Способы кодирования информации — 7 КЛАСС

Урок: Способы кодирования информации

Надо учитывать, что не зная принципы кодирования информации, один и тот же код, можно понять по-разному, например, число 300522005 можно посчитать за число, номер телефона или за количество населения. 

В компьютере кодируют введённую информацию: текст, изображения и звуки. В закодированном виде компьютер обрабатывает, хранит и пересылает информацию. Чтобы вывести информацию из компьютера в понятной для человека форме, её надо декодировать.

В компьютере для кодирования любой информации используются только два символа: 0 и 1, так как компьютерной технике проще реализовывать два состояния:
0 — сигнала нет (нету напряжение или не течёт ток);
1 — сигнал есть (есть напряжение или течёт ток).

В повседневной жизни мы используем десятеричную систему счисления, которая использует 10 цифр: (0, 1, 2,…,9).

Систему счисления, которая использует два числа, называют двоичной или бинарной системой счисления.

В компьютере используется только бинарная система счисления, и любая информация в компьютере кодируется двумя символами: 0 и 1.

Электронный сигнал 0 или 1 называют битом (от binary digit — bit).
Бит — это наименьшая единица измерения информации.
Технически, в компьютере самое маленькое объединение битов равно 8.
Эту группу из 8 битов называют байтом (byte).

1 бит — наименьшая единица измерения информации
8 бит =1 B (байт)
1024 байт =1 KB (килобайт)
1024 килобайт =1 MB (мегабайт)
1024 мегабайт =1 GB (гигабайт)
1024 гигабайт =1 TB (терабайт)
1024 терабайт =1 PB (петабайт)

В килобайтах, мегабайтах и гигабайтах измеряют объём памяти, например, объём внешней памяти — 512 (MB).
Скорость передачи информации измеряют в битах, килобайтах или мегабайтах, например, в модеме она может быть 56Kb/s, а в локальной сети — 10 или 100Mb/s.

1 кбит =1000 бит.

Создание кода

Одним битом можно кодировать два состояния: 0 и 1 (да и нет, чёрный и белый). При увеличении количества битов на один получится в два раза больше кодов.

Пример:

Два бита создают 4 разных кода: 00, 01, 10 и 11;
три бита создают 8 разных кодов: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, и 111.

При кодировании текста каждому символу присваивается какое-то значение, например, порядковый номер.

Первый популярный компьютерный стандарт кодирования текста имеет название ASCII (American Standart Code for Information Interchange), в котором для кодирования каждого символа используются 7 бит.

7-ю битами можно закодировать 128 символов: большие и маленькие латинские буквы, цифры, знаки препинания, а так же специальные символы, например, «§».

  

Стандарту создавали разные варианты, дополняя код до 8 бит (256 символов), чтобы можно было кодировать национальные символы, например, латышскую букву ā.

  

Но 256 символов не хватило, чтобы кодировать все символы разных алфавитов, поэтому создали новые стандарты. Один из самых популярных в наше время, это UNICODE. В котором каждый символ кодируют 2-мя байтами, получается в итоге 65536 разных кодов.

Кодирования графических данных

Почти все созданные и обработанные изображения, хранящиеся в компьютере, можно поделить на две группы:
— растровая графика;
— векторная графика.

Кодирование графики — Растровая графика

Любое изображение созданное в растровой графике состоит их цветных точек. Эти точки называют пикселями (pixel).

Код пикселя содержит информацию о его цвете. Например, два цвета (чёрный — 0, белый — 1) на предыдущей картинке:

Для кодирования нецветных изображений обычно используют 256 оттенков серого, начиная от белого, заканчивая чёрным. Для кодирования всех цветов надо 8 битов (1 байт).

Для кодирования цветных изображений обычно используют три цвета: красный, зелёный и синий. Цветной тон получается при смешивании этих трёх цветов.

 

Если каждый из трёх цветов кодировать в 256 тонов, тогда получается больше 16.5 миллионов разных цветовых тонов. Для данного рода кодирования надо 3⋅8=24 бита или 3 байта.

Для кодирования изображений можно использовать и меньшее количество битов, но тогда будет меньше цветовых тонов, и из-за этого качество изображения понизится.

Размер изображения можно посчитать, умножив его ширину на длину в пикселях. Например, изображение размером 200⋅100 пикселей, занимает 60000 байт.

Кодирование графики — Векторная графика

В векторной графике изображение состоит из разных объектов: линий, прямоугольников, окружностей и других фигур.

Кодирование звуков

Звуки появляются из-за колебаний воздуха. У звука есть две величины:
— амплитуда колебания, которая указывает на громкость звука;
— частота колебания, которая указывает на тональность звука.

Звук можно переделать в электрический сигнал, например, микрофоном.
Звук кодируют, после точного интервала времени измеряя размер сигнала и присваивая ему бинарную величину. Чем чаще проводятся эти измерения, тем лучше качество звука.

Пример:

На одном компакт диске, с объемом 700 Мб, может вместиться 80 минут звука CD качества.

Кодирование видео

Фильм состоит из кадров, которые быстро меняются. Кодированный фильм содержит информацию о размере кадра, используемых цветах, и количество кадров в секунду (обычно 30), как и способ записи звука — каждому кадру отдельно или всему фильму сразу.