Encoding – dies … Zeichensysteme: Informationscodierung

Coding Informationen – ein unglaublich weites Feld des Wissens. Natürlich ist es direkt mit der Entwicklung der digitalen Technologie verknüpft. Viele moderne Schulen ist die beliebteste Thema – Codierung von Informationen. Heute werden wir die grundlegende Interpretation dieses Phänomens in Bezug auf verschiedene Aspekte von Computern lernen. Wir werden versuchen, die Frage zu beantworten: „Encoding – der Prozess, Verfahren, Werkzeug oder alle diese Dinge auf einmal“

Nullen und Einsen

Fast jede Art von Daten , die auf einem Computer – Bildschirm, eine oder andere Weise stellen einen Binärcode bestehend aus Nullen und Einsen dargestellt wird. Es ist die einfachste, „low-level“ Art und Weise Daten zu verschlüsseln, das der PC die Daten verarbeiten kann. Binär – Code ist universell: Es wird von allen verstanden, ohne Ausnahme, Computer (eigentlich das ist , warum es erstellt wurde – die Verwendung von Informationen in digitaler Form zu standardisieren).

Die Basiseinheit, die eine binäre Codierung verwendet – es ist ein bisschen (aus den Worten „binary digit“ – „zweistelliger“). Es ist gleich 0 oder 1. Im Allgemeinen einzeln die Bits in einer 8-Ziffernfolge nicht verwendet und in Kombination – Bytes. In jedem von ihnen kann somit bis zu 256 Kombinationen von Nullen und Einsen (2 bis 8. Leistung). Für erhebliche Mengen an Informationsaufzeichnung verwendet werden, in der Regel nicht isoliert Bytes, und der größere Wert – mit Präfixen „kilo“, „mega“ „giga“, „Tera“ usw., von denen jede 1000-mal größer als die vorherige ist .. .

Encoding Text

Die häufigste Art von digitalen Daten – ein Text. Wie wird Codierung es? Es ist einfach genug erklärbar Prozess. Die Buchstaben, Interpunktionszeichen, Zahlen oder Symbole können durch ein oder mehr Bytes codiert werden, das heißt, sieht der Computer sie als eine einzigartige Folge von Nullen und Einsen, und dann, in Übereinstimmung mit dem Erfassungsalgorithmus festgelegt wird angezeigt. Es gibt zwei große Weltstandard „Verschlüsselung“ Computertext – ASCII und UNICODE.

Das ASCII-System wird jedes Zeichen durch nur einen einzigen Byte kodiert. Das heißt, in dieser Norm können Sie „verschlüsseln“ auf 256 Zeichen – das ist mehr als genug, um die Symbole der Mehrheit der Welt Alphabete anzuzeigen. Natürlich sind alle bestehenden nationalen heute Brief System passt nicht in diese Ressource. Daher erstellt für jedes Alphabet seine eigene „Subsystem“ Verschlüsselung. Es wird kodieren Informationen unter Verwendung von Zeichensystemen, den nationalen Proben des Schreibens angepasst. Jedoch ist jedes dieser Systeme, die wiederum ist Teil eines globalen ASCII-Standard international angenommen.

Als Teil des ASCII-Systems, das ist die Ressource von 256 Zeichen in zwei Teile unterteilt ist. Die erste 128 – sind die Symbole für das englische Alphabet reserviert (a bis z), sowie Zahlen, Grundsatzzeichen und einige andere Zeichen. Die zweiten 128 Bytes sind reserviert, die ihrerseits nach dem nationalen Buchstabensystem. Dies ist das „Untersystem“ für die nicht-englischen Alphabete – Russisch, Hindi, Arabisch, Japanisch, Chinesisch und viele andere.

Jeder von ihnen ist in Form von separaten Codierung Tabellen dargestellt. Das heißt, kann es passieren, (und in der Regel kommt es vor), so dass die gleiche Sequenz von Bits wird für die verschiedenen Buchstaben und Symbole in zwei getrennten ‚nationalen‘ Tabellen verantwortlich. Außerdem wird durch die Besonderheiten der Entwicklung der IT-Bereich in verschiedenen Ländern, auch sind sie verschieden. Zum Beispiel für die russische Sprache der häufigsten zwei Codierungssysteme: Windows-1251 und KOI-8. Zuerst kam später (wie auch ihre eigene Melodie mit dem Betriebssystem), aber jetzt viele IT-Experten auf Prioritätsbasis verwendet. Daher ist der Computer garantiert werden kann, damit der russischen Text zu lesen, soll in der Lage sein, korrekt beiden Tabellen zu identifizieren. Aber in der Regel keine Probleme mit ihm (ggf. modernen PC-Betriebssystem).

