Реферат на тему: Кодирование информации

Оглавление:

У вас нет времени на реферат или вам не удаётся написать реферат? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!

В статье «Как научиться правильно писать реферат», я написала о правилах и советах написания лучших рефератов, прочитайте пожалуйста.

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

Введение

Цель реферата: — Изучить теоретические аспекты применения систем информационного кодирования.

Цели реферата:

чтобы проверить и изучить все возможности кодирования информации.
Определить различные способы представления информации.
чтобы сделать выводы.

В диссертации рассматривались четыре вида кодирования информации, а именно: кодирование символьной (текстовой) информации, цифровой информации, графической информации, звуковой и видеоинформации. Цель и задачи, определенные в статье, выполняются. компьютерное кодирование информации

Тема моего эссе весьма актуальна. Она определяет необходимость рассмотрения вопросов, связанных с кодированием информации, с учетом ее большого практического значения.

Для любой операции с информацией (даже такой простой, как сохранение) она должна быть как-то представлена (записана, зафиксирована). Эта процедура имеет специальное название — кодирование информации.

В этом эссе используется литература прошлых лет, но информация, которая в нем содержится, была очень полезна для меня.

Кодирование информации — это процесс формирования конкретного представления информации. В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой форме, более подходящей для хранения, передачи или обработки. Компьютер может обрабатывать только ту информацию, которая доступна в цифровом виде. Вся остальная информация (звуки, изображения, показания приборов и т.д.), обрабатываемая компьютером, должна быть преобразована в цифровую форму. Например, чтобы преобразовать музыкальный звук в числовую форму, можно измерить интенсивность звука на определенных частотах через короткие промежутки времени и отобразить результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью компьютерных программ можно преобразовывать полученную информацию, например, для «наложения» звуков из разных источников.

Основные термины и определения

Информационное кодирование — процесс преобразования сигнала из непосредственно используемой формы информации в форму, которая может быть передана, сохранена или автоматически обработана (цифровое кодирование, аналоговое кодирование, табличная конфигурация, цифровое кодирование). Процесс преобразования сообщения в комбинацию символов в соответствии с кодом называется кодированием, процесс восстановления сообщения из комбинации символов называется декодированием.

Информация должна быть представлена в какой-то форме, т.е. в зашифрованном виде. Для представления дискретной информации используется определенный алфавит. Однако четкого соответствия между информацией и алфавитом нет. Другими словами, одна и та же информация может быть представлена разными алфавитами. Из-за этой возможности возникает проблема перехода с одного алфавита на другой, и такое преобразование не должно приводить к потере информации.

Алфавит, с помощью которого информация представляется до преобразования, называется первичным; алфавит конечного представления называется вторичным.

Код — правило, описывающее соответствие символов или их комбинаций в одном алфавите с символами или их комбинациями в другом алфавите; — символы вторичного алфавита, используемые для представления символов или их комбинаций в первичном алфавите Код — набор символов (символов) и система специальных правил, по которым информация может быть представлена (закодирована) в виде набора таких символов для передачи, обработки и хранения. Окончательная последовательность символов кода называется словом. Буквы, цифры, цифры, символы и их комбинации чаще всего используются для кодирования информации. Код — это набор символов, которым приписывается определенный смысл. Код — это набор символов, содержащий конечное количество символов: буквы алфавита, числа, знаки препинания, знаки математических операций и др.

Кодирование — операция, позволяющая отличить символы или группы символов в одном коде от символов или групп символов в другом коде.

Кодирование информации — процесс формирования конкретного представления информации. В узком смысле термин «кодирование» означает переход от одной формы представления информации к другой, которая более пригодна для хранения, передачи или обработки.

Кодирование информации — процесс преобразования сигналов или символов одной системы знаков в символы другой системы знаков для использования, хранения, передачи или обработки.

Шифрование — это форма кодирования.

Шифр (Cipher) — код, значение и правила, использование которых известно ограниченному количеству людей. Кодирование предшествует передаче и хранению информации. В этом случае хранение связано с фиксацией любого состояния носителя информации, а передача — с изменением состояния с течением времени (т.е. процесса). Эти состояния или сигналы называются элементарными сигналами — именно их совокупность образует вторичный алфавит.

Кодировщик — программист, специализирующийся на кодировании — написании исходных текстов в соответствии с заданными спецификациями.

