Информация может быть представлена различными способами. В информатике и информационных технологиях она представляется настолько же разнообразно, как и предметы обыденной жизни. Для выражения и записи информации в IT применяются различные формы и методики.
Далее будет более подробно изучено понятие кодирования. Предстоит выяснить, что это за операция, для чего она необходима, где используется. Также необходимо познакомиться со способами выражения информации в IT и компьютерной технике, изучить виды кодирования. Соответствующие сведения пригодятся как IT-специалистам, так и обычным ПК-пользователям.
Системы кодирования
Кодирование информации – это трансформация данных из одной формы представления в другую, более удобную для ее передачи, обработки и хранения с помощью того или иного кода. Кодом здесь выступает система условных знаков для представления информации.
Сегодня поддерживаются различные системы кодирования данных. Перед их изучением требуется запомнить несколько ключевых определений. Они помогут быстрее разобраться с принципами «шифрования»:
- Двоичный код – способ передачи, хранения и представления информации при помощи двух знаков – 0 и 1. Такой подход встречается в вычислительной технике и современных компьютерах. Двоичное кодирование информации допустимо при помощи кода совершенно разной длины. Число знаков в нем зависит от представленных закодированных данных.
- Бит – символ кодирования информации. В двоичной системе бит представляет собой 0 или 1. Он может закодировать только два варианта значений. Два бита могут выступать кодом для четырех вариантов: 01, 10, 00, 11. Три бита – для восьми значений: 001, 010, 100, 101, 111, 110, 011.
- Декодирование – операции по восстановлению первоначальной формы представления данных. Для их реализации требуется знать исходный код и правила, по которым ранее осуществлялось шифрование информации.
В процессе увеличения количества битов увеличивается количество вариантов значений, доступных для кодирования.
Разновидности
Раньше компьютеры могли обрабатывать только определенные данные – преимущественно текстовые. Современные устройства способны работать с различными видами информации: графикой, числами, текстом, звуком, видео. Компьютеры могут хранить и обрабатывать только один вариант представления данных – числовой. Оборудованию намного проще распознать два вида сигнала. Это приводит к тому, что все данные, вносимые в компьютер, предварительно переводятся в цифровой формат.
Существуют различные способы и средства кодирования информации:
- Графический метод. Он подразумевает, что запись данных на устройстве осуществляется через рисунки, линии и знаки.
- Числовой метод. Представляет собой кодирование в информатике и IT при помощи чисел.
- Символьный метод. Здесь информация «зашифровывается» при помощи специальных символов, используемых для написания исходного кода.
Рассматриваемый процесс можно условно разделить на несколько крупных категорий. Он подразделяется на кодирование:
- цвета;
- текста;
- чисел;
- графики;
- звука;
- видео.
Далее каждый вариант будет рассмотрен более подробно. Предложенная информация пригодится не только IT-специалистам, но и обычным пользователям ПК.
Кодирование цвета
Любое изображение на компьютере (черно-белое или цветное) можно закодировать в двоичной системе. Происходит это так:
- Фотография разделяется на огромное количество мелких точек – пикселей.
- Цвет каждого пикселя записывается на устройстве. Для этого используется бинарный код. Пример – если картинка 325×325, она будет представлена в виде матрицы в 105625 байт. Соответствующее значение получается за счет умножения количества точек по вертикали и горизонтали.
Раскладка изображения на точки возможна при помощи любого современного видео- или фото- прибора. Пример – если на камере указаны 12 Mpx, это значит, что она раскладывает полученную «картинку» на 12 миллионов пикселей для записи в двоичной системе кодирования информации. Чем больше количество пикселей, на которое делится изображение, тем более реалистичным и ярким, четким оно получится после раскодировки.
Качество «шифрования» картинки при помощи бинарного кода определяется количеством точек, на которое она разбивается, а также цветовым разнообразием пикселей.
Цвет в двоичной кодировке может быть записан различными способами. Наиболее популярный вариант – RGB-система. При смешивании трех цветов (красного, зеленого, голубого) в разных соотношениях получаются различные цвета и оттенки при кодировке изображений. Алгоритм записи RGB заключается в том, что каждый пиксель фиксируется в двоичном коде с указанием количества красного, зеленого и синего цвета в его составе.
Полученное изображение называется растровым. Это значит, что оно получено при помощи сетки, мозаики пикселей на устройстве или бумаге. Растровое изображение – самый распространенный вариант графики в современном оборудовании.
Яркость каналов в RGB-системе записывается при помощи шестнадцатеричной системы счисления. Перед кодом цвета необходимо поставить знак # (решетка). Такая концепция широко распространена в веб-дизайне. Чтобы окрасить элемент на сайте в красный, нужно использовать запись #FF0000, а в синий – #0000FF.
Работа с текстом
Кодирование используют для удобного представления той или иной информации. Кроме изображений «шифровать» можно текстовые данные.
В компьютерах кодирование текстовой информации, а также ее хранение осуществляется при помощи двоичного кода. Каждый символ получает определенное неотрицательное значение (число) или специальный код, который записывается в память оборудования при помощи двоичного кода. Соотношение между символами и знаками их кодировки носит название системы кодировки. В компьютерах чаще всего встречается кодировка ASCII. В ней для «шифрования» одного символа используются 7 бит. С их помощью получится закодировать до 128 символов, но этого стало мало.
В процессе развития информационных технологий был создан 8-битный стандарт «шифрования» теста. Такой подход позволил увеличить диапазон кодирования информации в два раза – до 256 символов. Первые 128 из них соответствуют стандартам ASCII, а оставшаяся половина отведена под специфические записи, связанные с языковыми региональными особенностями.
