10. Кодирование информации
Понять, что такое кодирование и как люди кодируют информацию.
Научиться кодировать информацию разными способами.
Когда мы говорим, это звуковое кодирование информации. Речь человека можно иначе назвать звуковым сообщением. Каждое слово в звуковом сообщении имеет определённое значение, то есть смысл. Слова несут человеку информацию. Если устное сообщение закодировать знаками на носителе информации, например на бумаге, это будет письменное сообщение.
Чтобы создавать письменные сообщения, люди изобрели письменность.
Письменность — это способ кодирования информации с целью сохранять информацию и передавать её.
Для каждого звука люди придумали своё графическое изображение — знак, который назвали буквой.
Это могло быть и так. Услышал человек звук. Он понял, что жужжит жук, и изобразил это знаком, похожим на жука.
Буква Ж напоминает жука, который жужжит. А слово «жужжит» не случайно содержит три буквы Ж. При произношении оно напоминает звуки, которые издает жук.
Буквы придумали для кодирования звуковой информации, чтобы её было удобно хранить и передавать.
Буквы записали в определённом порядке, и этот список букв назвали алфавитом. Строгий порядок расположения букв в алфавите связывает буквы в систему знаков. Каждый знак занимает определённое место.
Слово «алфавит» придумали в Древней Греции. Оно произошло от названия двух первых букв греческого алфавита: «альфа» и «вита».
На Руси пользовались буквами, которые изображены на рисунке:
От названия первых двух букв славянского алфавита «аз» и «буки» произошло слово «азбука».
Кодирование информации с помощью букв называют алфавитным письмом.
Буквенное кодирование информации обладает замечательным свойством. Например, в алфавите русского языка всего 33 буквы, но с их помощью можно закодировать любые слова.
Кодирование информации — это её представление на носителе в форме, удобной для хранения и передачи.
Кодировать информацию можно и другими знаками — цифрами. Из цифр можно составить число по специальным правилам. Правила составления чисел из цифр школьники изучают на уроках математики. Числом кодируют количество предметов или порядковый номер предмета в ряду.
Кодировать информацию можно звуками барабана, колокола, горна. В мобильном телефоне вызов разных абонентов можно закодировать разными мелодиями.
Чтобы записать мелодию на бумаге, используют нотное кодирование. Для этого люди придумали упорядоченный набор нотных знаков: систему символов. Каждая нота представляет собой условный графический знак. Ноты располагают на нотоносце. Нотоносец — это пять линий, связанных скрипичным или басовым ключом. Каждая нота указывает высоту и длительность звука.
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
Науучная работа по информатике на тему «Кодирование информации»
КОДИРОВАНИЕ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА………………………………………………..……4
ЗАНИМАТЕЛЬНОЕ КОДИРОВАНИЕ………………………………………………………. 9
Тема нашей работы была выбрана после изучения темы «Кодирование информации». Остановились мы именно на этой теме не случайно, нам хотелось узнать, кодируется информация ещё где-нибудь кроме уроков информатики.
Когда речь заходит о кодировании, то в первую очередь это ассоциируется с работой разведчиков и шпионов, чья деятельность связана с сокрытием информации. Но гораздо чаще кодирование используется для передачи, обработки и хранения информации.
Человек постоянно участвует в действиях, связанных с приёмом и передачей информации. Люди передают друг другу просьбы, приказы, отчёты о проделанной работе, публикуют книги. Передача информации происходит и при чтении книг, при просмотре телепередач.
Информация может поступать от источника к приёмнику с помощью условных знаков или сигналов. В этом случае для того чтобы произошла передача информации, приёмник должен не только получить сигнал, но и расшифровать его. Необходимо заранее договариваться, как понимать те или иные сигналы, т.е. требуется разработка кода.
В соответствии с выбранной темой нами была поставлена цель: знакомство с различными способами кодирования информации.
определить, что называют кодированием информации;
рассмотреть некоторые способы кодирования информации;
установить где и как используется кодирование информации;
собрать, обработать и обобщить материал.
Объект: процесс кодирования информации.
Предмет: кодирование информации с помощью кодировочных таблиц.
Гипотеза я предполагаю, чтобы защитить информацию её нужно закодировать.
изучение и обзор литературы по данной тематике;
КОДИРОВАНИЕ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Кодирование и шифрование информации для меня стало чем-то интересным и увлекательным. Человечество в целом за всю свою многовековую историю придумало немало способов кодирования информации. Некоторые изобретения мы используем до сих пор, а их авторы известны во всем мире.
