Кодирование информации

Кодирование – обработка информации
Три способа кодирования текста
Кодирование символьной информации в ЭВМ
Кодирование числовой информации в ЭВМ
Представление графической информации в ЭВМ
Представление звука в ЭВМ

Кодирование информации – это преобразование информации в символьную форму, удобную для хранения, передачи и обработки. Обратное преобразование называется Декодированием.

сокращение записи;
засекречивание (шифровка) информации;
удобства обработки (например, в компьютере вся информация кодируется двоичными кодами);
удобства передачи информации (например, Азбука Морзе)

Азбука МОРЗЕ

А -

Л -

Б -

Ц - -

В - -

Ч - - -

Г - -

Н -

Ш - - - -

О - - -

Д -

Щ - - -

П - -

Ж -

Р -

Ъ - - -

Ы - - -

З - -

Ь - -

Э -

У -

Й - - -

Ю - -

Ф -

К - -

Я - -

Графический – с помощью специальных рисунков и символов;
Числовой – с помощью чисел;
Символьный – с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст.

Числовой способ кодирования

Пример 2. Зашифрованная пословица.

Чтобы рубить дрова нужен

а чтобы полить огород –

Рыбаки сделали во льду

и стали ловить рыбу.

Самый колючий зверь в лесу – это

А теперь прочитайте пословицу:

3, 7, 2, 7, 8, 9, 11

1, 2, 3, 4, 5, 1, 6

9, 4, 7, 4, 13, 12, 14

КОПЕЙКА РУБЛЬ БЕРЕЖЁТ

Пример 3. Можно каждую букву заменить её порядковым номером в алфавите: Зашифруйте фразу: Я УМЕЮ КОДИРОВАТЬ ИНФОРМАЦИЮ.

33211463212165101816312030

1015221618141241032

Пример 4. Дана кодировочная таблица(первая цифра кода – номер строки, вторая – номер столбца): С помощью этой кодировочной таблицы: а) зашифруйте фразу: Я_УМЕЮ_РАБОТАТЬ_С_ИНФОРМАЦИЕЙ!_А_ТЫ? б) расшифруйте текст:

а) 34352113053335

1700011520002031351835

10142215171300241005454335

б) ЧТО?_ГДЕ?_КОГДА?

Символьный способ кодирования А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я Пример 5. Шифр «Цезаря» Этот шифр реализует следующие преобразование текста: каждая буква исходного текста заменяется третьей после неё буквой в алфавите, который считается написанным по кругу. Используя этот шифр: - зашифруйте слова: ИНФОРМАЦИЯ, КОМПЬЮТЕР, ЧЕЛОВЕК. - расшифруйте слово НУЛТХСЁУГЧЛВ.

Шифр «Перестановки».

Кодирование осуществляется перестановкой букв в слове по одному и тому же общему правилу.

Восстановите слова и определите правило перестановки:

ИНФОРМАЦИЯ – ЛРЧСУПГЩЛВ

КОМПЬЮТЕР – НСПТЯБХЗУ

ЧЕЛОВЕК - ЪЗОСЕЗН

НУЛТХСЁУГЧЛВ - КРИПТОГРАФИЯ

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИМВОЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ

«Текстовая информация»=«Символьная информация»

Текст – любая последовательность символов.

Символьный алфавит компьютера – множество символов, используемых на ЭВМ для внешнего представления текстов

(буквы латинского и русского алфавитов, десятичные цифры, знаки препинания, специальные символы % , &, $, # , @ и др.)

Символьная информация внутри компьютера кодируется двоичными числами (двоичный алфавит - 0 и 1)

Последовательностью из одного знака можно закодировать всего две буквы:

0 – А

Последовательностью из двух знаков можно закодировать четыре буквы:

00 – А

01 – Б

10 – В

11 – Г

Трехзнаковой последовательностью можно закодировать уже восемь букв:

000 – А

001 – Б

010 – В

011 – Г

100 – Д

101 – Е

110 – Ж

111 – З

ДЕДВЕЗЕЖА – 100 101 100 010 101 111 101 110 000

ГДЕВАЗА

………………………… ..

Семизначной последовательностью можно закодировать 2 7 = 128 символов.

