Metoda kodowania informacji za pomocą liczb. Kodowanie binarne

W procesie rozwoju ludzkość uświadomiła sobie potrzebę przechowywania i przekazywania na odległość tej lub innej informacji. W tym ostatnim przypadku musi zostać przekształcone w sygnały. Ten proces nazywa się kodowaniem danych. Informacje tekstowe, a także obrazy graficzne mogą stać się liczbami. Nasz artykuł powie ci, jak to zrobić.

Przekazywanie informacji na odległość

Trzy rodzaje systemów przesyłowych są najczęściej używane do przesyłania wiadomości od autora do miejsca przeznaczenia (od źródła do odbiorcy):
  • poczta lotnicza;
  • akustyczna (na przykład za pomocą głośnika);
  • na podstawie jednej lub drugiej metody telekomunikacji (przewodowej, radiowej, optycznej, przekaźnika radiowego, satelity, światłowodu).
  • Najbardziej powszechne systemy w tej chwili są ostatnim typem transmisji. Jednak do ich użycia konieczne jest zastosowanie jednej lub drugiej metody kodowania informacji. Przy pomocy liczb w nawyku dla współczesnego człowieka, liczba dziesiętna czyni go niezwykle trudnym.


    Szyfrowanie

    Czasami treść wiadomości powinna być ukryta przed osobami trzecimi. W takim przypadku używane jest szyfrowanie. W takim przypadku można zastosować różne sposoby kodowania informacji za pomocą numerów.

    System liczb binarnych

    U zarania epoki komputerów naukowcy byli zaniepokojeni poszukiwaniem urządzenia, które pozwoliłoby jak najprościej reprezentować liczby w komputerze.Pytanie zostało rozwiązane, gdy Claude Cenon zaproponował użycie binarnego systemu liczbowego. Jest znana od XVII wieku i wymaga urządzenia z 2 stabilnymi stanami odpowiadającymi logicznemu "1" i logicznemu "0". W tej chwili wiadomo było, że są obfici - od rdzenia, który można albo namagnesować, albo rozmagnetyzować, do tranzystora, który może być albo otwarty, albo zamknięty.


    Zaletami systemu dwójkowego w obliczeniach jest również prostota obliczeń, które można wykonać na liczbach reprezentowanych w rejestrze binarnym.

    W jaki sposób przekształcanie zwykłych informacji w formę odpowiednią do przetwarzania i przechowywania komputerów

    Komputerowy kod binarny jest technicznie realizowany przez brak lub obecność impulsów w mikroskopijnych elementach pamięci. Mogą to być: 1. Impulsy fotopowe. Powierzchnia dowolnego dysku optycznego (DVD, CD lub BluRay) składa się ze spirali utworzonej z małych kostek. Każda z nich jest jasna lub ciemna. Gdy dysk obraca się w napędzie, laser skupia się na spiralnej ścieżce. Jego odbicie pada na fotokomórkę. Ten ostatni w tym przypadku jest odbiorcą informacji. Lekkie obszary spirali odbijają światło i przekazują je do fotokomórki, ciemne, przeciwnie, pochłaniają światło. W rezultacie fotokomórka odbiera informacje zaszyfrowane w ścieżce dysku jako ciemne i jasne punkty. 2. Impulsy magnetyczne. Z ich pomocą zaszyfrowane informacje na twardym dysku, wewnątrz którego znajduje się szybka płyta. Jakaw przypadku dysków optycznych cała jego powierzchnia to spirala składająca się z sekwencji małych działek w liczbie kilku milionów. Każdy z nich reprezentuje element, który może przyjąć jeden z dwóch stanów: "namagnesowany" lub "nie namagnesowany". Tworzą kod binarny konkretnej informacji. "Klarowanie", w jakim stanie jest określony element, odbywa się za pomocą specjalnej głowicy, która porusza się po powierzchni płyty.
    3. Impulsy elektryczne. Pamięć RAM komputera to mikroukład składający się z milionów małych komórek "zebranych" z mikroskopijnych kondensatorów i tranzystorów. Każdy z nich może zawierać ładunek elektryczny lub być rozładowany. Kombinacje komórek pamięci, które są w jednym z tych dwóch możliwych stanów, tworzą kod binarny. We wszystkich innych urządzeniach opartych na układach pamięci, takich jak dyski flash, dyski SSD itp., Informacje są przechowywane dokładnie w ten sam sposób.