Примеров кодирования информации существует множество. Первый и самый простой пример кодирования информации – перевод на другой язык. Разрушил Бог Вавилонскую башню, и не стало у нас общего языка, видят люди разных народов один и тот же стол, а называют его по-разному и друг друга не понимают.
французский и другие
Язык мимики и жестов: язык глухонемых
Чтобы нам понять друг друга, необходимо знать правило кодирования. Такое правило называют кодом.
Код – кодекс, свод законов. Начиная с середины XIX века это слово, помимо основного значения, означало книгу, в которой словам естественного языка сопоставлены группы цифр или букв.
Люди придумали множество способов кодирования информации.
Одним из древних способов кодирования является узелковое письмо.
Можно без особого труда записать любое целое число, если конечно знать, что обозначает каждый узелок.
Также в старину на Руси довольно широко употреблялась система нумерации, по которой вели записи сборщики податей.
Из всех старинных систем нумераций только римская нумерация сохранилась до сих пор и применяется довольно часто. Римскими цифрами и сейчас обозначают столетия, главы и другое.
А вот для компьютеров люди придумали специальный двоичный код. Каждая буква, которую ты вводишь с клавиатуры, кодируются цепочкой из восьми нулей и единиц.
Музыку можно закодировать с помощью специальных знаков – нот.
Дорожные знаки – это сообщение водителю, закодированные при помощи специальных символических рисунков.
Азбука Брайля — специальная азбука , созданная французом Луи Брайлем для воспроизведения текста в изданиях для слепых.
Множество кодов очень прочло вошло в нашу жизнь. Например, код используется для оценки знаний в школе.
Свой код из шести цифр (почтовый индекс) имеет каждый населенный пункт. Его следует писать на конверте в специально отведенном для этого месте. По коду можно узнать, куда отправлять письмо.
Чаще всего применяются следующие способы кодирования информации:
графический – рисунки, значки, схемы и т.д.;
символьный – символы исходного алфавита.
Используемый для кодирования конечный набор отличных друг от друга знаков называют алфавитом.
Существует много алфавитов:
Алфавит кириллических букв (А, Б, В,…)
Алфавит латинских букв ( А, В, С,… )
Алфавит десятичных цифр (1, 2, 3, 4, 5,…)
Алфавит знаков зодиака ( ` , ^ , a , b )
Набор знаков азбуки для слепых
Набор знаков международного телеграфного кода
Штрих-код на товаре
Двоичное кодирование информации в компьютере (0 или 1)
Зачем люди кодируют информацию?
Чтобы скрыть ее от других (все случаи шифров и тайнописи)
Чтобы записать информацию короче. Самый простой пример — аббревиатуры. Что такое ООН? Организация Объединенных Наций. А что такое СНГ?
Чтобы ее удобнее было обрабатывать и передавать. Например, как передать информацию по телеграфу? Букву в электрический провод никак не запихнешь, значит, надо представить эту букву так, чтобы ее удобно было передать с помощью электрического тока.
Каждый, кто когда-нибудь смотрел кино об американском Западе XIX века, знает, что первым методом кодирования, широко применяемым для преобразования символов и текстов в электронный вид, был метод, предложенный Морзе. То, что этот метод кодирования был изобретён для передачи сообщений по телеграфным линиям, а не для обработки текстов в компьютерах, общеизвестно. Однако гораздо меньшее количество людей знает, что его изобретатель, американец Сэмюэл Финли Бриз Морзе, был также известным художником. В своё время он изучал рисование в Лондоне и там узнал об исследованиях электромагнетизма, проводимых британскими учёными. Возвращаясь по морю в США в 1832 году, он задумал создать свою собственную систему телеграфа. Именно с этой системы началось движение в сторону того мира электронных сетей, в котором мы сейчас живём, и именно за её разработку Морзе снискал славу «американского Леонардо да Винчи». Морзе продемонстрировал свою систему кодирования 24 мая 1844 года в первом в истории США сеансе телеграфной связи, который проводился между городами Балтимор (штат Мэриленд) и Вашингтон (Округ Колумбия). Он послал сообщение «What hath God wrought!» («Чудесно творение господне!»).
Морзе изобрёл метод кодирования, который он использовал для посылки своего исторического сообщения, в 1838 году. Метод кодирования Морзе напоминает двоичный код, используемый в современных компьютерах, тем, что он тоже базировался на двух возможных значениях — в случае метода кодирования Морзе это были точка или тире.
Результатом его поистине каторжного труда стал высокоэффективный метод кодирования, который с некоторыми изменениями используется до сих пор, хотя с момента его изобретения прошло уже более 160 лет.
После того, как изобретения Морзе вошли в практическое употребление, другие изобретатели внесли свой вклад в развитие телеграфа, разработав, например, такие устройства, как реле, которые позволяли одновременно с приёмом сигнала в одном месте посылать его далее.