Этого хватает, чтобы закодировать сообщение на хорошем русском языке.

Именно таков отечественный код КОИ-7

(Код Обмена Информацией)

Появление одного знака 0 или 1 в последовательности будем называть словом БИТ (от английского BI nary digi T – двоичная цифра)

Используя восьмибитный код можно закодировать 2 8 = 256 символов. Символьный алфавит компьютера состоит именно из 256 символов.

Восьмибитный код называется ASCII (A merican S tandard C ode for I nformation I ntercherge – Американский Стандартный Код Обмена Информацией)

Благодаря восьмибитному кодированию можно использовать в тексте и прописные и строчные буквы как русского так и латинского алфавитов, знаки препинания, цифры и специальные символы &, $, #, @, % и др.

Существует 256 всевозможных 8-разрядных комбинаций, составленных из 0 и 1:

от 00000000 до 11111111 , которые представлены в таблице кодировок.

Таблица кодировок – это стандарт, ставящий в соответствие каждому символу алфавита свой порядковый номер от 0 до 255, двоичный код символа – это его порядковый номер в двоичной системе счисления.

Т.е. таблица кодировок устанавливает связь между

внешним символьным алфавитом компьютера

и внутренним двоичным представлением .

S 42 h 00111101 00101000 105 01010010 01101000 106 00101001 ? 00111110 01010011 * i T 64 85 43 + 00111111 @ 65 44 j 86 01010100 01101001 107 U 00101010 01101010 A 108 , 01000000 k 45 87 00101011 01010101 66 V 88 01000001 01101011 46 l - 67 109 W 01010110 B 00101100 01101100 89 . C 00101101 01000010 68 47 X 01010111 m 110 01000011 00101110 69 111 D 01011000 48 n 01101101 90 Y / 01101110 E o 01000100 01011001 112 49 70 91 0 00101111 Z 1 113 01000101 p F 92 01101111 50 01011010 71 [ 00110000 01000110 q 93 2 51 01110000 G \ 72 00110001 01011011 114 94 3 01110001 H 73 00110010 52 01000111 115 01011100 r ] I 01011101 00110011 01110010 74 s 53 4 01001000 116 ^ 95 J 01001001 t 54 5 117 01011110 75 96 01110011 00110100 _ 118 6 01001010 K u 97 01110100 55 ` 00110101 76 01011111 v 98 01001011 7 01110101 a 00110110 77 01100000 119 L 01110110 99 01001100 M b 78 01100001 00110111 120 w 01001101 79 N c 01110111 100 x 121 01100010 O 01111000 01100011 101 01001110 y 122 d z 01001111 102 01111001 123 e 01100100 { 01111010 103 01100101 f 124 01111011 01100110 g 125 | 01100111 } 01111100 126 127 01111101 ~ 01111110 . 01111111" width="640"

Таблица стандартной части кода ASCII

Таблица альтернативной части кода ASCII

UNICODE – новый международный стандарт символьного кодирования.

Это 16-битное кодирование, т.е. на каждый символ отводится 16 бит (2 байта) памяти.

Сколько символов можно закодировать, используя UNICODE ?

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЛОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Числа в памяти ЭВМ хранятся в двух форматах:

формат с фиксированной точкой (целые числа);
формат с плавающей точкой (десятичные дроби).

Под точкой понимается знак разделения целой и дробной части числа.

Чтобы получить внутреннее представление целого положительного числа N в формате с фиксированной точкой нужно:

Перевести число N в двоичную систему счисления;
Полученный результат дополнить слева незначащими нулями до 16 разрядов.

Пример 7. Получить внутреннее представление числа N =1607

Для записи внутреннего представления целого отрицательного числа (- N) нужно:

Получить внутреннее представление положительного числа N;
Получить обратный код этого числа заменой 0 на 1 и 1 на 0 ;
К полученному числу прибавить 1.

Пример 8. Определим по этим правилам внутреннее представление числа –1607.

