Начало применения кодирования

Введение

Люди воспринимают внешнюю среду через свои органы чувств, то есть посредством зрения, слуха, обоняния, осязания, вкуса. Для правильной ориентации в окружающей действительности, человек старается запомнить эти данные, то есть сохранить информацию. Чтобы разрешить какие-то свои проблемы, люди, на основе анализа и обработки имеющейся информации, вырабатывают и принимают нужные решения. При общении с себе подобными, люди получают и отдают информацию. Человечество существует в информационном мире. Но одинаковая информация может иметь различные форматы представления (кодировки). Когда появились компьютеры, то появилась и потребность кодировать все информационные потоки, с которыми сталкиваются как отдельные люди, так и весь мир. Но применять кодирование информации люди стали гораздо раньше. Главные изобретения цивилизации людей, математика и письмо, это по сути системы кодировки числовых и речевых информационных данных. Как правило, нет информации как таковой, она всегда выражена в той или иной форме, то есть закодирована.1 Начало применения кодированияЛюди начали применять шифровки (кодирование) текста с момента появления первых засекреченных данных. Наиболее известны следующие способы кодирования, придуманные на разных ступенях развития общества: Криптографический способ или тайнопись – это изменение текста сообщения, которое делает его непонятным для людей, не знающих шифра. Азбука Сэмюеля Морзе или телеграфное кодирование, при котором каждый символ представляется набором точек и тире (коротких или длинных электрических импульсов). Способ сурдожестов или язык, применяемый плохо слышащими людьми, то есть язык на базе жестикуляций.Но если рассматривать более подробно исторические этапы кодирования, надо обратиться к истории Древней Греции. В Древней Греции был историк Полибий, живший во втором веке до нашей эры. Он предложил кодировать буквы греческого алфавита различными наборами факелов.Самым первым способом символьной шифровки считается метод Гая Юлия Цезаря, который жил в первом веке до нашей эры. Он основывается на методе замены букв сообщения, подлежащего шифрованию, на другие, отстоящие в алфавите от шифруемой буквы на определённое число элементов. При этом алфавит может считываться по замкнутому кругу. Например, если взять слово «байт», то при сдвиге на две буквы вперёд получится код «гвлф». Процесс декодирования выполняется в обратном порядке. В 1791 году учёный Клод Шапп предложил использовать оптический семафор-телеграф. В нём разные положения планки семафора кодировали буквы алфавита.Рисунок 1- Оптический семафор К Шаппа и его телеграфный алфавитЗатем уже в 1832-33 годах русским физиком П.Л. Шиллингом и профессорами Гёттингенского университета Вебером и Гауссом было предложено кодировать буквы движением электромагнитной стрелки. Это был электромагнитный телеграф. И уже затем, как развитие этой идеи, в 1837 году появился наиболее сегодня известный телеграфный аппарат Морзе. В1861году был разработан международный код для передачи оптических сообщений с помощью двух флажков в руках человека. Изобрёл его морской капитан Фредерик Марьят, используя набор корабельных сигналов.Рисунок 2- Морская азбука сигнальных флажков2 Дальнейшее развитие кодированияДальнейшим развитием коммуникаций и кодирования стал беспроволочный телефон и изобретение телевидения в 1935 году. Вскоре появились и электронные вычислительные машины, новые средства кодирования и связи двадцатого века. По сути, с этого началась новейшая эра информационного общества. Но вместе с необходимостью передачи информационных потоков, появилась и потребность сделать невозможным доступ к этой информации посторонних людей. Если вернуться назад в историю, то ещё в 1580 году Френсис Бэкон, так изложил основные необходимые моменты шифрования (кодирования) информации: Необходимо, чтобы шифр был достаточно прост в использовании. Шифрование должно быть надёжным и трудным для дешифрации посторонними. Шифровка должна быть скрытной и не подозрительной.Отцом теории информации принято считать Клода Шеннона, который, начав с углубленного изучения математической статистики, предоставил инженерам полное определение ёмкости коммуникационного канала. Его теория не рассматривает содержание передаваемого сообщения и не обращает особого внимания на процессы передачи информации, но старается оптимизировать процессы сжатия сообщения с небольшими потерями, что требует применения критерия точности. Задача перекодировки информации - как можно больше уменьшить первоначальный объём предоставленных данных. Цель таких усилий – оптимизация режимов эксплуатации устройств, предназначенных для хранения и передачи информации. Процесс сжатия бывает двух видов – с потерей данных и без. Первый вид задействован в компьютерах, которые обязаны обрабатывать разные данные одновременно. Второй вид сжатия применим к сохранению таких видов информации как фото, аудио и видео, поскольку эти виды данных способны сохранять свою информативную функцию, даже при значительных потерях. Теория информации создала задел, на базе которого была организована эффективная практика связи.3 СовременностьСегодня большинство компьютерных пользователей работает с текстовой информацией, состоящей из символов, то есть буквенной, цифровой, знаковой и другой информации. Обычно для кодирования одного символа используется информационное количество, которое равно одному байту, то есть восьми битам. С помощью формулы, связывающей число допустимых событий К, и информационный объём I, можно определить количество символов, которое возможно закодировать, предполагая, что допустимые события это символы.