Следующим существенным прорывом вперёд в технологии телеграфа был примитивный печатающий телеграфный аппарат, или «телетайп»; его запатентовал во Франции в 1874 году Жан Морис Эмиль Бодо. Как и телеграф Морзе, это изобретение привело к созданию новой системы кодирования символов — пятибитного метода кодирования Бодо (и используемой с ним таблицы символов). Предложенная Бодо аппаратура зарекомендовала себя весьма положительно и оставалась в широком применении в XX веке, пока её не вытеснили телефоны и персональные компьютеры.
Конец XIX века ознаменовался изобретением ещё одной системы для кодирования символов естественных языков. Он была создана в США для обработки данных, собираемых во время переписей населения, молодым американским * изобретателем, которого звали Герман Холлерит. После окончания Нью-Йоркской Колумбийской школы горного дела в 1879 году, в 1880 Холлерит устроился на работу в Бюро статистики при Министерстве внутренних дел США. Последствия этого, казалось бы, незначительного события сказывались впоследствии вплоть до 1970 годов, «золотой эры» больших вычислительных машин. Герман Холлерит был не кем иным, как изобретателем кода Холлерита, использовавшегося для записи алфавитно-цифровой информации ( т.е. символов английского алфавита, используемых в нём знаков препинания, а также арабских цифр ) на бумажных перфорированных картах. С появлением перфокарт в американских массах возникло шуточное выражение ‘do not fold, spindle, or mutilate’ («не гнуть, не тянуть, не мять»), которое оставляло у многих американцев впечатление, что компьютеры скоро будут полностью контролировать их общество.
Интересно, что хотя Холлерит применил перфокарты в работе Бюро статистики в 1880, изобретены они были гораздо раньше. Первые перфокарты были изготовлены около 1800 года французским изобретателем Жозефом Мари Жаккаром, который использовал их в новых фабричных ткацких станках. Это изобретение, запатентованное Жаккаром в 1804 году, позднее позволило полностью автоматизировать работу ткацких станков, в результате чего текстильная промышленность стала такой, какой мы её знаем сегодня. Более того, Холлерит не был первым, кто предложил использовать изобретение Жаккара для использования в вычислительной технике. Эти лавры принадлежат англичанину Чарльзу Бэббиджу, который планировал использовать перфокарты в своей «аналитической машине», огромном механическом компьютере, который так никогда и не был полностью построен ( при жизни Бэббиджа; позднее эту работу завершил его сын ). Наконец, Холлерит и не предложил бы использовать перфокарты для ввода данных, если бы не завершились неудачно его эксперименты с другим носителем — перфорированной бумажной лентой, которая имела склонность разрываться во время работы.
Чтобы решить проблему с разрывами бумажной ленты, Холлерит изготовил то, что впоследствии стало компьютерной перфокартой. Перепись населения США в 1880 году, которая выполнялась ручным трудом, продолжалась семь лет, и полученные данные за это время стали, естественно, устаревшими и бесполезными. Когда при переписи населения в 1890 году были впервые использованы табуляторы Холлерита, Бюро статистики с их помощью провело все необходимые вычисления за шесть недель и с более точными данными, чем ранее, что позволило сэкономить 5000000 $. С тех пор стоимость работ, проводимых Бюро статистики, существенно упала.
Люди всегда находили способы связи на расстоянии. Костры, мерцавшие на вершинах холмов во мраке доисторических времен, предупреждали отдаленные племена о приближении противника или о том, что стаи диких зверей перебираются на новые места. В XVII веке, когда англичане начали эксперименты с семафорами различных конструкций, стали употреблять слово «телеграф». Наблюдатель, находящийся на далеком холме, получал сигнал и передавал его наблюдателю на следующий пост.
В конце XVIII века стали применять систему Шаппе. Телеграфист на башне с помощью подзорной трубы принимал сигнал, передаваемый с другой вышки, расположенной на расстоянии пятнадцати миль от первой. Получив сигнал, телеграфист спускался вниз, переводил ручки семафора и усердно передавал сообщение на следующую вышку.
Особо остро стояла проблема передачи информации на море, между кораблями и сушей, особенно в период военных действий. Ведь правы те, кто говорит: «Кто владеет информацией, тот владеет миром».
Тогда были изобретены два способа.
Первый – флажковая азбука, когда каждый флаг обозначал какую-либо букву, и, вывешивая их между мачтами, можно было передавать сообщения. А есть еще и семафорная азбука. В ней используются два флажка, а разнообразие комбинаций достигается за счет изменения положения рук сигнальщика.