Энкодер — один из двух компонентов кодека (пары кодер-декодер).

Декодер — специальная ссылка, которая преобразует информацию из внешнего вида в вид, используемый внутри узла. В программном обеспечении: программный модуль или независимое приложение, которое преобразует файл или поток информации из внешнего вида в вид, поддерживаемый другим программным обеспечением.

Кодирование и декодирование

В канале связи сообщение, состоящее из символов (букв) одного алфавита, может быть преобразовано в сообщение, состоящее из символов (букв) другого алфавита. Правило, описывающее уникальное соответствие букв алфавита в этом преобразовании, называется кодом. Фактическая процедура преобразования сообщения называется перекодированием. Такое преобразование сообщения может быть осуществлено при получении сообщения от источника в канал связи (кодирование) и при получении сообщения получателем (декодирование). Устройства, обеспечивающие кодирование и декодирование, называются кодерами или декодерами.

Кодирование сигнала

Кодирование сигнала — это его представление в определенной форме, подходящей для последующего использования сигнала, т.е. это правило, описывающее представление набора символов в другом наборе символов. Затем отображаемый набор символов называется исходным алфавитом, а набор символов, который будет использоваться для отображения, называется алфавитом кода или алфавитом для кодирования. В этом случае кодированию подлежат как отдельные символы исходного алфавита, так и их комбинации. Аналогичным образом, для формирования кодов используются как отдельные символы алфавита кода, так и их комбинации. Например, существует таблица соответствия между натуральными числами трех вычислительных систем.

Эту таблицу можно рассматривать как правило, описывающую представление набора символов десятичной системы счисления в двоичной и шестнадцатеричной системах. Затем начальный алфавит — десятичные цифры от 0 до 9, а алфавиты кодов — 0 и 1 для двоичной системы; цифры от 0 до 9 и символы {A, B, C, D, E, F} для шестнадцатеричной системы. Кодовая комбинация (код) — это набор символов кода, используемый для кодирования символа (или комбинации символов) исходного алфавита. В этом случае кодовая комбинация может содержать один символ алфавита кода. Исходный символ — это символ (или комбинация символов) исходного алфавита, которому соответствует кодовая комбинация. Например, поскольку 8 = 10002 и 8 — исходный символ, 1000 — кодовая комбинация или код для числа 8.

В то же время, 8 — исходный символ. Комбинация кодовых комбинаций называется кодом. Соотношение символов (или комбинаций символов, если отдельные символы не закодированы) исходного алфавита и их кодовых комбинаций представляет собой таблицу соответствия (кодовую таблицу). Обратный метод получения исходных символов с помощью символьных кодов называется декодированием. Чтобы иметь возможность корректно декодировать, код, конечно, должен быть уникальным, т.е. исходный символ должен соответствовать ровно одному коду и наоборот.

В зависимости от назначения кодирования различают следующие типы кодов: — кодирование по образцу — используется всякий раз, когда информация вводится в компьютер для ее внутреннего представления; — криптографическое кодирование или шифрование — используется, когда необходимо защитить информацию от несанкционированного доступа; — эффективное или оптимальное кодирование — используется для устранения избыточности информации, т.е. для того, чтобы информация была доступна пользователю таким образом, чтобы она могла быть прочитана и понята им .т.е. уменьшение его объема, например, в архивах; — шумозащищенное или помехоустойчивое кодирование — используется для обеспечения заданной надежности при помехах сигналу, например, при передаче информации по каналам связи.

Кодирование символьной (текстовой) информации

Текстовая информация состоит из символов: буквы, цифры, знаки препинания и т.д. Одного байта достаточно для хранения 256 различных значений, что позволяет разместить в нем каждый из буквенно-цифровых символов. Первые 128 осей SIM (которые занимают семь нижних битов) стандартизированы с кодировкой ASCII (Американский стандартный код для обмена информацией). Суть кодирования заключается в том, что каждый символ задается в соответствии с двоичным кодом от 0000000 до 11111111 или соответствующим десятичным кодом от 0 до 255.

