Файл: Методы кодирования данных.pdf

Введение

Использование электронно-вычислительной техники, предназначенной для обработки данных, является достаточно важным этапом в ходе совершенствования систем управления и планирования. Однако этот способ сбора и обработки информации имеет некоторые отличия от привычного. Таким образом, необходимо совершить преобразования в систему символов, которые распознаются компьютером.

Кодирование данных является обязательным этапом в ходе сбора и обработки данных. Обычно под кодом понимают комбинацию знаков, соответствующую передаваемой информации или некоторым их качественным характеристикам. Кодирование является процессом составления зашифрованной комбинации в форме списка сокращений или специальных символов, полностью передающих изначальный смысл послания. В некоторых случаях кодирование представляет собой шифрование, однако необходимо понимать, что последняя процедура предусматривает защиту информации от возможного взлома, а также прочтения третьими лицами.

Целью кодирования является представление данных в удобном и лаконичном формате, что предполагает упрощение их передачи и обработки на вычислительной технике. Компьютеры способны оперировать только информацией конкретной формы. Таким образом, необходимо принимать это во внимание, чтобы избежать проблем. Принципиальная схема обработки информации состоит из поиска, сортировки и упорядочивании. Что касается кодирования, в ней оно встречается в процессе ввода данных в виде кода.

Проблема кодирования информации, имеет достаточно давнюю историю, гораздо более давнюю, нежели история развития вычислительной техники, которая обычно шла параллельно с историей развития проблемы сжатие и шифровки информации.

До появления работ Шеннона, Фано а позже и Хаффмана, кодирование символов алфавита при передаче сообщения по каналам связи осуществлялось одинаковым количеством бит, получаемым по формуле Хартли. С появлением этих работ начали появляться способы, кодирующие символы разным числом бит в зависимости от вероятности появления их в тексте, то есть более вероятные символы кодируются короткими кодами, а редко встречающиеся символы - длинными (длиннее среднего).

Преимуществами данных методов являются их очевидная простота реализации и, как следствие этого, высокая скорость кодирования и декодирования. Основным недостатком является их не оптимальность в общем случае.

Объект исследования: кодирование информации.

Предмет исследования: методы кодирования информации

Целью курсовой работы является изучения основ кодирования различных видов информации. Данная цель обусловила выделение следующих задач:

1) рассмотреть основные понятия и принципы кодирования информации;

2) изучить методы кодирования,

3) определить особенности кодирования текстовой, графической и звуковой информации.

Структура работы представлена введением, двумя главами, заключением, списком использованной литературы.

1. Теоретические основы кодирования информации

1.1 Основные понятия кодирования информации

Рассматривая тему кодирования информации часто возникает проблема которая заключается в том что, многие авторы путают понятия кодирование информации и шифрование информации. Эта проблема весьма актуальна, так можно встретить стати под названием кодирование информации где даётся определение кодирования а описывается шифрование забывая о том, что для восстановления закодированного сообщения, достаточно знать правило подстановки(замены), а для восстановления зашифрованного сообщения помимо знания правил шифрования, требуется и ключ к шифру. Таким образом главная цель кодирования преобразование информации в вид, более удобной для хранения, передачи или обработки, а главная цель шифрования зашита информации и обеспечение её секретности. К тому же просмотрев множество источников можно заметить что не где нет краткого обзора всех видов кодирования, так авторы обычно рассматривают что то одно или несколько видов кодирования, оставляя вне поле зрения другие виды кодирования. Отличительной чертой данной статьи будет то что в ней будет рассматриваться исключительно кодирование не затрагивая шифрование с уникальным сочетанием видов кодирования.

Код - правило (алгоритм) сопоставления каждому конкретному сообщению строго определённой комбинации символов (знаков) (или сигналов) [1]

Кодирование – процесс представления информации в виде кода (представление символов одного алфавита символами другого; переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки)[2].

Пожалуй самым первым примером кодирования информации можно считать нанесение человеком наскальных рисунков. Таким образом человек переводил информацию в форму удобную для хранения. Далее появилась письменность – этот вид кодирования являлся основным очень продолжительное время – вплоть до изобретения телеграфа.

С появлением телеграфа появился и код Морзе.

Код Морзе – способ знакового кодирования, представление букв алфавита, цифр, знаков препинания и других символов последовательностью сигналов: длинных («тире») и коротких («точек»)[2]). За единицу времени принимается длительность одной точки. Длительность тире равна трём точкам. Пауза между элементами одного знака – одна точка, между знаками в слове – 3 точки, между словами – 7 точек[3].

В дальнейшем м появлением вычислительной техники появилось.

Рассмотрим основные системы кодирование информации.

Двоичное кодирование

Для передачи информации обязательно нужно, чтобы свойства носителя как-то изменялись. Самый простой используемый код должен содержать, по крайней мере, два разных знака. Такое кодирование называют двоичным (от слова «два»), оно используется практически во всех современных компьютерах.[4]

Двоичное кодирование получило широкое распространение в электронике благодаря тому, что можно легко соотнести логическую еденицу определённому напряжению, а логический ноль – отсутствию напряжения.