Флажный семафор является наиболее простым средством общения кораблей между собой и с береговыми постами днем в хорошую видимость на расстоянии до двух миль. Текст сообщений передается по буквам семафорной азбуки с помощью флажков. Каждому определенному положению или движению рук сигнальщика соответствует одна из букв алфавита или служебный знак. Для передачи текста флажками выбирается место, чтобы передающий и принимающий хорошо видели друг друга и ничто не мешало ясно различать положение рук.
Вокруг нас масса закодированной информации. Цифры, ноты, иконки на рабочем столе Windows , знаки дорожного движения, химические элементы – ужас какой, сколько современный человек должен держать в голове! Одни только штрих-коды на товарах чего стоят! Те, кто бывал в крупных супермаркетах, видели, как кассир, делая расчёт, просто проносит товар, повернув его штрих–кодом вниз, над кассовым аппаратом, и на экране аппарата мгновенно выскакивает цена. Поэтому думают, будто в штрих-коде заложена цена. На самом деле, конечно, в самом коде данных о цене нет. Ведь один и тот же товар в разных магазинах продаётся по разным ценам. Но когда товар поступает в данный супермаркет, принимается решение, по какой цене его продавать, и в компьютер заносятся данные о его штрих-коде и цене. Так что кассовый аппарат распознаёт, с каким товаром он имеет дело, и высвечивает заложенную стоимость.
Различные виды кодирования используются учебных в пособиях для поддержания интереса к изучаемому предмету или объяснения правил.
Разные виды кодирования информации используются в детективной литературе, например, в рассказе А. Конон Дойля «Пляшущие человечки».
Вот как Шерлок Холмс объясняет свою работу по дешифровке.
«Обычно письмо начинается с имени того, кому оно адресовано. А я с самого начала предположил, что автор обращается к хозяйке дома. Значит, он называет её по имени – Элси. Так я узнал первые четыре буквы этого шифра.
Давайте рассмотрим следующее сообщение. Тот, кто обращался к миссис Кьюбтии, что-то требовал от неё. Допустим, он хотел, чтобы она с ним встретилась. Тогда второе слово записки – приходи.
Я не сомневался, что четвёртое сообщение оставила миссис Кьюбитт. В нём всего одно слово. Это ответ на требование неизвестного. Что же ответила миссис Кьтюбитт? Она ответила: никогда!
Так путём логических рассуждений Шерлок Холмсу удалось расшифровать этот загадочный шифр.
Знаменитый американский писатель Эдгар Аллан По был увлечён криптографией. Он верил, что раскрытие шифров и других загадок требует всего лишь применение логики и интеллекта. В его рассказе «Золотой Жук» Легран расшифровывает следующее шифрованное сообщения, используя метод частотного анализа:
Метод частотного анализа состоит в следующем: Проанализировав большой объём каких угодно текстов, можно для каждой буквы алфавита подсчитать, с какой примерно частотой встречается эта буква в любом тексте. Важной характеристикой текста также являются частоты, с которыми в тексте присутствуют различные буквенные сочетания (биграммы). Подсчитав частоты всех букв и биграмм в зашифрованном сообщении, можно предположить, что наиболее частый в нём знак обозначает одну из наиболее часто встречающихся букв алфавита.
«Хорошее стекло в доме епископа на чёртовом стуле – двадцать один градус и тринадцать минут – северо – северо-восток – главный сук седьмая ветвь, восточная сторона – стреляй из левого глаза мёртвой головы – прямая от дерева через выстрел на пятьдесят футов».
Жюль Верн «Путешествие к центру Земли». В руки профессора Лиденброка попадает пергамент со следующей рукописью:
Догадавшись, что перед ним рунические письма, профессор находит, что каждый знак письма соответствует букве латинского алфавита, но затрудняется разгадать сам шифр. На помощь к нему приходит его племянник, который догадался, что слова просто написаны в обратном порядке.
В итоге им удалось прочитать следующий документ:
«Спустись в кратер Екуль Снайфедльс, который тень Скартаса ласкает перед июльским календам, отважный страннмк, и ты достигнешь центра Земли. Это я совершил. – Арне Сакнуссем».
В этом же произведении упоминается ещё один оригинальный шифр: Записать слова в вертикальном направлении, а не в горизонтальном. Тогда фраза: «Я люблю тебя всем сердцем, дорогая Гретхен!» будет выглядеть так:
В этом же произведении упоминается ещё один оригинальный шифр: Записать слова в вертикальном направлении, а не в горизонтальном. Тогда фраза: «Я люблю тебя всем сердцем, дорогая Гретхен!» будет выглядеть так:
Источник
