Kódovanie je ... Podpísané systémy: kódovanie informácií

Informácie o kódovaní sú neuveriteľne širokéoblasti vedomostí. Samozrejme, je to priamo spojené s vývojom digitálnej technológie. V mnohých moderných vzdelávacích inštitúciách je najpopulárnejšou témou kódovanie informácií. Dnes budeme študovať hlavné interpretácie tohto javu vo vzťahu k rôznym aspektom práce počítačov. Budeme sa snažiť odpovedať na otázku: "Kódovanie je proces, metóda, nástroj alebo všetky tieto javy súčasne?"

Nuly a jednotky

Prakticky akýkoľvek typ údajovsú zobrazené na obrazovke počítača, jedným alebo druhým spôsobom je binárny kód pozostávajúci z núl a jeden. Ide o najjednoduchšiu metódu "nízkej úrovne" šifrovania informácií, ktorá umožňuje počítaču spracovávať údaje. Binárny kód je univerzálny: všetkým počítačom ho rozumie bez výnimky (v skutočnosti bol pre tento účel vytvorený - s cieľom štandardizovať používanie informácií v digitálnej podobe).

Základná jednotka, ktorá sa používa binárnekódovanie je bit (z frázy "binárna číslica" - "dvojciferná"). Je to buď 0 alebo 1. Bity sa spravidla nepoužívajú jednotlivo, ale sú kombinované do 8-miestnych sekvencií - bajtov. V každom z nich môže byť obsiahnutých až 256 kombinácií núl a jedno (2 v 8. stupni). Spravidla sa nepoužívajú jednotlivé bajty na písanie značného množstva informácií, ale väčšie stupnice - s predponami "kilo", "mega", "giga", "ter" atď., Z ktorých každý je 1000 krát väčší ako predchádzajúci ,

Kódovanie textu

Najbežnejší typ digitálnych údajov jeText. Ako je to kódované? To je pomerne ľahko vysvetliť proces. Písmeno, interpunkčné znamienko, číslo alebo symbol môžu byť zakódované jedným alebo viacerými bajtami, to znamená, že ich počítač vidí ako jedinečnú sekvenciu nula a jedno a potom sa podľa zobrazeného algoritmu rozpoznávania zobrazí na obrazovke. Existujú dva hlavné svetové štandardy pre "šifrovanie" počítačového textu - ASCII a UNICODE.

V systéme ASCII je každý znak zakódovaný ibajeden bajt. To znamená, že v tejto norme, môžete "šifrovať" 256 znakov - to je viac než dosť pre zobrazenie symboly väčšiny svetových abecied. Samozrejme, všetky existujúce vnútroštátne systémy písmen sa do tohto zdroja nezmestia. Preto každá abeceda má svoj vlastný "subsystém" šifrovania. Kóduje sa kódovanie informácií pomocou signovacích systémov, prispôsobených národným vzorom písania. Avšak, každý z týchto systémov, na oplátku, je súčasťou globálneho štandardu ASCII prijatý na medzinárodnej úrovni.

V systéme ASCII je tento zdroj 256značky je rozdelená na dve časti. Prvých 128 symbolov je priradených anglickej abecede (písmená od a do z), rovnako ako čísla, základné interpunkčné znamienka a niektoré ďalšie symboly. Druhý 128 bajtov je rezervovaný podľa národných písmenových systémov. Toto je "subsystém" pre neanglické abecedy - rusky, hindčina, arabčina, japončina, čínština a mnoho ďalších.

Každá z nich je prezentovaná ako samostatnákódovacie tabuľky. To znamená, že sa môže stať (a spravidla sa to stane), aby tá istá bitová sekvencia bola zodpovedná za rôzne písmená a symboly v dvoch samostatných "národných" tabuľkách. Navyše v súvislosti so špecifikami vývoja IT sféry v rôznych krajinách sa dokonca líšia. Napríklad dva systémy kódovania sú najčastejšie pre ruský jazyk: Windows-1251 a KOI-8. Prvý sa objavil neskôr (rovnako ako operačný systém, v zhode s ním), ale teraz ho veľa IT špecialistov využíva ako prioritu. Preto počítač, aby bolo zaručené čítanie ruského textu, by malo byť schopné správne rozpoznať obe tabuľky. Ale spravidla s tým nie sú žiadne problémy (ak má počítač moderný operačný systém).