Для кодирования русских букв используются различные кодовые таблицы: KOI8R — восьмиразрядный стандарт для кодирования букв кириллицы (для операционной системы UNIX). Разработчики KOI8R разместили символы русского алфавита в верхней части расширенной ASCII таблицы, так, чтобы позиции кириллических символов соответствовали их фонетическим эквивалентам в английском алфавите в нижней части таблицы. Это означает, что текст, написанный на KOI8R — это текст, написанный латинскими символами.

Например:

слова «высокий дом» принимают форму «дом высокий»;
SR1251 — восьмибитный стандарт кодирования, используемый в Win dows;
SR10007 — это восьмиразрядный стандарт кодирования, используемый в операционной системе Macintosh (компьютер Apple);
ISO-8859-5 — это восьмибитный код, утвержденный в качестве стандарта для кодирования русского языка.

Два байта (стандарт Юникода) должны использоваться для кодирования всех возможных символов, используемых народами мира. С их помощью можно кодировать 65 536 различных символов.

Для отображения цифрового кода символа из кодировки Windows (SR1251) в Юникоде используется таблица 2.1. Кодирование латинских символов полностью соответствует ASCII. Цифры под буквами представляют собой 16-символьный код для подходящего символа в Юникоде.

Следующие слова могут быть примерами кодирования символов в восьмиразрядной кодировке CP1251:

Москва: 041С 043Е 0441 043А 0432 0430; Рим: 0420 0438 043С. Ниже вы найдете известную таблицу кодирования.

Кодирование графической информации

Графическая информация может отображаться в двух формах — аналоговая хныканье и дискретная хныканье. Холст, созданный художником, является примером аналогового представления, а изображение, напечатанное с помощью принтера и состоящее из отдельных элементов — точек разных цветов — является дискретным представлением. Разделяя графическое изображение (выборку), графическая информация превращается из аналоговой формы в дискретную. В данном случае кодирование, т.е. присвоение каждому элементу графического изображения определенного значения в виде кода. Строительство и хранение графических объектов возможно несколькими способами — в виде векторных, фрактальных или растровых изображений. 3D (трехмерный) рисунок, сочетающий в себе типы векторных и растровых изображений, рассматривается как отдельный предмет.

Векторная графика используется для представления графических изображений, таких как рисунки, чертежи и схемы. Они состоят из объектов — набора геометрических, примитивных вещей (точек, линий, окружностей, прозвищного прямоугольника), которым присваиваются некоторые характеристики, например, толщина линий, цвет заливки. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов.

Изображение векторного формата упрощает процесс редактирования, так как изображение можно масштабировать, поворачивать и деформировать без потери качества. Таким образом, каждое преобразование уничтожает старое изображение (или фрагмент), а вместо него строится новое. Этот вид презентации хорошо подходит для схем и деловой графики. При проведении векторного растра сохраняется не изображение объекта, а координаты точек, с которыми программа каждый раз создает растр заново.

Основным недостатком векторной графики является невозможность получения качественного изображения. В векторном формате изображение всегда будет выглядеть как изображение.

Растровая графика. Каждое изображение можно разбить на квадраты один раз для создания сетки — двухмерного расположения квадратов. Сами квадраты (элементы сетки, или пиксели (элемент изображения)). — Элементы картинки. Цвет каждого пикселя кодируется номером, который позволяет указать порядок номеров цветов (слева направо или сверху вниз) для описания изображения. В память записывается номер каждой ячейки, в которой хранится пиксел.

Каждому пикселю сопоставляются значения яркости, цвета и прозрачности или комбинация этих значений. Растровое изображение имеет определенное количество строк и столбцов. Этот тип хранения имеет свои недостатки: Для работы с изображениями требуется больше памяти.

Объем растрового изображения определяется умножением количества пиков илового потока на информационный объем точки, который зависит от количества возможных цветов. Современные компьютеры в основном используют следующие разрешения экрана: 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768 и 1280 x 1024 точки. Яркость каждой точки и ее координаты могут быть выражены целыми числами, что позволяет использовать двоичный код для обработки графических данных.

Кодирование цифровой информации

Для работы с числовой информацией мы используем десятизначную систему счисления: 0 1 2 3 4 5 5 6 7 8 9 Эта система называется десятичной.

Кроме чисел, биты также важны в десятичной системе. Если мы посчитаем количество чего-то и достигнем наибольшего доступного нам числа (до 9), мы введем вторую цифру, а затем каждое последующее число будет состоять из двух цифр. Когда мы достигнем 99, мы должны ввести третью цифру. В пределах трех цифр мы уже можем считать до 999 и так далее.

