Файл: Методы кодирования данных (Кодирование числовой информации).pdf

2.1 Линейное штриховое кодирование

Линейными называются штрих-коды, которые читаются в одном направлении. В подобном коде символ представлен последовательностью знаков, выстроенных в одну линию. Обычный одномерный штрих-код содержит от 20 до 30 символов на дюйм. Линейные символики позволяют кодировать небольшой объём информации.

Наиболее популярными являются следующие линейные символики: EAN, UPC (UPC-A, UPC-E), Код 39, Код «2 из 5» (Interleaved 2-of-5), Codabar, 27. Линейные символики позволяют кодировать небольшой объем информации (до 20-30 символов ) с помощью несложных штрих-кодов, читаемых недорогими сканерами.

Линейные штрих-коды – самая распространенная из технологий автоматической идентификации. В настоящее время штриховые коды EAN/UPC лежат в основе всемирной многоотраслевой коммуникационной системы, создание которой обеспечивается двумя крупнейшими специализированными международными организациями – EAN International и AIM Global.

Штриховой код символики UPC/EAN предназначен для кодирования

цифровой информации и является одним из основных машиночитаемых носителей данных в рамках международной системы EAN•UCC. [20. Межгосударственный стандарт. Автоматическая идентификация. Кодирование штриховое. Спецификация символики EAN/UPC (ЕАН/ЮПиСи) http://docs.cntd.ru/document/1200028884 (Дата обращения: 04.03.2020)]

Символики штрихового кода Code 128 и Код 39, наряду с символиками EAN/UPC и Interleaved 2 of 5 в наше время являются самыми распространенными в мире среди линейных символик, в которых символ представлен последовательностью знаков символа штрихового кода, выстроенных в одну линию. Но в отличие от EAN/UPC и Interleaved 2-of-5 эти символики позволяют кодировать не только цифровую информацию, но и данные, содержащие латинские буквы и специальные графические знаки.

«Код 128» является непрерывным, обладает свойствами самоконтролируемости и двунаправоленности декодирования. Каждый знак состоит из трех штрихов и трех пробелов, распределенных в 11 модулях, соответствующих ширине наиболее узкого элемента. Ширина любого элемента принимает значение от одного до четырех модулей. Для каждого знака сумма ширин штрихов в модулях должна быть четной, а для пробелов - нечетной. Знак «Стоп» имеет ширину 13 модулей. Весь набор знаков кода 128 распределен в трех наборах знаков (А, В, С): в первом кодируются цифры, прописные латинские буквы, специальные графические символы и управляющие символы, во втором вместо управляющих символов включены строчные латинские буквы, а в третьем представлены только пары чисел от 00 до 99. В каждом наборе содержится от трех до семи специальных знаков для управления считывающим устройством. Набор «Кода 128» имеет три знака «Старт» и один знак «Стоп». Контрольный знак является неотъемлемой частью символа штрихового кода. [2. Белов Г. В., Ерохин Б.Т., Варфоломеев В.П. Информационные технологии предпринимательства: Учебник для вузов/ Г. В. Белов, Б. Т. Ерохин, В. П. Варфоломеев – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005 -C.126].

2.2 Двумерное штриховое кодирование

Длительное время линейные штриховые коды продвигали в качестве машиночитаемых регистрационных знаков. Каждый знак при этом содержал уникальный серийный номер, закодированный с использованием чёрных и белых штрихов, который являлся ключом к базе данных, содержащей подробную информацию. Со временем человечеству стало требоваться кодирование большего количество информации. Потребители хотели, чтобы штриховые коды являлись своего рода портативной базой данных, а не просто ключом к ней.

Тенденция к созданию портативных баз данных появилась в 1984 г., когда AIAG (Automotive Industry Action Group) опубликовала стандарт приложения в отношении идентификационных меток для автозапчастей при транспортировке, которые состояли из четырех стековых штрих-кодов Code 39. Эти штриховые коды содержали номер запчасти, количество, имя поставщика и серийный номер.