Metódy kódovania textov po celú dobusa zlepšujú. Okrem systému ASCII s jedným bajtom, ktorý je schopný ovládať iba 256 hodnôt pre symboly, existuje aj systém UNICODE s dvojbajtami. Je ľahké si spočítať, že umožňuje kódovanie textu v sume rovnajúcej sa 2 až 16. stupni, teda 65.000. 536. V ňom zasa majú zdroje súčasne kódujú prakticky všetkých existujúcich národných abecied sveta. Použitie UNICODE nie je menej spoločné ako používanie "klasického" štandardu ASCII.

Kódovanie grafiky

Hore sme sa rozhodli, ako "šifrovať"texty a ako sa používajú bajty. A čo digitálne fotografie a obrázky? Je to taktiež veľmi jednoduché. Podobne ako sa to stane s textom, hlavná úloha pri kódovaní počítačovej grafiky hrá všetky rovnaké bajty.

Proces budovania digitálnych obrazov vo všeobecnostipodobne ako mechanizmy, na ktorých televízia funguje. Na televíznej obrazovke, ak sa pozriete pozorne, obrázok pozostáva zo súboru jednotlivých bodov, ktoré spolu tvoria čísla rozpoznané v určitej vzdialenosti od oka. Televízna matica (alebo CRT projektor) prijíma od vysielača horizontálne a vertikálne súradnice každého z bodov a postupne usporiada obraz. Princíp kódovania počítačovej grafiky funguje úplne rovnako. "Šifrovanie" obrazových bajtov je založené na určení jednotlivých bodov obrazovky príslušných súradníc (rovnako ako na farbe každého z nich). To je jednoduché. Samozrejme, grafické kódovanie je oveľa komplikovanejší proces než ten istý textový.

Spôsob určenia príslušných súradníc afarebné parametre sa nazývajú "rastrový". Podobne sa mnoho formátov súborov nazýva počítačová grafika. Súradnice každého z obrázkových bodov a ich farba sú napísané v jednom alebo viacerých bajtoch. Čo určuje ich počet? Najmä o koľko odtieňov farby má byť "zašifrované". Jeden byte, ako viete, je 256 hodnôt. Ak máme dostatok odtieňov na vytvorenie obrázka, spravíme tento zdroj. Najmä sa nám môže stať 256 odtieňov šedej. A to bude stačiť na zakódovanie takmer všetkých čiernobielych obrázkov. Na druhej strane, farebné obrazy tohto zdroja zjavne nestačia: ľudské oko, ako je známe, dokáže rozlíšiť až niekoľko desiatok miliónov farieb. Preto potrebujete "zásobu" nie 256 hodnôt, ale stovky tisíckrát viac. Prečo zakódovať body nie je zahrnutý jeden bajt, ale niekoľko: dnešné existujúce štandardy môžu byť 16 (môžete "zašifrovať" 65 536 farieb) alebo 24 (16 miliónov 777 tisíc 216 odtieňov).

Na rozdiel od textových noriem, rozmanitosťčo je porovnateľné s počtom svetových jazykov, pričom grafika vecí je o niečo jednoduchšia. Najčastejšie formáty súborov (napríklad JPEG, PNG, BMP, GIF atď.) Sú vo väčšine počítačov vo všeobecnosti rozpoznateľné rovnako dobre.

Nie je nič zložité, aby sme pochopili, čoprincípy sú kódované grafické informácie. 9. ročník akejkoľvek priemernej ruskej školy spravidla zahŕňa kurz informatiky, kde podobné technológie sú zverejnené v pomerne veľmi jednoduchom a zrozumiteľnom jazyku. Existujú aj špecializované vzdelávacie programy pre dospelých - sú organizované univerzitami, lycemi alebo aj školami.