Text Encoding Methoden verbessern die ganze Zeit. Zusätzlich zu „Single-Byte“ ASCII-System, das nur 256 Werte für die Zeichen verarbeiten kann, gibt es auch einen „Double-Byte“ das UNICODE-System. Es ist leicht zu berechnen, dass es für Textcodierung in einer Menge gleich 2 bis 16. Grad erlaubt, also 65000. 536. Darin wiederum haben die Ressourcen, um gleichzeitig praktisch alle bestehenden nationalen Alphabete der Welt zu kodieren. UNICODE zu verwenden ist nicht weniger verbreitet als die Einbeziehung des „klassischen“ ASCII-Standard.

Codierung Charts

Wir haben festgelegt, wie das „verschlüsselt“ Text und in diesem Fall sind die verwendeten Bytes. Wie ist der Fall mit digitalen Fotos und Bildern? Es ist auch ganz einfach. Auf die gleiche Weise, wie es mit dem Text geschieht, spielt die Hauptrolle bei der Codierung von Computergrafik alle das gleiche Bytes.

Das Verfahren der digitalen Bildverarbeitung ist im allgemeinen ähnlich zu den Mechanismen, durch die das TV läuft. Wenn wir uns auf dem TV-Bildschirm betrachten, besteht das Bild aus einer Vielzahl von einzelnen Pixeln, die zusammen eine erkennbare Form in einem Abstand Auge bilden. Fernseh Matrix (oder CRT-Projektor) des Senders empfängt die horizontalen und vertikalen Koordinaten jedes Punktes und das Bild allmählich aufbaut. Computergrafik-Prinzip Codierung funktioniert auf die gleiche Art und Weise. „Verschlüsselung“ Bytes von Bildern auf der Basis der Zuordnung jedes der Rasterpunkte Koordinaten (und die Farbe von jeder von ihnen) entspricht. Es einfachen Worten. Natürlich Codierung die Grafik – dieser Prozess viel komplizierter als im gleichen Text.

Verfahren jeweilige Referenzkoordinatenpunkte und die Farbparameter werden als „Bitmap“ bezeichnet. Ähnlich sind die Namen vieler Dateiformate der Computergrafik. Die Koordinaten von jedem der Pixel und ihre Farbe wird in einem oder mehreren Bytes aufgezeichnet. Was bestimmt die Zahl? Vor allem, wie viele Schattierungen der Farbe werden „verschlüsseln“. Ein Byte ist bekannt – ist 256 Werte. Wenn wir genügend Bilder für den Bau einer so großen Anzahl von Schattierungen haben – werden wir diese Ressource verwalten. Insbesondere kann in unserem Besitz 256 Graustufen sein. Und das wird genug sein, um fast jedes Schwarz-Weiß-Bilder zu codieren. Im Gegenzug ist die Farbbilder der Ressource nicht genug: das menschliche Auge, wie Sie wissen, ist in der Lage bis zu mehreren zehn Millionen von Farben zu unterscheiden, auf. Deshalb braucht „Notfall“ ist nicht mehr als 256 Werte, und in die Hunderttausende von mal mehr. Warum werden aktiviert Punkte nicht ein Byte zu kodieren, sondern mehrere: heute auf bestehende Standards, kann es 16 (kann 65 K 536 Farben „verschlüsselt“.) Oder 24 (777,000-16.000.000 216 Farbtönen.).

Im Gegensatz zu Text-Standards, ist die Vielfalt von denen vergleichbar mit der Anzahl der Sprachen der Welt, mit einer Zeichnung Dinge ein wenig einfacher. Die am häufigsten verwendeten Dateiformate (wie JPEG, PNG, BMP, GIF, und so weiter. D.) auf den meisten Computern im Allgemeinen gleich gut erkannt.

Es ist nichts kompliziert, um die Codierung zu verstehen , ist für einige Prinzipien durchgeführt grafischer Informationen. Grad 9 jede durchschnittliche russische Schule in der Regel Kurse in Informatik umfasst, in denen solche Technologien im Detail offenbart sind, ist sehr einfach und verständliche Sprache. Es gibt auch spezielle Trainingsprogramme für Erwachsene – sie sind die Organisation von Universitäten, Schulen oder auch die Schule.

Daher ist der moderne russische Mann in das Wissen um die Codes zu erhalten, die in Bezug auf Computergrafik praktische Bedeutung hat. Und wenn Sie sich mit dem Grundwissen vertraut machen möchten, können Sie die verfügbaren Schulungsmaterialien erhalten. Denen gehören zum Beispiel das Kapitel „Codierung der grafischen Informationen (9. Klasse Lehrbuch“ Informatik und ICT „Autor Ugrinovich ND).