1607 10 = 11001000111 2

Внутреннее представление этого числа в машинном слове будет следующим:

0000 0110 0100 0111

в сжатой шестнадцатеричной форме этот код запишется так: 0647

1607 10 = 11001000111 2

0000 0110 0100 0111

1111 1001 1011 1000

____________________________________________________

1111 1001 1011 1001

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Существует два подхода к решению проблемы представления изображения на компьютере:

РАСТРОВЫЙ подход предполагает разбиение изображения на маленькие одноцветные элементы – видеопиксели, которые, сливаясь, дают общую картинку.

ВЕКТОРНЫЙ подход разбивает всякое изображение на геометрические элементы: отрезки прямой, эллиптические дуги, фрагменты прямоугольников, окружностей и пр. При таком подходе видеоинформация – это математическое описание перечисленных элементов в системе координат, связанной с экраном монитора.

Растровый подход универсальный, т.е. он применим всегда, независимо от характера изображения. На современных ПК используется только растровые дисплеи, работающие по принципу построчной развертки изображения.

Все разнообразие цветов, которое мы видим на экране компьютера достигается смешиванием всего лишь трёх основных цветов: красного, зеленого и синего, так называемая RGB -цветовая модель (Red, Green, Blue). Любой другой цвет характеризуется тем, какая в нем доля красного, зеленого и синего цветов

Восьмицветная палитра Пример 9. Смешиванием каких цветов получается розовый цвет? Пример 10. Известно, что коричневый цвет получается смешиванием красного и зеленого цветов. Какой код у коричневого цвета?

Цвет

Коричневый

Шестнадцатицветная палитра кодируется 4 битами по принципу «ИКЗС» , где И – бит интенсивности, дополнительный бит, управляющий яркостью цвета.

Это те же 8 цветов, но имеющие два уровня яркости.

Например, если в 8-цветной палитре код 100 обозначает красный цвет, то в 16-цветной палитре:

0100 – красный, 1100 – ярко красный цвет;

0110 – коричневый, 1110 – ярко-коричневый

Палитры большего размера получаются путем раздельного управления интенсивностью каждого из трёх базовых цветов. Для этого в коде цвета под каждый базовый цвет цвет выделяется более одного бита.

Например, структура восьмибтного кода для палитры из 256 цветов такая: «КККЗЗЗСС»

Связь между разрядностью кода цвета – b

и количеством цветов – К (размером палитры)

выражается формулой К=2 b .

Разрядность кода цвета – b принято называть

битовой глубиной цвета.

Так называемая естественная палитра цветов получается при b =24 , для такой битовой глубины палитра включает более 16 миллионов цветов (2 24 = 16 777 216)

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗВУКА

Основной принцип кодирования звука, как и кодирование изображения, выражается словом «дискретизация»

Физическая природа звука – это колебания в определенном диапазоне частот, передаваемые звуковой волной через воздух (или другую упругую среду)

Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера

Звуковая волна

МИКРОФОН

Переменный электрический ток

АУДИОАДАПТЕР

ПАМЯТЬ ЭВМ

Двоичный код

Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти компьютера

ПАМЯТЬ ЭВМ

Двоичный код

АУДИОАДАПТЕР

Электрический сигнал

АКУСТИЧЕСКАЯ

СИСТЕМА

Звуковая волна

АУДИОАДАПТЕР (Звуковая плата) – специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при выводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука.

В процессе записи звука аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины. Затем двоичный код из регистра переписывается в оперативную память компьютера.

Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера:

частотой дискретизации и разрядностью.

Частота дискретизации – это количество измерений входного сигнала за 1 секунду. Частота измеряется в Герцах (Гц).

Одно измерение за 1 секунду соответствует частоте 1Гц. 1000 измерений за 1 секунду – 1 килогерц (1кГц). Характерные дискретизации аудиоадаптеров: 11кГц, 22 кГц, 44,1 кГц и др.

Разрядность регистра – число бит в регистре аудиоадаптера. Разрядность определяет точность измерения входного сигнала. Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в двоичное число и обратно.

«Знаковые системы кодирование информации» - Вкусовые. Двоичная знаковая система. Каковы должны быть свойства информации, представленные в форме знаний? Звонок на урок. Каковы должны быть свойства информации, представленные средствами массовой информации? Каковы должны быть свойства информации, представленной в форме сообщений? Тема урока. Повторение.

