Числовой способ задания информации

Кодирование для чайников, ч.1

Не являясь специалистом в обозначенной области я, тем не менее, прочитал много специализированной литературы для знакомства с предметом и прорываясь через тернии к звёздам набил, на начальных этапах, немало шишек. При всём изобилии информации мне не удалось найти простые статьи о кодировании как таковом, вне рамок специальной литературы (так сказать без формул и с картинками).

Статья, в первой части, является ликбезом по кодированию как таковому с примерами манипуляций с битовыми кодами, а во второй я бы хотел затронуть простейшие способы кодирования изображений.

0. Начало

Поскольку я обращаюсь к новичкам в этом вопросе, то не посчитаю зазорным обратиться к Википедии. А там, для обозначения кодирования информации, у нас есть такое определение — процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки.

Чего мне не хватало в 70-80-е, так это в школе, пусть не на информатике, а, например, на уроках математики — базовой информации по кодированию. Дело в том, что кодированием информации каждый из нас занимается ежесекундно, постоянно и в целом — не концентрируясь на самом кодировании. То есть в быту мы это делаем постоянно. Так как это происходит?

Мимика, жесты, речь, сигналы разного уровня — табличка с надписью, знак на дороге, светофоры, и для современного мира — штрих- и бар-коды, URL, хэш-тэги.

Давайте рассмотрим некоторые более подробно.

1.1 Речь, мимика, жесты

Удивительно, но всё это — коды. С помощью них мы передаём информацию о своих действиях, ощущениях, эмоциях. Самое важное, чтобы коды были понятны всем. Например, родившись в густых лесах у Амазонки и не видя современного городского человека, можно столкнуться с проблемой непонимания кода — улыбка, как демонстрация зубов, будет воспринята как угроза, а не как выражение радости.

Следуя определению, что же происходит когда мы говорим? Мысль — как форма, удобная для непосредственного использования, преобразуется в речь — форму удобную для передачи. И, смотрите, так как у звука есть ограничение как на скорость, так и на дальность передачи, то, например, жест, в какой-то ситуации, может быть выбран для передачи той же информации, но на большее расстояние.

Но мы всё еще будем ограничены дальностью остроты нашего зрения, и тогда — человек начинает придумывать другие способы передачи и преобразования информации, например огонь или дым.

1.2 Чередующиеся сигналы

В примитивном виде кодирование чередующимися сигналами используется человечеством очень давно. В предыдущем разделе мы сказали про дым и огонь. Если между наблюдателем и источником огня ставить и убирать препятствие, то наблюдателю будет казаться, что он видит чередующиеся сигналы «включено/выключено». Меняя частоту таких включений мы можем выработать последовательность кодов, которая будет однозначно трактоваться принимающей стороной.

Наряду с сигнальными флажками на морских и речных судах, при появлении радио начали использовать код Морзе. И при всей кажущейся бинарности (представление кода двумя значениями), так как используются сигналы точка и тире, на самом деле это тернаный код, так как для разделения отдельных кодов-символов требуется пауза в передаче кода. То есть код Морзе кроме «точка-тире», что нам даёт букву «A» может звучать и так — «точка-пауза-тире» и тогда это уже две буквы «ET».

1.3 Контекст

Когда мы пользуемся компьютером, мы понимаем, что информация бывает разной — звук, видео, текст. Но в чем основные различия? И до того, как начать информацию кодировать, чтобы, например, передавать её по каналам связи, нужно понять, что из себя представляет информация в каждом конкретном случае, то есть обратить внимание на содержание. Звук — череда дискретных значений о звуковом сигнале, видео — череда кадров изображений, текст — череда символов текста. Если мы не будем учитывать контекст, а, например, будем использовать азбуку Морзе для передачи всех трёх видов информации, то если для текста такой способ может оказаться приемлемым, то для звука и видео время, затраченное на передачу например 1 секунды информации, может оказаться слишком долгим — час или даже пара недель.

2. Кодирование текста

От общего описания кодирования перейдём к практической части. Из условностей мы за константу примем то, что будем кодировать данные для персонального компьютера, где за единицу информации приняты — бит и байт. Бит, как атом информации, а байт — как условный блок размером в 8 бит.