Preto má moderný ruský mužkde získať znalosti o kódexoch, ktoré majú praktický význam v časti počítačovej grafiky. A ak sa chcete sami oboznámiť so základnými vedomosťami, môžete získať prístupné vzdelávacie materiály. Patrí sem napríklad kapitola "Kódovanie grafických informácií (stupeň 9, učebnica" Informatika a IKT "pod autorom Ugrinoviča ND).

Kódovanie zvuku

Počítač sa pravidelne používapočúvanie hudby a iných zvukových súborov. Rovnako ako v prípade textu a grafiky, každý zvuk na počítači je rovnaký bajtov. Zase sú "dešifrované" zvukovou kartou a inými mikroobvodmi a konvertované na počuteľný zvuk. Princíp je tu približne rovnaký ako v prípade gramofónových platní. V nich, ako viete, každý zvuk zodpovedá mikroskopickej drážke na plastu, ktorú rozpozná čitateľ, a potom sa ozve. Počítač vyzerá ako všetko. Len úlohu drážok hrajú bajty, ktorých charakter, podobne ako v prípade textu a obrázkov, spočíva v binárnom kódovaní.

Ak sa jedná o obrázky počítačajediný bod je bod, potom pri nahrávaní zvuku je to takzvaný "počet". V ňom sú spravidla pridelené dva bajty, ktoré generujú až 65 tisíc 536 zvukových mikro-vibrácií. Avšak na rozdiel od spôsobu, akým sa robia pri konštrukcii obrázkov, zlepšuje kvalitu zvuku, nepridáva ďalšie bajty (samozrejme viac ako dosť), ale zvyšuje počet "počtov". Hoci v niektorých audio systémoch bajtov používa menšie a väčšie číslo. Keď sa vykonáva kódovanie zvuku, štandardná jednotka na meranie "hustoty toku" bajtov je jedna sekundu. To znamená, že mikro-oscilácie, zašifrované s 8 000 vzorkami za sekundu, budú samozrejme nižšie ako sekvencia zvukov kódovaných 44 000 "počtom".

Medzinárodná štandardizácia audio súborov, ako aj v prípade grafiky, je dobre rozvinutá. Existuje niekoľko typických formátov zvukového média - MP3, WAV, WMA, ktoré sa používajú po celom svete.

Kódovanie videa

Druh "hybridného systému", v ktoromŠifrovanie zvuku je spojené s kódovaním obrázkov, ktoré sa používajú v počítači. Zvyčajne sa filmy a klipy skladajú z dvoch typov údajov - to je zvuk a video, ktoré ho sprevádzajú. Ako prvý komponent je "šifrovaný", ako sme opísali vyššie. S druhým je trochu ťažšie. Princípy sa líšia od vyššie uvedeného grafického kódovania. Ale vďaka univerzálnosti "koncepcie" bajtov je podstata mechanizmov celkom zrozumiteľná a logická.

Pripomeňme si, ako je film usporiadaný. Nie je to nič viac ako sekvencia jednotlivých rámcov (sú spravidla 24). Podobným spôsobom sú konštruované počítačové videoklipy. Každý snímok je obrázok. Informácie o tom, ako je postavená pomocou bajtov, sme definovali vyššie. Na druhej strane v sekvencii videa existuje určitá oblasť kódu, ktorá umožňuje navzájom prepojiť jednotlivé rámce. Druh digitálnej filmovej náhrady. Samostatná jednotka merania toku videa (podobne ako body pre obrázky a vzorky pre zvuky, ako vo formáte "film" filmov a videozáznamov), je považovaná za rámček. Posledná za sekundu, podľa prijatých štandardov, môže byť 25 alebo 50.

Rovnako ako v prípade zvuku, existujespoločné medzinárodné štandardy pre video súbory - MP4, 3GP, AVI. Výrobcovia filmov a reklám sa snažia vytvárať vzorky médií, ktoré sú kompatibilné s čo najväčším počtom počítačov. Tieto formáty súborov patria k najobľúbenejším a otvárajú sa takmer na každom modernom počítači.

Kompresia dát

Uskladnenie údajov počítača sa vykonávarôznymi médiami - .. disky, flash disky, atď. Ako už bolo povedané vyššie, bajtov, ako pravidlo, "zarastené" predpony "mega", "giga", "tera", etc. V niektorých prípadoch je hodnota kódovaných súborov takých .. že ich nemôžete umiestniť na dostupné zdroje na disku. Potom sa používajú rôzne metódy kompresie dát. V skutočnosti predstavujú aj kódovanie. To je ďalšia možná interpretácia tohto pojmu.