Kodierung von Audiodaten

Computer regelmäßig für das Hören von Musik und anderen Audiodateien verwendet. So wie es der Fall mit Text und Grafiken, jeder Ton auf Ihrem PC – es ist alles das gleiche Bytes. Diese wiederum, „entschlüsselt“ Audiokarte und andere Chips und umgewandelt in hörbaren Ton. Das Prinzip hier ist etwa die gleiche wie im Fall der Schellackplatten. Sie bekannt sind, zu jedem Ton zu den mikroskopischen Nuten auf dem Kunststoff entspricht, die von dem Lesegerät erkannt wird, und dann zum Ausdruck gebracht. In dem Computer alle aussehen. Nur die Rillen eine Rolle Bytes in der Natur spielen, die, wie im Fall von Text und Bildern, die binäre Codierung ist.

Wenn im Fall des Computerbildelementpunktes Einheit vorsteht, wenn die Tonaufzeichnung sogenannte „zählen“. Es wird im Allgemeinen zwei Bytes vorgeschrieben, auf 65000 Erzeugung bis. 536 Mikroschwingungen Sound. Im Gegensatz jedoch zu, ist die Klangqualität zu verbessern, wie in der Konstruktion von Bildern erfolgt nicht durchgeführt Hinzufügen von zusätzlichen Bytes (es gibt, natürlich, und mehr als genug), und die Anzahl des „zählt“ zu erhöhen. Obwohl in einigen Audiosystemen Bytes wird weniger und mehr verwendet. Wenn die Audiocodierung durchgeführt wird, führt die Standard-Einheit eines Bytes „flux“ eine Sekunde. Mikrovibrationen d.h. verschlüsselt der 8. Verwendung. Zählungen pro Sekunde, wird offensichtlich als der Tonfolge von 44.000. „Counts“ codiert von geringerer Qualität sein.

Internationale Standardisierung von Audiodateien, sowie im Fall von Grafiken, ist gut entwickelt. Es gibt mehrere Standardformate von Audio-Medien – MP3, WAV, WMA, auf der ganzen Welt genossen.

Video Encoding

Eine Art „Hybridsystem“, bei dem der Ton mit der Verschlüsselungscodierung von Bildern kombiniert wird, in der Computer-Videos verwendet wird. Normalerweise Filme und Videoclips bestehen aus zwei Arten von Daten – ist selbst ein Ton und Video sehen. Als „verschlüsselt“, die erste Komponente haben wir oben gesagt. Der zweite ist ein wenig komplizierter. Die Prinzipien, die hier sind anders als eine grafische Codierung oben diskutiert enthält. Aber dank der Universalität des „Konzept“ von Bytes sind die Mechanismen durchaus verständlich ist und logisch.

Es sei daran erinnert, wie der Film zu konstruieren. Es ist nichts anderes als eine Reihe von einzelnen Frames (die in der Regel 24). Ganz genauso wie Computer Videos angeordnet. Jeder Rahmen – ist ein Bild. Darüber, wie ist es mit Hilfe von Bytes gebaut, haben wir oben identifiziert. Wiederum in dem Video-Bereich, so dass Bindung zwischen einem einzelnen Rahmen definiert. Eine Art von digitalem Ersatz für Film. Eine separate Einheit des Videostroms (dieselben Punkte für Bilder und Zählungen für Ton, wie in der „Film“ und Filmclips Format), wird der Rahmen betrachtet. Die letzte Sekunde, in Übereinstimmung mit akzeptierten Standards, sein kann, 25 oder 50.

Genau wie im Fall von Audio gibt es gemeinsame internationale Standards für Video – MP4, 3GP, AVI. Hersteller von Filmen und Werbespots versuchen Medienproben zu erzeugen, die mit einer größeren Anzahl von Computern kompatibel sind. Diese Dateiformate – gehören zu den beliebtesten, öffneten sie auf fast jedem modernen PC.

Datenkompression

Computer-Datenspeicherung auf einer Vielzahl von Medien durchgeführt – Platten, Flash-Laufwerke, usw. Wie wir oben gesagt haben, Bytes, in der Regel „überwuchert“ Präfixe „mega“, „Giga“, „Tera“, usw. In einigen Fällen …. codierten Wert Dateien sind, dass sie mit den Ressourcen stellen zur Verfügung kann nicht auf der Disc sein. Dann nutzen Sie die verschiedenen Arten von Datenkompressionstechniken. Sie sind in der Tat auch eine Codierung. Dies ist – eine andere mögliche Auslegung des Begriffs.