Таким образом, если мы используем только десять цифр и вводим дополнительные цифры, мы можем захватить и выполнить математические операции с любым числом, даже самым большим.

Компьютер считает одинаково, но имеет только две цифры — логический ноль (бит не имеет свойства) и логическую единицу (бит имеет это свойство).

Система счисления, использующая только две цифры, называется двоичной.

При подсчете в двоичной системе вы должны добавлять каждую следующую цифру намного чаще, чем в десятичной системе.

Человеческий мозг, привыкший к десятичной системе, плохо воспринимает двоичную систему. Хотя оба принципа основаны на одних и тех же принципах и различаются только количеством используемых цифр. В двоичной системе все арифметические операции с любым числом могут выполняться одинаково. Его главный недостаток — необходимость иметь дело с большим количеством битов.

Таким образом, наибольшее десятичное число, которое можно отобразить в 8-ми разрядной двоичной системе, составляет 255, в 16-ти разрядной — 65535, в 24-ти разрядной — 16777215.

Компьютер, который кодирует числа в двоичный код, основан на двоичной системе счисления. Но он может использовать различные алгоритмы в зависимости от особенностей чисел.

Как правило, для хранения каждого из этих номеров на запоминающем устройстве выделяется 1 байт (8 бит). Запись производится по полной аналогии с двоичной системой счисления.

Кодирование звуковой информации

В настоящее время компьютер широко используется в различных областях. Обработка звуковой информации, музыка не была исключением. Если есть компьютер со студийной звуковой картой, MIDI-клавиатурой и прикрепленным микрофоном, то можно работать со специальным музыкальным программным обеспечением.

А как же кодирование звука? В настоящее время существует, по сути, два способа записи звука: аналоговый и цифровой. Но чтобы записать звук на носителе, нужно преобразовать его в электрический сигнал.

Это делается с помощью микрофона. Самые простые микрофоны имеют мембрану, которая вибрирует при воздействии звуковых волн. К мембране прикреплена катушка, которая движется в магнитном поле синхронно с мембраной. В катушке генерируется переменный электрический ток. Изменения текущего напряжения точно отражают звуковые волны.

Переменный электрический ток, который появляется на выходе микрофона называется аналоговым сигналом. В случае электрического сигнала «аналоговый» означает, что сигнал является непрерывным во времени и амплитуде. Она точно отражает форму звуковой волны, распространяющейся в воздухе.

Аудиоинформация может быть представлена в дискретном или аналоговом виде. Их отличие состоит в том, что при дискретном представлении информации физическая величина резко изменяется («лестница»), беря окончательный набор значений. Если информация представлена в аналоговом виде, то физическое значение может занимать бесконечное число значений, которые постоянно меняются.

Виниловая пластинка является примером аналогового хранения звуковой информации, поскольку звуковая дорожка постоянно меняет свою форму. Но аналоговая запись на магнитной ленте имеет большой недостаток — старение носителя. Через год звуковой носитель, имеющий нормальный высокочастотный уровень, может потерять его. Виниловые пластинки несколько раз теряют качество во время воспроизведения. Значит, преимущество — цифровая запись.

Давайте вкратце рассмотрим процессы преобразования звука из аналоговой в цифровую форму и наоборот. Примерное представление о том, что происходит в звуковой карте, может помочь избежать некоторых ошибок при работе со звуками.

Звуковые волны преобразуются микрофоном в аналоговый переменный электрический сигнал. Он проходит по звуковому тракту и входит в аналого-цифровой преобразователь (АЦП), устройство, которое оцифровывает сигнал.

Проще говоря, принцип работы АЦП выглядит следующим образом: Он измеряет амплитуду сигнала через определенные интервалы времени и уже в цифровом виде передает числовую последовательность с информацией об амплитудных изменениях.

При аналого-цифровом преобразовании не происходит физического преобразования. Из электрического сигнала, как будто снимается отпечаток пальца или образец, который представляет собой цифровую модель колебаний напряжения в аудио тракте. При отображении в виде графика данная модель представляется в виде последовательности колонок, каждая из которых соответствует определенному числовому значению. Цифровой сигнал по своей природе дискретный, то есть прерывистый, поэтому цифровая модель не совсем соответствует форме аналогового сигнала.