«Научно-техническая информация» - Консультационно-внедренческая фирма в области международной стандартизации и сертификации «ИНТЕРСТАНДАРТ» - http://www.interstandard.ru/. Государственная система научной и технической информации (ГСНТИ). На английском языке выходят сборники рефератов по 10 тематическим сериям. ИНИОН РАН издает: АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОБЗОРЫ.

«Число и кодирование информации» - Азбука Морзе. Компьютер Клавиатура Таблица График. Графический. - С помощью рисунков или значков. Команды 1 2. Также существует память отдельного человека и память человечества. Подготовительный этап. Дсбхйл. Текст. (С указанием кода населённого пункта). Цифра. Убвмйчб. Как человек хранит информацию?

«Кодирование звуковой информации» - Опорные термины по теме «Двоичное кодирование звука». Звуковая карта. Некоторые значения уровней шума. Измеряется в Па (Паскалях). Из-за широкого диапазона амплитуд чаще используется логарифмическая шкала децибелов (дБ): Измеряется в Гц. 1Гц = 1 колебание/сек Человек воспринимает звуки в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц.

«Кодирование информации» - Азбука Морзе. Длина кода всех символов одинаковая и равна пяти. Методами шифрования занимается наука под названием криптография. Декодирование – преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную человеку. Закодируйте сообщение «информатика» с помощью кода Морзе. Используя же алфавит арабской десятичной системы счисления, пишем «35».

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Кодирование информации. Двоичное кодирование информации. Представление числовой информации с помощью систем счисления.

Языки Естественные: русский, английский, китайский Формальные: системы счисления, язык алгебры, языки программирования

Определение: Представление информации может осуществляться с помощью языков, которые являются знаковыми системами. Каждая знаковая система строится на основе определенного алфавита и правил выполнения операций над знаками.

Определение: Кодирование – это операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группу знаков другой знаковой системы. Декодирования – это обратный процесс.

1 знаковая система 2 знаковая система О ▲ Л ☼ М К □ Что здесь зашифровано? ▲ ☼ ▲ □ ▲ Пример 1.

Приведите примеры кодирования и декодирования

Двоичное кодирование. Информация в компьютере представлена в двоичном коде, алфавит которого состоит из двух цифр 0 и 1. Каждая цифра машинного двоичного кода несет количество информации в 1 бит.

Это знаковая система, в которой числа записываются по определенным правилам с помощью символов некоторого алфавита, называемых цифрами. Системы счисления:

Системы счисления Позиционные Непозиционные

Непозиционная система счисления: Значение цифры не зависит от ее положения в числе

Римская непозиционная система: I(1), V(5), X(10), L(50), C(100), D(500), M(1000). XXX = 30 MCDXXXIV = ?

Позиционная система счисления: Значение цифры зависит от ее положения. Основание системы равно количеству цифр в ее алфавите.

Системы счисления Алфавит Двоичная 0, 1 Восьмеричная 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Десятичная 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Шестнадцатеричная 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А(10), В(11), С(12), D(13), E(14), F(15)

Десятичная система счисления: 555 5 единиц 5 десятков 5 сотен 555=5*10 2 +5*10 1 +5*10 0 555,5=5*10 2 +5*10 1 +5*10 0 +5*10 -1 А 10 =а n-1 *10 n-1 +…+a 0 *10 0 +a -1 *10 -1 +…

Двоичная система счисления: Числа в двоичной системе записываются в виде суммы степеней с основанием 2 с коэффициентами, в качестве которых выступают цифры о или 1. Например, A 2 =1*2 2 +0*2 1 +1*2 0 +0*2 -1 +1*2 -2 A 2 =101,01 2 A 2 =a n-1 *2 n-1 +…+a 0 *2 0 +a -1 *2 -1 +…

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Информация. Кодирование информации. Представление чисел с плавающей запятой.

Конспект урока профильного 10 класса. По типу относится к занятию изучения и первичного закрепления новых знаний и способов деятельности....

Кодирование информации. Числовая информация. 2 класс

Презентация к уроку "Числовая информация" по учебнику Матвеевой Н.В. 2 класс. Презентация также содержит тест для самопроверки знаний учащихся по теме "Кодирование информации"....

Прослушайте и запомните!