Но и этого со временем стало мало. Программисты стали разрабатывать новые стандарты работы с текстом, что привело к появлению UNICODE. Здесь каждый символ получает 2 байта. В конечном итоге можно рассчитывать на 62536 различных кодировок.
Числа
Кодирование текстовой информации – не самый трудный процесс, если иметь под рукой специальные таблицы кодировок. Чуть иначе придется действовать в случае с числами. Их «шифрование» зависит от цели организации соответствующего процесса: для ввода данных или для осуществления арифметических расчетов.
Все числовые данные будут кодироваться при помощи бинарного кода, включающего в себя только 0 и 1. Такая концепция является наиболее распространенной. Связано это с ее простотой для понимания в технологическом смысле:
- 1 – сигнал есть;
- 0 – сигнал отсутствует.
У бинарной системы есть один существенный недостаток – это слишком длинный код. Для человека его восприятие затруднено. С технической точки зрения такой подход более удобный – код из простых однотипных элементов передается легче, чем короткая и сложная запись. Целые числа «зашифровываются» путем перевода их в другую систему счисления.
Графика
Кодирование цифровой информации подразумевает использование векторной техники. Изображения, полученные с ее помощью – это не точки, как в случае с растровой графикой, а картинки, полученные при помощи различных графических компонентов:
- линий;
- фигур;
- окружностей;
- ломаных и так далее.
Векторная техника передачи изображения – графика с применением разнообразных чертежных элементов. Создается при помощи компьютерной техники. Активно используется при формировании дизайн-проектов, графическом оформлении и создании макетов, схем, рекламных изображений, плакатов и так далее.
Векторное изображение записывается в двоичной системе кодирования информации за счет использования графических примитивов с указанием их точных размеров, форм, цвета заливки, расположения относительно друг друга, а также иных параметров. Такая графика не дает получить «картинку», приближенную к реальной. Именно поэтому сегодня более широкое распространение получает растровая графика.
Звук
Кодирование также используют для шифрования звука. Здесь необходимо запомнить следующие определения:
- Амплитуда колебаний – величина, указывающая на отклонение состояния воздуха от начальной формы при каждом колебании. Люди называют соответствующий параметр громкостью.
- Частота колебаний – количество отклонений воздуха от первоначального состояния, происходящее за тот или иной период времени. Данная величина для человека – это как высота, тональность звукового сигнала.
- Глубина кодирования звука – количество битов, которые применяются для «шифрования» каждого отрезка звуковой волны при дискретизации. Современные звуковые карты поддерживают 16-битную глубину кодировки. Качество звукозаписи напрямую зависит от количества битов, используемых компьютеров для «шифрования» каждого участника звука, полученного после дискретизации.
- Частота дискретизации – количество изменений уровня звука в определенное время (промежуток).
Компьютеры работают со звуками по определенным алгоритмам. Микрофон принимает «сигнал», а затем преобразует колебания воздуха в соответствующие электрические импульсы. В компьютерах есть звуковая карта – она преобразовывает электрические колебания при помощи двоичной системы в код. Этот самый код фиксируется на записывающем оборудование. Программное обеспечение ПК превращает звук в некую последовательность из 0 и 1. При воспроизведении звука осуществляется обратный процесс: код считывается с устройства, преобразуется в электрические колебания, а затем они перенаправляются к динамикам или наушникам. Акустическая система воспроизводит колебания воздуха. Как итог – человек слышит звуковой сигнал, который по своим функциям является полной противоположностью микрофону.
Кодирование звуковой информации – это разделение звуковой волны на небольшие участки с последующей обработкой. Звуковая карта устройства делит сигнал на мелкие участки, каждый из них кодируется в двоичной системе. Соответствующий процесс носит название дискретизации. Чем более мелкое деление звука на части осуществлялось, тем больше частота дискретизации. Это приводит к высокой точности воспроизведения и качеству звука.
Видео
Кодирование информации, представленной в виде видеозаписи – более сложный процесс. Каждый «ролик» состоит из двух ключевых составляющих: звуковых и графических компонентов.
Кодирование при помощи двоичного кода звукового сигнала осуществляется точно так же, как и при шифровании звука. Алгоритм кодирования информации «картинки» из видео напоминает процедуру обработки с применением растровой графики.
Видео – это ряд быстро сменяющих друг друга статических картинок. Одна секунда такой записи может включать в себя несколько десятков изображений. Каждый последующий кадр будет лишь незначительно отличаться от предыдущего. Именно поэтому при кодировании информации изображения из ролика досконально фиксируется только самый первый кадр. На следующих – лишь моменты, отличные от предыдущего.
Кодирование информации – это процесс преобразования данных из начальной формы в более удобную для дальнейшего хранения и обработки. В компьютерах используются различные системы счисления, а также кодировки. Это помогает представлять в современном оборудовании самую разную информацию.
Лучше разобраться с кодированием данных, а также научиться пользоваться соответствующей операцией помогут специализированные дистанционные курсы. Несмотря на то, что рассматриваемая тема изучается еще в школьной программе, она не всем понятна. На дистанционных курсах в срок от пары месяцев до года помогут полностью разобраться с выбранным направлением. На протяжении всего курса обучения пользователей ждут дистанционные занятия, кураторство опытными специалистами, а также помощь в формировании портфолио и богатый практический опыт. В конце будет выдан сертификат в электронном формате, благодаря которому получится подтвердить приобретенные знания и навыки.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