Смысл кодировки состоит в том, что всем символам ставится в соответствие бинарный код от 00000000 до 11111111, или десятичный код, который ему соответствует, от нуля до 256. На текущий момент для кодирования русского алфавита могут использоваться пять разных таблиц кодирования (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO).Следует отметить, что если текст закодирован с помощью одной из таблиц, то в других системах кодирования он будет отображён неправильно. Но, как правило, перекодировкой текстовых документов занимается не сам пользователь, а специализированные программы, называемые конверторами, встраиваемые в программные приложения.С начала 1997-го года все версии Microsoft Windows&Office стали поддерживать новый формат кодирования Unicode, в котором на кодирование каждого символа отводится по два байта, что позволяет кодировать не 256 символов, а уже 65536 разных знаков. Для определения числового кода символа, можно использовать кодовую таблицу.C появлением компьютеров возникла необходимость кодирования всех видов информации, с которыми имеет дело и отдельный человек, и человечество в целом. Пписьменность и арифметика – есть не что иное, как система кодирования речи и числовой информации. Информация никогда не появляется в чистом виде, она всегда как-то представлена, как-то закодирована.Основными атрибутами кодирования являются:Код – это набор знаков, упорядоченных в соответствии с определенными правилами того или иного языка, для передачи информации.Знак – это метка, предмет, которым обозначается что-нибудь (буква, цифра, отверстие). Знак вместе с его значением называют символом. Существует множество классификаций знаков.Язык – это сложная система символов, каждый из которых имеет определенное значение. Языковые символы, будучи общепринятыми и соответственно общепонятными в пределах данного сообщества, в процессе речи комбинируются друг с другом, порождая разнообразные по своему содержанию сообщения.Код, знак и язык позволяют передавать информацию в символическом виде, удобном для ее кодированияКомпьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму.3.1 Кодирование графической информацииГрафическая информация может быть представлена в двух форматах: Аналоговый формат Дискретный или числовой формат.Живописная картина, в которой цвет меняется плавно и непрерывно, является примером аналогового формата изображения, а графика, распечатанная на струйном принтере и состоящая из набора точек разных цветов, является примером дискретного формата. За счёт разделения графики, то есть её дискретизации, можно преобразовать графическую информацию из аналогового формата в дискретный. При этом выполняется кодировка, то есть назначение всем компонентам конкретной величины в кодовом формате. При кодировке изображения выполняется его дискретизация в пространстве. Аналогом этого процесса является формирование изображения из большого числа мелких цветных элементов, то есть мозаичный метод. Всё графическое изображение подразделяется на набор отдельных точек, где каждой точке присваивается код её цветовой окраски. Следует заметить, что качество кодировки зависит от следующих характеристик: Размер точек, на которые разбивается изображение. Число применяемых градаций цвета. Чем более маленький используется размер точки, тем точнее будет передача изображения, то есть повышается качество кодировки. А также, чем больше применяется цветовых оттенков, то есть разных цветов отдельной точки, тем более информативной является каждая точка, что также повышает качество кодировки. Формирование и сохранение информационных объектов графики может быть выполнено в следующих форматах: Векторный формат. Фрактальный или растровый формат. Отдельно стоит трёхмерная или 3D графика, где соединяются оба метода реализации графики. Она занимается изучением методик и способов формирования объёмных моделей объектов в виртуальных режимах отображения. Для каждого типа формирования графических изображений применяются свои методы кодировки графической информации. Растровый формат изображения предполагает его разбиение на набор точек. Качество формирования рисунка напрямую связано с количеством точек и их габаритами. После окончания разделения рисунка на точки, начинается кодирование цвета всех точек в направлении с левого верхнего угла построчно слева направо. Каждая точка из набора разбиения изображения называется пикселем. Занимаемый в памяти объём растрового изображения вычисляется путём умножения числа пикселей на объём информации, связанный с одной точкой, который в свою очередь имеет зависимость от цветопередачи. Качество графического изображения зависит также от разрешающей способности монитора. Чем эта способность выше, то есть, чем больше число строчек в растре и точек в строке, тем более качественным будет изображение. Векторным изображением является графический объект, который состоит из маленьких элементарных отрезков прямых и различных дуг. Основным компонентом изображения считается линия. Как и все объекты, она имеет определённые свойства, такие как форма (прямая, кривая), толщина, цвет, начертание (пунктир, сплошная линия). Если линия замкнута, то она имеет свойство заполнения, то есть или определённым цветом, или другими объектами. Все другие объекты векторной графики формируются из линейного набора. Информационные данные, которые содержат векторное изображение, подвергаются кодированию, аналогично обычным символам.

