prostora.

Zgornji postopek je povsem univerzalen: ne glede na to, kateri znaki so uporabljeni, je kodiranje informacij za stiskanje vedno možno z arhiviranjem podatkov.

Kaj je drugi mehanizem? Do neke mere je podobna uporabi arhiva. Njena glavna razlika pa je, da lahko stisnjeno datoteko prikaže računalnik brez postopka "razpakiranja". Kako deluje ta mehanizem?

Kot se spominjamo, v izvirni obliki beseda "hello" traja 6 bajtov. Vendar pa lahko gremo v trik in tako napišemo: "prvt". Obstajajo 4 bajti. Vse kar je še treba storiti je, da "naučimo" računalnik, da dodaja črke, ki smo jih odstranili med prikazom datotek. Moram reči, da v praksi proces "učenja" ni potreben za organizacijo. Osnovni mehanizmi za prepoznavanje manjkajočih znakov so določeni v večini sodobnih računalniških programov. To pomeni, da večina datotek, s katerimi se ukvarjamo vsak dan, nekako "šifrirajo" ta algoritem.

Seveda obstajajo tudi "hibridni" informacijski kodirni sistemi, ki omogočajo stiskanje podatkov, ob hkratnem obeh zgoraj opisanih pristopih. In najverjetneje bodo še bolj učinkoviti z vidika gospodarnosti prostora na disku, kot vsi ločeno.

Seveda z besedo "zdravo" smo opisali le osnovna načela delovanja mehanizmov stiskanja podatkov. V resnici so veliko bolj zapletene. Različni sistemi informacijskega kodiranja lahko ponudijo izjemno zapletene mehanizme za "stiskanje" datotek. Vendar pa vidimo, zaradi česa je mogoče doseči ekonomičnost prostora na disku, praktično brez poseganja v poslabšanje kakovosti informacij na osebnem računalniku. Posebej pomembna je vloga stiskanja podatkov pri uporabi slik, zvoka in videoposnetka - ti tipi podatkov so bolj zahtevni v diskovnih virih kot drugi.

Katere druge "kode" obstajajo?

Kot smo rekli že na samem začetku, kodiranje je sestavljen pojav. Obravnavali smo osnovna načela kodiranja digitalnih podatkov na osnovi bajtov, lahko vplivamo na drugo področje. Povezan je z uporabo računalniških kod v več drugih pomenih. Tukaj, z »kodo« mislimo ne na zaporedje ničel in tistih, temveč zbirka različnih črk in simbolov (ki so, kot že vemo, že izdelana iz 0 in 1), kar ima praktičen pomen za življenje sodobnega človeka.

Koda programske opreme

V središču koli računalniškega programa - kodo. To je napisano v jeziku, razumljivem na računalnik. PC, dešifriranja kodo izvede določene ukaze. Posebnost računalniškega programa z druge vrste digitalnih podatkov, ki vsebuje kodo, da je lahko "dešifrirati" sama (uporabnik treba začeti samo postopek).

Druga značilnost programa - v relativno fleksibilnost kode, ki se uporablja. To pomeni, da daje računalnik isto delo lahko človek, z veliko niz "stavkov", in če je potrebno - in v drugem jeziku.

označevalni dokumenti

Še en praktičen pomen obsegom oznake črke - ustvarjanje in oblikovanje dokumentov. Kot pravilo, preprost prikaz znakov na zaslonu ne zadošča z vidika praktičnega pomena računalnika. V večini primerov bi bilo treba besedilo zgrajena z določeno velikost pisave in barvo, je treba spremljati z dodatnimi elementi (kot so, na primer tabel). Vsi ti parametri so določene, kot tudi v primeru programov na določenih jezikih, ki jih računalnik razume. PC, priznava "ekipa", prikazuje dokument tako, kot uporabnik poželi. Poleg tega se lahko besedilo oblikovano na enak način, tako kot se to zgodi s programi, s pomočjo različnih sklopov "stavkov" in celo v različnih jezikih.

Vendar pa je bistvena razlika med oznakami za dokumente in računalniških programov. To je v tem, da so nekdanji niso sposobni dešifrirati. Za odpiranje datotek z oblikovano besedilno vedno potrebno programsko opremo tretjih oseb.

šifriranje podatkov

Druga razlaga izraza "kode", kot se uporablja za računalnike - je šifriranje. Zgoraj, smo uporabili to besedo kot sinonim za izraz "kodiranje", in to je dovoljeno. Tu je šifriranje mislimo drugačen pojav. Namreč kodiranje digitalnih podatkov, da se prepove dostop do njih s strani drugih ljudi. Zaščita računalniških datotek - najpomembnejše aktivnosti na IT-področju. To je pravzaprav posebna znanstvena disciplina vključuje tudi šolski računalnik. Kodiranje datotek z namenom preprečevanja nepooblaščenega dostopa - je naloga, katere pomen je predstavljen državljanom sodobnih držav v otroštvu.

Kako so mehanizmi, s katerimi šifriranje podatkov? Načelo je tako preprosto in jasno, kot vse prejšnje, smo upoštevali. Kodiranje - proces, ki je enostavno razložiti z vidika temeljnih načel logike.

Recimo, da moramo posredovati sporočilo, "Ivanov, Petrov gre na", tako da nihče ni mogel prebrati. Zaupamo računalnik za šifriranje sporočila in si oglejte rezultat: "10-3-1-15-16-3-10-5-7-20-11-17-6-20-18-3-21". Ta koda je, seveda, je zelo preprosta: vsaka številka se ujema s številom črk v abecedi naših stavkov. "I" stoji na 10. mestu, "B" - 3, "A" - 1., itd Ampak sodoben računalniški sistem kodiranja lahko šifriranje podatkov, tako da bo dvignili na neverjetno trdi ključ ...