Первый двумерный штрих-код был представлен в 1988 г. Intermec Corporation, когда они объявили о введении Code 49. Этого были разработаны или модернизированы шесть других кодов, отвечавших потребности вместить портативную базу данных в максимально малое пространство. [14. Петрище, Ф.А. Теоретические основы товароведения и экспертизы непродовольственных товаров: учеб. для вузов по спец. "Товаровед. и экспертиза товаров" / Ф.А. Петрище. - М.: Дашков и К, 2009. – с 98]

В настоящее время для описания этого нового класса используются несколько терминов. Двумерный код является общим для всего данного класса.

Линейный штриховой код является вертикально избыточным, то есть информация в нём повторяется в вертикальном измерении. Верхняя часть штрихов может быть убрана без потери информации. Однако вертикальная избыточность позволяет считывать символы с полиграфическими дефектами, например, пятнами или пробелами. Чем выше штрихи, тем больше вероятность, что хотя бы одну полосу штрихового кода можно считать.

Двумерный код хранит информацию по всей длине и высоте символа. Если задуматься, то можно заметить, что все созданные людьми алфавиты представляют собой двумерный код. Оба измерения содержат информацию, по крайней мере, часть вертикальной избыточности становится ненужной. В таком случае необходимо использовать другие методы для предотвращения неправильного считывания, а также для обеспечения приемлемого коэффициента успешного считывания. Вначале двумерные символики разрабатывались для применения только в случаях, когда идентификационный символ необходимо было разместить на небольшом пространстве. Впервые эти символы были применены в медицинской промышленности на упаковках, содержащих лекарственные средства в дозах на один прием. Эти упаковки отличались маленькими размерами, и там совсем не было места для размещения штрихового кода. Представители электронной промышленности также с самого начала проявили интерес к высокоплотным двумерным символикам, так как в электронных схемах чрезвычайно мало свободного места.

Сравнительно недавно возможность кодировать портативные базы данных сделала двумерные символики популярными даже в тех областях, где наличие свободного пространства для размещения кода не главное. Один из примеров - хранение информации об адресе, имени и демографических данных при почтовой рассылке.

Среди двумерных кодов я бы хотел рассмотреть набирающий популярность в современном мире код - QR-код (Приложение 2). Его название пошло от английского словосочетания quick response - быстрый отклик). QR-код был разработан японской компанией "Denso-Wave" в 1994 году.

Главным достоинством QR-кода является легкое распознавание сканирующим оборудованием, что дает возможность использования в торговле, производстве, логистике. QR-коды больше всего распространены в Японии, стране, где штрих-коды пользовались такой большой популярностью, что объём информации, зашифрованной в коде, вскоре перестал устраивать индустрию. Японцы начали экспериментировать с новыми способами кодирования небольших объёмов информации в графической картинке. Уже в начале двух тысячного года QR-коды получили широкое распространение в Японии, их можно было встретить на большом количестве плакатов, упаковок и товаров.

Максимальное количество символов, помещаемых в один QR-код:

цифры – 7089,

двоичный код - 2953 байт,

цифры и буквы – 4296,

иероглифы - 1817. [19. Иванова Н.А., Бекезина К.М. Развитие и возможности технологий QR-кодирования в современном мире // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/11/59467 (дата обращения: 04.03.2020).]

Закодировать информацию в QR-код можно несколькими способами, а выбор конкретного способа зависит от того, какие символы используются. Если используются только цифры от 0 до 9, то можно применить цифровое кодирование, если кроме цифр необходимо зашифровать буквы латинского алфавита, пробел и символы ±*/$%*.:, используется алфавитно-цифровое кодирование. Ещё существует кодирование кандзи, которое применяется для шифрования китайских и японских иероглифов, и побайтовое кодирование. Перед каждым способом кодирования создаётся пустая последовательность бит, которая затем заполняется.

На QR-коде есть обязательные поля, они не несут закодированной информации, а содержат информацию для декодирования. Это: Поисковые узоры, полосы синхронизации, выравнивающие узоры, код маски и уровня коррекции, код версии, а также обязательный отступ вокруг кода.