Es gibt zwei grundlegende Mechanismen für die Datenkompression. Auf dem ersten von ihnen ist in der Bitsequenz „verpackt“ Form geschrieben. Das heißt, kann der Computer nicht den Inhalt von Dateien lesen (spielt sie als Text, Bild oder Video), wenn Sie nicht durchführen, das Verfahren der „Auspackens“. Das Programm, das die Daten auf diese Weise komprimiert wird ein Datenlogger genannt. Wie es funktioniert, ist recht einfach. Archivierung von Daten als eine der beliebtesten Möglichkeiten, in denen die kodierende Information, Schulebene Computerstudien verpflichtend umzusetzen.

der Prozess der „Verschlüsselung“ in dem standardisierten Datei Bytes Wie wir wissen,. Nehmen Sie den ASCII-Standard. Um beispielsweise das Wort „Hallo“ zu verschlüsseln, müssen wir 6 Bytes, bezogen auf die Anzahl der Buchstaben. Das ist, wie viel Speicherplatz eine Datei mit diesem Text auf der Platte nehmen. Was passiert, wenn wir das Wort „hallo“ 100-mal in Folge schreiben? Nichts Besonderes – für das wir 600 Byte müssen jeweils die gleiche Menge an Speicherplatz. Wir können jedoch die Datenlogger verwendet werden, die eine Datei erstellen wird, die eine viel kleinere Anzahl von Bytes bedeutet, wird „verschlüsselt“ Team, die etwa wie folgt aussieht: „Hallo mit 100 multiplizieren“. Durch Zählen der Anzahl der Buchstaben in diesem Bericht zu dem Schluss gekommen, dass, um eine solche Datei zu erfassen, müssen wir nur 19 Bytes. Und die gleiche Menge an Speicherplatz. Wenn „Auspacken“ die Archivdatei ist eine „Entschlüsselung“, und der Text wird die Quelle Blick von dem „100 hallo.“ Somit kann durch ein spezielles Programm, das eine spezielle Codierung Mechanismus verwendet, können wir eine erhebliche Menge an Speicherplatz sparen.

Das oben beschriebene Verfahren ist vielseitig genug, um: egal, was die Zeichensysteme verwendet, die Codierungsinformation zum Zweck der Kompression ist immer möglich, durch die Datenarchivierung.

Was ist der zweite Mechanismus? Bis zu einem gewissen Grad ist es ähnlich wie im Datenlogger verwendet wird. Aber sein grundlegender Unterschied ist, dass die komprimierte Datei sehr gut einen Computer ohne „Extraktion“ Verfahren erscheinen könnte. Wie funktioniert dieser Mechanismus?

Wie wir einnimmt, in der ursprünglichen Form des Wortes „Hallo“ 6 Byte erinnern. Wir können jedoch auf den Trick gehen und schreiben Sie es wie folgt aus: „PRVT“. 4 Bytes veröffentlicht. Alles, was zu tun bleibt – ist der Computer zu „lehren“ im Prozess der Anzeige der Buchstaben-Datei, die wir gereinigt hinzuzufügen. Es muss gesagt werden, dass in der Praxis „Lernen“ Prozess zu organisieren und es nicht notwendig ist. Grundlegende Mechanismen der Erkennung der fehlenden Zeichen werden in den meisten modernen Software für den PC eingebaut. Das heißt, der Großteil der Dateien, mit denen wir jeden Tag, eine oder andere Weise wurden „verschlüsselt“ auf diesem Algorithmus beschäftigen.

Natürlich gibt es „Hybrid“ Codierungssystem Informationen, die die Datenkompression durchführen können, während beide der oben genannten Ansätze zu ermöglichen. Und sie sind wahrscheinlich in Bezug auf noch effektiver sein, Speicherplatz eingespart werden als einzeln.

Natürlich mit dem Wort „Hallo“ verwenden, stellten wir nur die Grundprinzipien der Datenkompressionsmechanismen aus. In Wirklichkeit sind sie viel komplizierter. Verschiedene Systeme der Codierung von Informationen können einen unglaublich komplexen Mechanismen der „Kompression“ Dateien bieten. Allerdings sehen wir, auf Kosten dessen, was getan werden kann, um Speicherplatz zu sparen, fast ohne auf den PC zu einer Verschlechterung der Qualität der Informationen zurückgreifen. Von besonderer Bedeutung ist es, die Rolle der Datenkompression, wenn Bilder, Audio und Video verwenden – diese Art von Daten über andere anspruchsvollen zu Plattenressourcen.