Existujú dva hlavné mechanizmy na kompresiu dát. Na prvom z nich je sekvencia bitov napísaná vo forme "zabaleného". To znamená, že počítač nedokáže prečítať obsah súborov (reprodukciu ako text, obrázok alebo video), ak nevykoná postup "rozbaľovanie". Program, ktorý takto komprimuje dáta, sa nazýva archivátor. Princíp jeho fungovania je dosť jednoduchý. Archivácia dát ako jedna z najpopulárnejších metód, ktorou je možné zakódovať informácie, informatiku na úrovni školy, sa skúma bez zbytočného odkladu.

Ako sme si spomenuli, proces "šifrovania" súborov vbajty sú štandardizované. Vezmime si štandard ASCII. Ak chcete povedať, šifrovať slovo "ahoj", potrebujeme 6 bajtov na základe počtu písmen. To je množstvo priestoru, ktorý bude obsahovať tento súbor na disku. Čo sa stane, ak napíšeme slovo "ahoj" 100 krát za sebou? Nič zvláštne - na to potrebujeme 600 bajtov, resp. Rovnaké množstvo miesta na disku. Môžeme však použiť archivátor, ktorý vytvorí súbor, v ktorom bude oveľa menší počet bajtov "zašifrovaný" príkaz, ktorý vyzerá takto: "hi multiply by 100". Po spočítaní počtu písmen v tejto správe dospejeme k záveru, že na zápis takéhoto súboru potrebujeme len 19 bajtov. A rovnaké množstvo miesta na disku. Pri "rozbalení" toho istého archívneho súboru sa objaví "dešifrovanie" a text získa pôvodný formulár s "100 pozdravmi". Preto pomocou špeciálneho programu, ktorý používa špeciálny mechanizmus kódovania, môžeme na disku ušetriť značné množstvo miesta.

Vyššie uvedený proces je celkom univerzálny: bez ohľadu na to, aké znakové systémy sa používajú, kódovanie informácií pre kompresiu je vždy možné prostredníctvom archivácie dát.

Aký je druhý mechanizmus? Do určitej miery je to podobné tomu, čo sa používa v archivátoroch. Jeho hlavným rozdielom je, že komprimovaný súbor môže byť zobrazený počítačom bez postupu "rozbaľovania". Ako funguje tento mechanizmus?

Ako si pamätáme, vo svojej pôvodnej podobe slovo "ahoj"trvá 6 bajtov. Môžeme však ísť na trik a napísať takto: "prvt." Existujú 4 bajty. Všetko, čo treba urobiť, je "naučiť" počítač pridať písmená, ktoré sme odstránili počas zobrazenia súboru. Musím povedať, že v praxi nie je potrebné organizovať proces "učenia". Základné mechanizmy na rozpoznanie chýbajúcich znakov sú stanovené vo väčšine moderných PC programov. To znamená, že väčšina súborov, s ktorými sa každý deň zaoberáme, je už takýmto algoritmom "zašifrovaná".

Samozrejme existujú aj "hybridné" systémykódovanie informácií, ktoré umožňujú kompresiu dát pri súčasnom použití obidvoch vyššie opísaných prístupov. A oni s najväčšou pravdepodobnosťou budú ešte efektívnejšie z hľadiska hospodárnosti diskového priestoru, než každý samostatne.

Samozrejme, slovom "ahoj" sme sa vydalilen základné princípy fungovania mechanizmov kompresie dát. V skutočnosti sú oveľa komplikovanejšie. Rôzne systémy kódovania informácií môžu ponúknuť neuveriteľne zložité mechanizmy na "kompresiu" súborov. Avšak vďaka tomu, čo je možné dosiahnuť úsporu miesta na disku, vidíme prakticky bez toho, aby sme sa uchýlili k zhoršeniu kvality informácií o PC. Zvlášť dôležitá je úloha kompresie údajov pri používaní obrázkov, zvuku a videa - tieto typy údajov sú náročnejšie na diskové prostriedky než iné.