Текст в компьютере является частью 256 символов, для каждого отводится один байт и в качестве кода могут быть использованы значения от 0 до 255. Так как данные в ПК представлены в двоичной системе счисления, то один байт (в значении ноль) равен записи 00000000, а 255 как 11111111. Чтение такого представления числа происходит справа налево, то есть один будет записано как 00000001.

Итак, символов английского алфавита 26 для верхнего и 26 для нижнего регистра, 10 цифр. Так же есть знаки препинания и другие символы, но для экспериментов мы будем использовать только прописные буквы (верхний регистр) и пробел.

Тестовая фраза «ЕХАЛ ГРЕКА ЧЕРЕЗ РЕКУ ВИДИТ ГРЕКА В РЕЧКЕ РАК СУНУЛ ГРЕКА РУКУ В РЕКУ РАК ЗА РУКУ ГРЕКУ ЦАП».

2.1 Блочное кодирование

Информация в ПК уже представлена в виде блоков по 8 бит, но мы, зная контекст, попробуем представить её в виде блоков меньшего размера. Для этого нам нужно собрать информацию о представленных символах и, на будущее, сразу подсчитаем частоту использования каждого символа:

Источник

Числовая информация

Урок 15. Информатика 2 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 «Числовая информация»

Здравствуйте, мальчики и девочки. Изучать раздел «Информация и данные» мы продолжаем темой «Числовая информация». Вы уже знаете, что

Информация, которую несёт нам текст, называют текстовой.

А различные изображения: рисунки, картины, карты, диаграммы, схемы, графики, фотографии несут графическую информацию.

Есть ещё информация и числовая. Вот сегодня мы будем разбираться в том, что такое числовая информация и какая она бывает.

Также будем учиться различать информацию о количестве предметов и о порядке предметов.

Каждый из вас может может легко посчитать, что на этой тарелке лежит 3 яблока, на этой – 4. А вместе на двух тарелках всего лежит 7 яблок.

Сейчас вы, скорее всего, посчитали это в уме. А помните, раньше некоторые из вас для счёта использовали пальцы рук?

Вообще можно сказать, что пальцы рук были первыми инструментами для счёта. С помощью пальцев люди представляли и передавали информацию о количестве предметов. Считать предметы люди умели давно, хотя цифры и числа появились не сразу. Информацию о количестве предметов древние люди представляли и передавали с помощью зарубок на дереве или камне. Только представьте себе, какой это труд – ведь на камне не так-то просто что-то изобразить. Также для представления и передачи информации использовали узлеки на верёвке. Скажу вам по секрету, часто нити были разноцветными. И, конечно, каждый цвет нёс в себе какую-то свою определённую информацию.

Ребята, посмотрите, вот этот камень когда-то нашли археологи. На камне высечено число 10 в виде буквы икс (Х). Обозначать числа с помощью букв придумали о-о-очень давно в Древнем Риме. И таких чисел, которые обозначают буквами много, вот посмотрите. Это римские (цифры) числа. Каждой римской цифре (числу) соответствуют более нам привычные арабские числа. Римскими цифрами обозначают века, главы в книгах, порядковые номера правителей. Более подробно с ними вы будете знакомиться позже.

Наверное, из моего небольшого рассказа, вы уже догодались, что информация о количестве предметов это и есть числовая информация.

Информацию о количестве предметов можно записать словом (в виде текста) или числом. Например.

Ну и конечно, если количество предметов небольшое, можно изобразить графически.

Цифры – это знаки, с помощью которых числа записываются на бумаге или другом носителе.

Всего цифр десять и вы с ними хорошо знакомы: Это арабские цифры. Каждая цифра имеет своё название: ноль, один, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять. А вот десять это уже не цифра, а число. Ведь его мы составили из цифр один и ноль. Число 38 составлено из цифр три и восемь. Вы уже знаете, что цифра – это графический знак, при помощи которого можно записать число. Надеюсь, вы также помните, что цифрами от нуля до девяти обозначаются числа от нуля до девяти. Например, в записи 7 яблок, семь – это число, которое обозначено цифрой семь.

Числа, составленные из цифр, бывают однозначными. (например, 2, 5, 9), двузначными.(например, 17, 44, 98), трёхзначными. (108, 326, 999) и так далее.

Можно сделать вывод из всего вышесказанного: числом можно закодировать количество предметов или, как ещё говорят, — число предметов.