Помимо этого, QR-код содержит дополнительные данные, которые необходимы для корректного распознавания информации программами-сканерами мобильных телефонов:

1. Номер версии. QR-код содержит всю информацию об используемой версии кода – в настоящее время их количество уже достигло сорока.
2. Синхронизация. Между тремя позиционными метками проходит пунктирная линия, которая задает модель матрицы. 
3. Позиционирование. Данная метка, расположенная в трех углах рисунка, позволяет сканирующему устройству распознавать положение QR-кода и быстрее запускать процесс сканирования. На
4. Направление. Данная метка помогает сканирующему устройству определять, какие искажение перспективы имеет QR-код.
5. Формат. С помощью этой информации сканирующее устройство определяет используемый формат данных. Например то, что именно скрывается в коде: календарная запись, контактные данные или ссылка на ресурс в Интернете. 

В настоящее время QR-код довольно широко распространен в странах Азии. Постепенно он развивается в Северной Америке и Европе. Наибольшее признание QR-код получил среди пользователей мобильной связи - установив программу, распознающую QR-код, абонент может моментально заносить в свой телефон текстовую информацию, добавлять контакты в адресную книгу, переходить по web-ссылкам, отправлять SMS-сообщения и т.д. [4. Бугаев Л. Мобильный маркетинг: как зарядить свой бизнес в мобильном мире / Леонид Бугаев. — М.: Альпина Паблишер, 2012 – 153с.]

В Японии практически на всех товарах, продающихся в магазинах нанесены подобные коды, их размещают в рекламных буклетах и справочниках.

Японские операторы сотовой связи совместно выпускают под своим брендом мобильные телефоны со встроенной поддержкой распознавания QR-кода.

В нашей стране QR-код с каждым днем обретает всё большую популярность. Наиболее ярким примером является мобильное приложение “Градусник”, которым пользуются сотрудники компании Газпром нефть. Данное приложение было разработано с целью противодействия распространению COVID-19 и мониторинга здоровья сотрудников. Приложение интегрировано с корпоративной медицинской системой и помогает оказывать поддержку сотрудникам при заболеваниях, а также исключает риски прохода в офисы и на производство работников без теста на коронавирус. Основной функцией в «Градуснике» является предоставление сотруднику персонального QR-кода, который необходимо предъявлять при входе на объектах компании. После сканирования кода программа получает информацию из базы данных о результатах тестов сотрудника на коронавирус и проверяет отсутствие других корпоративных ограничений, после чего разрешает доступ в офис или на производственную площадку. Данное решение сильно упрощает процедуру допуска работников к рабочим площадкам, но при этом является полностью безопасной в плане возможного взлома.

Заключение

Кодирование — это процесс, в результате которого происходит формирование определенного представления информации.

Компьютер обрабатывает только ту информацию, которая представлена в числовой форме. Любая другая информация (видео, изображение, звуки, и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. К примеру, для того чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, нужно через короткие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме

Также на ПК можно обрабатывать текстовую информацию. Каждая буква при вводе в компьютер кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства по этим числам строятся изображения букв.

Проанализировав различные источники информации и ознакомившись с методами кодирования данных, мы можем сделать определенные выводы. Несмотря на то, что на данный момент существует множество способов кодирования информации, мы можем выделить основную проблему, возникающую при кодировании, которая является спутником любого из них. Данной проблемой является постоянно увеличивающийся информационный поток, в следствие чего человечеству приходится с каждым годом придумывать все более эффективные способы кодирования.

Технологии не стоят на месте, в результате чего мы наблюдаем информационный прогресс, например, если раньше мы могли смотреть видео только в низком качестве, то сейчас приобретает наибольшую популярность именно форматы высокого качества, для кодирования которого требуется совершенно иные методы.

Ещё одним недостатком является изменение качества в результате кодирования (например качество видеоинформации), зачастую происходит ухудшение характеристик

Во второй части своей работы я рассмотрел практическое применение кодирования информации в коммерческой деятельности, а именно штриховое кодирование. Этот вид кодирование получил огромное распространение в современном обществе. Все торговые сети его используют, но самым интересным и перспективным на данной момент для меня показался именно QR-code. Это абсолютно простой метод кодирования, который позволяет не только сократить время обработки, но и вмещает в себя огромное количество информации, занимая при этом минимальное количество места. Сам QR-code представляет собой небольшую картинку. Он не только включает в себя различную информацию, но и является гиперссылкой, благодаря которой мы можем узнать всё о конкретном объекте.