Заключение

Наиболее распространённым видом представления данных является кодирование в двоичном формате. Оно применяется в электронных вычислительных машинах и многих других устройствах, основой которых являются процессоры.Кодирование по принципу Бэкона заключалось в использовании сочетания зашифрованного текстового сообщения с дезинформирующими символами, которыми были нули. То есть, двузначное шифрование применялось гораздо раньше появления электронных вычислительных машин.В 1948 году Клод Шеннон сформулировал теорию информации, что стало новым импульсом в развитии принципов кодирования. Мысли, приведённые им в работе «Математическая теория связи», стали теоретической базой анализа, транслирования и сохранения информационных данных. Итогом его научной работы стало создание и развитие устойчивых к помехам способов кодирования и возможности простого декодирования информации.Современное компьютерное оборудование способно перерабатывать различные виды информации, такие как, текст, графика, звук и изображение в видео формате. Данные виды представляются в компьютере в бинарной системе кодирования, то есть при помощи алфавита, имеющего всего два символа, а именно нуль и единица. Это обстоятельство объясняется тем, что представление данных в формате набора электронных импульсных сигналов является очень удобным. Причём отсутствие импульса означает символ нуль, а наличие импульса означает символ единица. Такую систему кодирования называют бинарной или двоичной, а логический набор нулей и единиц является машинным языком. Любая цифра бинарного машинного кода обладает количеством информационных данных, которое равняется одному биту.

Список использованных источников

История кодирования информации [Электронный ресурс] URL: https://spravochnick.ru/informacionnye_tehnologii/istoriya_kodirovaniya_informacii/ (дата обращения:28.04.22)Теория информации [Электронный ресурс] URL: http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.files/Inf12.pdf (дата обращения:28.04.22)Современные способы кодирования информации в вычислительной технике [Электронный ресурс] URL: https://spravochnick.ru/informatika/sovremennye_sposoby_kodirovaniya_informacii_v_vychislitelnoy_tehnike/ (дата обращения:28.04.22)Практическое применение кодирования информации [Электронный ресурс] URL: https://urok.1sept.ru/articles/573901?ysclid=l2kbjiffn8 (дата обращения:28.04.22)