Но не только информацию о количестве (числе) предметов обозначают числами. Также информацию о порядковых номерах предметов. Это тоже числовая информация.

Вы не раз могли видеть, что на улицах на каждом доме написаны числа. Это и есть порядковые номера домов. Кстати, обычно дома с нечётными номерами располагаются на одной стороне улицы, а с чётными номерами – на другой. На уроке физкультуры часто просят рассчитаться по порядку. Это значит: первый, второй, третий, четвёртый, пятый и так далее.

Значит, числом можно обозначить порядковый номер чего-либо (или кого-либо) в ряду.

Ребята, смотрите, вот таблица. В её второй строке находятся рисунки – графические данные. А в первой строке таблицы представлены порядковые номера рисунков – числовая информация, которая закодирована числами. Один, Два, Три, Четыре. Это и есть числовые данные. Ещё около каждого числа стоит знак номера. В таблице четыре столбца. Порядковые номера столбцов таблицы совпадают с порядковыми номерами рисунков. Вот первый столбец и первый рисунок. Второй столбец и рисунок номер два. Столбец три и рисунок третий. Четвёртый столбец и четвёртый рисунок.

Итак, числовая информация – это информация о количестве предметов или порядковом номере предмета.

Числовые данные – это числовая информация, закодированная с помощью чисел.

А ведь не только информация о количестве предметов или порядковом номере предмета может быть представлена числами. Как вы думаете, что ещё? Конечно, числом также могут быть представлены: дата, время, номер телефона, цена, почтовый индекс, штрих-код, расстояние, школьная отметка и много другое.

Для представления всего этого и не только мы чаще всего используем арабские десять цифр. Но также помним про римские цифры.

Ну а теперь, как всегда, закрепляем полученные знания, выполняя практические задания. Готовы? Итак, задание первое.

Заполните таблицу. Закодируйте информацию о количестве предметов рисунком, текстом и числом. Время пошло.

Итак, проверяем, как должно было получиться.

Вот и второе задание.

Вставьте в предложения пропущенные слова. Необходимые слова выбирайте из предложенных. Обратите внимание на то, что некоторые слова надо изменить так, чтобы в предложении они были связаны с другими словами по смыслу. Приступайте.

Время на выполнение задания закончилось, проверяем.

Число записывается цифрами.

Информацию о количестве предметов, порядковый номер предмета можно обозначить числом или текстом.

Дата рождения является закодированной числовой информацией.

Цифры – это знаки, которые кодируют числовую информацию.

Задания выполнены, осталось только заполнить наш словарь.

Числовая информация – это информация о количестве предметов или порядковом номере предмета.

Порядковый номер обозначает место (номер) чего-либо (кого-либо) в ряду.

Числовые данные – числовая информация, закодированная с помощью чисел.

Ну вот и подошла к концу наша встреча. До свидания, мальчики и девочки! Удачи вам и до новых встреч!

Источник

Кодирование информации

Информация бывает разного вида, например:

— запах, вкус, звук;

— символы и знаки.

В разных отраслях науки, культуры и техники разработаны специальные формы для записи информации.

Код — это группа обозначений, которую можно использовать для отображения информации.

Процесс преобразования сообщения в комбинацию символов в соответствии с кодом называется кодированием .

• Числовой способ — с помощью чисел.
• Символьный способ — информация кодируется с помощью символов того же алфавита, что и исходящий текст.
• Графический способ — информация кодируется с помощью рисунков или значков.

Примеры кодирования информации:

— для отображения звуков русского алфавита используют буквы (АБВГДЕЁЖ…ЭЮЯ);

— для отображения чисел используют цифры (0123456789);

— звуки записывают нотами и другими символами;

— слепые используют азбуку Брайля, где буква состоит из шести элементов: дырочек и бугорков.

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 .

Методами шифрования занимается специальная наука — криптография .

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 напряжения или не течёт ток);

1 — сигнал есть (есть напряжение или течёт ток).

Создание кода.

Одним битов 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.

Кодирование различных видов информации

Кодирование текстов

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 62536 разных кодов.

Кодирования графических данных

Почти все созданные и обработанные изображения, хранящиеся в компьютере, можно поделить на две группы:

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

Для кодирования не цветных 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.

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

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.

Источник