Кодирование текстовой информации

При вводе текстовой информации в компьютер символы (буквы, цифры, знаки) кодируются с помощью различных кодовых систем, которые состоят из набора кодовых таблиц, размещенных на соответствующих страницах стандартов для кодирования текстовой информации. В таких таблицах каждому символу присваивается определенный числовой код в шестнадцатеричной или десятичной системе счисления, т. е. кодовые таблицы отражают соответствие между изображениями символов и числовыми кодами и предназначены для кодирования и декодирования текстовой информации.

Самой распространённой таблицей кодирования текстовой информации является таблица ASCII.

ASCII (англ. American standard code for information interchange,) – название таблицы (кодировки, набора), в которой некоторым распространённым печатным и непечатным символам сопоставлены числовые коды. Таблица была разработана и стандартизована в США в 1963 году [1].

Кодирование графической информации

Как и все виды информации, изображения в компьютере закодированы в виде двоичных последовательностей. Используют два принципиально разных метода кодирования графической информации растровый и векторный, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.[4]

Растровый способ кодирования заключается в том что графический объект, подлежащий представлению в цифровом виде, делится вертикальными и горизонтальными линиями на крошечные фрагменты – пиксели. Чёрно-белое изображение можно представить в виде последовательности двоичного кода где каждому чёрному пикселю будет соответствовать логическая единица, а каждому белому логический ноль.[5]

Любое растровое изображение характеризуется тремя основными параметрами: глубиной цвета, размером изображения и разрешением.

Разреше́ние – величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины) [1] .

Растровый способ кодирования изображения обладает одним существенным недостатком - изображения трудно масштабировать. При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется разборчивость мелких деталей изображения, а при увеличении масштаба, наоборот, - размер каждого пикселя изображения увеличивается и появляется ступенчатый эффект.

Еще одним недостатком растровых изображений является то, что они занимают относительно много места в оперативной и внешней памяти компьютера.

Этих недостатков лишены изображения, закодированные векторным способом.

Векторный способ кодирования это когда изображение разбивается на простые объекты (геометрические фигуры, кривые и прямые линии), которые хранятся в памяти компьютера в виде математических формул и геометрических абстракций, таких как круг, квадрат, эллипс и подобных фигур.

Ещё одним не мало важным аспектом в кодировании графической информации является кодирование цвета.

В настоящее время широко используются два основных метода кодирования цвета:

RGB – аддитивная цветовая схема, основанная на трех цветах: красном, зеленом и синем. Смешение их дает полный спектр оттенков воспринимаемых человеческим глазом.

CMYK – субтрактивная цветовая схема, основанная на цветах: циан (сине-зеленый), маджента (пурпурный), желтый и черный (дополняющий).

Основное отличие этих систем кодирования заключается в том что RGB цвета образуются за счет интенсивности свечения пикселей, в CMYK – за счет процента непрозрачности красок.

Таким оброзом становится понятно что для переноса изображения на монитор необходимо закодировать его в системе RGB, а при переносе на бумагу плёнку или другие поверхности (т.е. для осуществления печати) необходимо его закодировать в системе CMYK.

Штриховое кодирование

Наиболее перспективным и быстроразвивающимся направлением автоматизации процесса ввода информации в ЭВМ является применение штриховых кодов. Штриховой код представляет собой чередование темных и светлых полос разной ширины. Структура штриховогокода представлена на слайде.По мнению специалистов, системы штрихового кодирования имеют перспективу и дают возможность решить одну из самых сложных компьютерных проблем -ввод данных.[6]

В настоящее время штриховые коды широко используются не только при производстве и в торговле товарами, но и во многих отраслях промышленного производства.Товарный штриховой код присваивается продукции (товару) на этапе запуска его в производство. Штрих-коды получили широкое практическое применение почти во всех сферах деятельности человека.[6]

1.2 Классификация назначения и способы представления кодов

Большие объемы информации требуют ее постоянной систематизации и кодировки для корректной и точной передачи любого количества и качества полученных данных, необходимых для работы, упрощая их восприятие для одного человека или группы людей. Информационное насыщение и свободная обработка подготовленных блоком требует тщательной кодировки данных, для их сохранения и передачи, поэтому современной наукой разработано несколько эффективных видов и способов кодировки данных.

Знание основ кодирования информации в современном мире необходимо. IT-технологии проникли всюду и теперь даже на уроках по информатике преподают кодирование информации.

Информация это отличный инструмент, используя который можно оптимизировать практически все методы хозяйствования, развития науки или бизнеса, ее применение в информационных процессах обеспечивает качественное управление ними, на сегодня существуют такие виды ее кодирования:

двоичная система исчисления. Используется при эффективном конструировании электронных систем, существуют усовершенствованные версии, представляющие собой восьмеричные и шестнадцатеричные системы исчисления, что упрощает работу с объемными массивами предоставленных числовых данных;

кодирование текстовых данных. Для применения этого вида кодирования в необходимом и выбранном порядке производится перенумеровывание используемые в ходе письма буквы, цифры и знаки препинания, согласно заданной таблице, при этом появляется возможность обеспечить эффективное хранение информации;