    Kodowanie tekstów

    Jak już wspomniano, jednym z rodzajów transformacji informacji do jej transmisji i przechowywania jest szyfrowanie. Służy do ochrony przed nieautoryzowanym dostępem. Początkowo do szyfrowania wraz z bardziej prymitywnymi używano następujących metod kodowania informacji:
  • Używanie kwadratowego Polibiusa, który jest tabelą, w której cały alfabet grecki jest wprowadzany w określonej kolejności. Każda litera wiadomości została zastąpiona przez liczbę cyfr, numer kolumny i linię.
  • Z pomocą napędu Albertyskłada się z dwóch koncentrycznych okręgów. Zostały oznaczone literami i cyframi. Układają się wzajemnie, obracając dyski.
  • Współczesny sposób kodowania informacji tekstowych w komputerze opiera się na podobnych zasadach. Aby to zaimplementować, każda litera alfabetu odpowiada pewnej liczbie całkowitej. Następnie jest tłumaczony na kod binarny. Osiem cyfr binarnych umożliwia kodowanie 256 różnych znaków. Są wystarczające, aby reprezentować wszystkie litery języka angielskiego i rosyjskiego, w tym małe, znaki arytmetyczne i znaki, a także niektóre powszechnie używane znaki specjalne.
    Obecnie działa system ASCII. Dla niej ustalono 2 tabele kodowania. Spośród nich, podstawa definiuje wartość od 0 do 127, a rozszerzona jest reprezentowana przez liczby od 128 do 255.

    Jak zakodować monochromatyczny obraz w komputerze.

    Każdy czarno-biały obraz wydrukowany na papierze, pod szkłem powiększającym, wygląda jak zestaw punktów, który nazywany jest rastrem. Współrzędne liniowe i jasność każdego z nich można wyrazić w liczbach całkowitych. Oznacza to, że do przycinania obrazu można użyć kodu binarnego. Powszechnie akceptowana w tej chwili jest reprezentacja monochromatycznych ilustracji w postaci kombinacji dużej liczby punktów z 256 odcieniami szarości. W przypadku numerycznego kodowania jasności każde z nich wymaga ośmiocyfrowej liczby binarnej.

    Prezentacja kolorowych obrazów

    Metoda kodowania informacji za pomocą liczb dla takich obrazów jest zaimplementowana nieco bardziej skomplikowana. W tym celumusisz wstępnie rozłożyć zdjęcia na 3 podstawowe kolory (zielony, czerwony i niebieski), ponieważ w wyniku ich zmieszania w pewnych proporcjach, możesz uzyskać dowolny odcień, który jest odbierany przez ludzkie oko. Ten sposób kodowania obrazu przy użyciu cyfr z użyciem 24 cyfr binarnych nazywa się RGB lub pełnym kolorem (True Color).
    Jeśli chodzi o poligrafię, stosuje się system CMYK. Opiera się on na założeniu, że każdy z głównych komponentów RGB może być dopasowany do koloru, uzupełniając go na biało. Są niebieskie, karmazynowe i żółte. Chociaż są one wystarczające, aby zmniejszyć koszty drukowania, dodaj czwarty składnik - czarny. Zatem, aby przedstawić grafikę w systemie CMYK, wymagane są 32 cyfry binarne, a sam tryb jest nazywany pełnokolorowym.

    Dźwięki

    Pytanie, czy istnieje sposób kodowania informacji za pomocą liczb, powinno być pozytywną odpowiedzią. Jednak w chwili obecnej takie metody nie są uważane za doskonałe. Należą do nich:
  • metoda FM. Opiera się on na rozkładaniu dowolnego złożonego dźwięku na sekwencję elementarnych sygnałów harmonicznych o różnych częstotliwościach, które można opisać za pomocą kodu.
  • Metoda fali tabeli. W złożonych tabelach przechowywane są próbki - próbki dźwięków dla różnych instrumentów muzycznych. Kody numeryczne wyrażają typ i numer modelu instrumentu, wysokość tonu, intensywność i czas trwania dźwięku itp.
  • Teraz wiesz, że jednym z nich jest kodowanie binarnenajczęstsze sposoby prezentacji informacji, które odegrały ogromną rolę w rozwoju technologii komputerowej.

    Powiązane publikacje