Для чего и как кодируют информацию?

КОДИРОВАНИЕ ЗАРОДИЛОСЬ В ДАВНИЕ ВРЕМЕНА И ИСПОЛЬЗОВАЛОСЬ КАК ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В СИМВОЛИЧЕСКОМ ВИДЕ, ТАК И ДЛЯ ШИФРОВАНИЯ СООБЩЕНИЙ И ТАЙНОПИСИ.

Сигналы светофора и дорожные знаки – это тоже закодированная информация.

Мы её обрабатываем, а затем принимаем решение – переходить нам улицу или подождать зелёного сигнала светофора.

Кодирование - процесс представления информации в виде кода.

Код - набор условных обозначений для представления информации.

Для представления информации могут использоваться разные коды и, соответственно, надо знать определенные правила - законы записи этих кодов, т.е. уметь кодировать.

При кодировании мы должны договориться о том, как понимать те или иные обозначения. То есть договориться о виде представления информации.

Люди выработали множество

форм представления информации.

К ним относятся: разговорные языки, язык мимики и жестов, язык рисунков и чертежей, научные языки, языки искусства, специальные языки.

Зачем люди кодируют информацию?

Способ кодирования информации зависит от цели , ради которой осуществляется кодирование.

Например:

Сокращение записи.

СОШ – средняя общеобразовательная школа;

ОБЖ – основы безопасности

жизнедеятельности;

МХК – мировая художественная культура.

Засекречивание (шифровка)

информации. Чтобы скрыть её от других (все случаи шифров и тайнописи)

Например, как передать информацию по телеграфу? Букву в электрический провод никак не затолкнуть, значит, надо представить эту букву так, чтобы её удобно было передать с помощью электрического тока.

Способы кодирования информации

Кодировать информацию можно различными способами: устно, письменно, жестами или сигналами любой другой природы.

графический – с помощью рисунков и значков;

числовой – с помощью чисел;

символьный – с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст.

Полный набор символов (знаков), используемый для кодирования текста, называется алфавитом или азбукой .

Знаки, входящие в алфавит могут быть знакомыми нам буквами, цифрами, символами (например, нотами), более сложными изображениями (дорожными знаками) и т.д.

Чтобы правильно закодировать информацию, необходимо составить таблицу соответствий.

В ней каждому знаку одной знаковой системы (например, русского алфавита) сопоставляется знак какой-то другой системы (например, алфавит человечков).

По мере развития техники появились разные способы кодирования информации. Во второй половине XIX века американский изобретатель Сэмюэль Морзе изобрёл удивительный код, который служит человечеству до сих пор.

Азбука Морзе – это код с переменной длиной. Для кодирования одного символа используется от 1 до 6 знаков.

Алфавит состоит всего из 3 знаков :

Точка - короткий сигнал (импульс),
Тире - длинный сигнал (импульс),
Пауза - отсутствие сигнала (импульса). Она ставится между буквами и словами.

Рассмотрим работу телеграфа с помощью Азбуки Морзе .

Так выглядит аппарат Морзе.

За ним циферблат, показывающий длину импульса.

Справа ключ, который замыкает электрическую цепь.

Слева электромагнит и записывающее устройство. Из него выходит лента, на которой отпечатываются точки и тире.

Своя система существует и в вычислительной технике – она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1 . Эти знаки называют двоичными цифрами.

Подробнее о двоичном кодирование вы узнаете в старших классах.

В повседневной жизни мы сталкиваемся с расшифровыванием различной информации, замаскированной в виде задач, загадок, ребусов и т.д.

Декодирование – процесс обратный кодированию.

Декодирование информации – это преобразование закодированной в виде условных обозначений (или сигналов) информации в привычную для нас форму представления информации.

Древнейшая надпись

Берестяные преданья

Новгородские редкости доказывают, что наши предки прекрасно умели писать и читать

Людота Коваль древнейшая и

пока единственная из сохранившихся

русских надписей сделанных на оружии и металле вообще

Древнейшая египетская надпись

Различные способы декодирования информации позволяют разведчикам расшифровывать тайные послания. Об этом написано много книг и снято множество фильмов.

В одной из своих книг великий сыщик разгадывает тайну забавных рисунков