Čo iné sú "kódy"?

Ako sme už na začiatku povedali, kódovanie -toto je zložený fenomén. Po spracovaní základných princípov kódovania digitálnych dát založených na bajtoch môžeme ovplyvniť ďalšiu oblasť. Je spojená s používaním počítačových kódov v niekoľkých ďalších významoch. Tu "kódom" neznamenáme postupnosť nula a tie, ale zbierku rôznych písmen a symbolov (ktoré, ako už vieme, už sú vytvorené z 0 a 1), čo má praktický význam pre život moderného človeka.

Kód softvéru

V srdci práce akéhokoľvek počítačového programu -code. Je napísaný v jazyku, ktorý počítač dokáže pochopiť. Počítač, ktorý dešifruje kód, vykonáva určité príkazy. Výraznou črtou počítačového programu z iného typu digitálnych údajov je to, že kód, ktorý je v ňom obsiahnutý, je schopný sám "dešifrovať" (používateľ potrebuje spustiť tento proces).

Ďalšou črtou programov je relatívnaflexibilita použitého kódu. To znamená, že osoba môže dať rovnaké úlohy počítaču pomocou dostatočne veľkého množstva "fráz", a ak je to potrebné, v inom jazyku.

Kódový kód dokumentu

Ďalšou prakticky významnou oblasťou použitiaabecedný kód - vytváranie a formátovanie dokumentov. Zvyčajne jednoduché zobrazenie značiek na obrazovke nestačí z hľadiska praktického významu používania počítača. Vo väčšine prípadov by text mal byť vytvorený pomocou písma určitej farby a veľkosti spolu s ďalšími prvkami (ako napríklad tabuľky). Všetky tieto parametre sú nastavené, rovnako ako v prípade programov, v špecifických jazykoch, ktoré počítač rozumie. Počítač, rozpoznávajúci "príkazy", zobrazuje dokumenty presne podľa želania používateľa. Okrem toho môžu byť texty formátované rovnakým spôsobom, rovnako ako v programoch, pomocou rôznych súborov "fráz" a dokonca aj v rôznych jazykoch.

Existuje však zásadný rozdiel medzi kódmipre dokumenty a počítačové programy. Spočíva v tom, že prvé nie sú schopné dešifrovať sa. Ak chcete otvárať súbory s formátovanými textami, vyžadujú sa vždy programy tretích strán.

Šifrovanie údajov

Iná interpretácia pojmu "kód"vo vzťahu k počítačom je šifrovanie údajov. Nad týmto slovom sme používali synonymum pre termín "kódovanie", čo je prípustné. V tomto prípade šifrovaním pochopíme iný druh fenoménu. Konkrétne kódovanie digitálnych údajov s cieľom zakázať prístup k nim od iných ľudí. Ochrana počítačových súborov je dôležitou oblasťou činnosti v oblasti IT. Toto je vlastne samostatná vedecká disciplína, zahŕňa aj počítačové vedy. Kódovanie súborov zabraňujúcich neoprávnenému prístupu je úloha, ktorej dôležitosť je prezentovaná občanom moderných krajín už v detstve.

Ako sú mechanizmy, pomocou ktorýchZašifrujete údaje? V zásade je to jednoduché a zrozumiteľné ako všetky predchádzajúce, ktoré považujeme za nami. Kódovanie je proces ľahko vysvetlený z pohľadu základných princípov logiky.

Predpokladajme, že musíme poslať správu"Ivanov ide do Petrova", aby ho nikto nemohol čítať. Dôverujeme, že správu zašifrujeme do počítača a zobrazí sa výsledok: "10-3-1-15-16-3-10-5-7-20-11-17-6-20-18-3-21". Tento kód je samozrejme veľmi jednoduchý: každá číslica zodpovedá poradovému počtu písmen našej vety v abecede. "A" stojí na 10. mieste, "B" - 3, "A" - 1 atď. Ale moderné počítačové kódovacie systémy môžu šifrovať dáta, takže je neuveriteľne ťažké nájsť kľúč k nim.

</ p>>