Was sind „Codes“?

Wie wir am Anfang gesagt, Codierung – ein komplexes Phänomen. mit den grundlegenden Prinzipien der Codierung von digitalen Daten auf Basis von Bytes behandelt haben, können wir einen anderen Bereich berühren. Es wird in leicht unterschiedlichen Werten bei der Verwendung von Computercodes verbunden. Hier unter dem „Code“ meinen wir nicht eine Folge von Einsen und Nullen, und die Sammlung von verschiedenen Buchstaben und Symbolen (die, wie wir bereits wissen, und so sind aus 0 und 1), die auf das Leben des modernen Menschen praktische Bedeutung hat.

der Code

Im Herzen von jedem Computer-Programm – Code. Es wird in verständlicher Sprache mit dem Computer geschrieben. PC, führt den Code zu entziffern bestimmte Befehle. Ein besonderes Merkmal eines Computerprogramm aus einer anderen Art von digitalen Daten, die in dem Code enthalten ist, es in der Lage ist zu „entschlüsseln“ selbst (der Benutzer braucht nur den Vorgang zu starten).

Ein weiteres Merkmal des Programms – in der relativen Flexibilität des Codes verwendet. Das heißt, gibt dem Computer die gleiche Arbeit einen Mann kann, eine große Menge von „Phrasen“ verwenden und wenn nötig – und in einer anderen Sprache.

Auszeichnungs Dokumente

Eine weitere praktische Bedeutung des Umfangs des Buchstaben-Code – die Erstellung und Formatierung von Dokumenten. In der Regel ist eine einfache Anzeige von Zeichen auf dem Bildschirm aus der Sicht der praktischen Bedeutung des PCS nicht ausreichend. In den meisten Fällen soll der Text mit einer bestimmten Schriftgröße und Farbe aufgebaut werden, durch zusätzliche Elemente begleitet werden (wie beispielsweise Tabellen). Alle diese Parameter werden vom Computer verstanden, sowie im Fall von Programmen auf bestimmte Sprachen eingestellt. PC, die Anerkennung des „Teams“, zeigt das Dokument genau so, wie der Benutzer es wünscht. Darüber hinaus kann der Text in der gleichen Art und Weise formatiert werden, so wie es mit den Programmen der Fall ist, verschiedene Sätze von „Phrasen“ können und sogar in verschiedenen Sprachen.

Allerdings gibt es einen grundlegenden Unterschied zwischen den Codes für Dokumente und Computerprogramme. Es besteht darin, dass erstere sich nicht in der Lage sind, zu entschlüsseln. Zum Öffnen von Dateien mit formatierten Text immer Software von Drittanbietern erforderlich.

Datenverschlüsselung

Eine weitere Interpretation des Begriffs „Code“, wie auf Computer angewendet – ist die Verschlüsselung. Oben haben wir dieses Wort als Synonym für den Begriff „Codierung“, und es ist zulässig, verwendet. Hier ist die Verschlüsselung meinen wir eine andere Art von Phänomen. Nämlich Codieren von digitalen Daten, um den Zugang zu ihnen von anderen Personen zu verbieten. Schutz von Computer-Dateien – die wichtigsten Aktivitäten im IT-Bereich. Dies ist tatsächlich eine getrennte wissenschaftliche Disziplin, um es auch einen Computer in der Schule enthält. Encoding – Dateien im Hinblick auf die Verhinderung von unbefugtem Zugriff – ist eine Aufgabe, deren Bedeutung für die Bürger der modernen Staaten in der Kindheit präsentiert wird.

Wie sind die Mechanismen , mit denen die Datenverschlüsselung? Das Prinzip ist so einfach und klar wie alle vorherigen, die wir betrachtet haben. Encoding – ein Prozess, der leicht erklärbar in Bezug auf den grundlegenden Prinzipien der Logik.

Angenommen, wir müssen die Botschaft vermitteln, „Ivanov, Petrov geht an die“ so, dass niemand es lesen konnte. Wir vertrauen dem Computer, um die Nachricht zu verschlüsseln und sehen das Ergebnis: „10-3-1-15-16-3-10-5-7-20-11-17-6-20-18-3-21“. Dieser Code ist natürlich, ist ganz einfach: jede Zahl mit der Anzahl der Buchstaben im Alphabet unserer Phrasen entspricht. „I“ steht auf dem 10. Platz, „B“ – 3 „A“ – auf 1 usw. Aber die moderne Computer-Codierungssystem kann die Daten verschlüsseln, so dass es bis zu dem unglaublich hart Schlüssel abholt …