Образец — это временной интервал между двумя измерениями амплитуды аналогового сигнала.

Verbatim Sample переводится с английского как «образец». В мультимедийной и технической терминологии это слово имеет несколько значений. В дополнение к периоду времени под термином «образец» понимается любая последовательность цифровых данных, полученных путем аналого-цифрового преобразования. Сам процесс преобразования называется выборочным. В русской терминологии это называется дискретизацией.

Цифровой звук выводится с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), который на основе цифровых данных, полученных в соответствующее время, генерирует электрический сигнал с требуемой амплитудой.

Видеокодирование

Для хранения и обработки видео на вашем компьютере, вам необходимо кодировать его особым образом. Однако кодирование звука ничем не отличается от кодирования звука. Изображение в видео состоит из кадров, которые меняются с определенной частотой. Кадры кодируются как обычное растровое изображение, т.е. разбиваются на множество пикселей. Кодируя и соединяя отдельные кадры вместе, мы можем описать все видео.

Видеоданные характеризуются частотой кадров и разрешением экрана. Скорость воспроизведения видео составляет 30 или 25 кадров в секунду, в зависимости от телевизионного стандарта. Самые известные из этих стандартов: SECAM, который был принят в России и Франции, PAL, который используется в Европе, иNTSC, который используется в Северной Америке и Японии. Разрешение для стандарта NTSC составляет 768 x 484 пикселей, а для PAL и SECAM 768 x 576 пикселей. Не все пиксели используются для хранения видеоинформации. Таким образом, при стандартном разрешении 768 x 576 пикселей на экране телевизора отображается только 704 x 540 пикселей. Поэтому для хранения видеоинформации на компьютере или цифровой видеокамере размер изображения может отличаться от размера изображения на телевизоре. Например, в формате цифрового видео или, как его еще называют DV, размер изображения составляет 720 x 576 пикселей. Кадры стандарта DVD-Video имеют такое же разрешение. Размер изображения одного кадра в формате DVD-CD составляет 352 x 288 пикселей.

Цветное кодирование видео основано на известной модели RGB. Однако телевидение использует другую модель для отображения цвета изображения, а именно модель YUV. В такой модели цвет кодируется с использованием яркости Y и двух компонент разности цветов U и V, которые определяют цвет. Компонент цветового различия формируется путем вычитания красного и зеленого цвета из компонента яркости. Обычно для каждой составляющей цвета используется один байт, т.е. для идентификации цвета используются три байта информации. Таким образом, яркость и цветовые сигналы имеют одинаковое количество независимых значений. Такая модель имеет обозначение 4:4:4.

Опыт показывает, что человеческий глаз менее чувствителен к изменению цвета, чем к яркости. Без видимой потери качества изображения можно вдвое уменьшить количество цветовых оттенков. Эта модель называется 4:2:2 и принимается на телевидении. Для домашнего видео разрешается дополнительно уменьшить размерность цветовых составляющих до 4:2:0.

Если представить каждый кадр изображения как отдельное изображение указанного выше размера, то видеоизображение занимает много времени, например, одна секунда записи в системе PAL занимает 25 Мбайт, а одна минута — уже 1,5 Гбайт. При использовании сжатия без потерь наиболее эффективные алгоритмы могут уменьшить поток информации не более чем наполовину. Для значительного уменьшения объема видеоинформации используется сжатие с потерями.

Среди алгоритмов с потерями один из самых известных MotionJPEG или MJPEG. MotionJPEG утверждает, что алгоритм JPEG используется для сжатия не одного, а нескольких изображений. При кодировании видео принято, что качество VHS эквивалентно кодированию MJPEG с потоком около 2 Мбит/с, S-VHS — 4 Мбит/с.

Алгоритм MJPEG был разработан в алгоритме DV, который обеспечивает лучшее качество для одного и того же потока данных. Это связано с тем, что алгоритм DV использует более гибкую схему сжатия, основанную на адаптивном выборе коэффициента сжатия для разных видеокадров и разных частей одного и того же кадра. Сжатие увеличивается для частей кадра, содержащих мало информации, например, края изображения, и уменьшается для блоков с большим количеством мелких деталей.

MPEG — это еще один метод сжатия видео. Так как видеосигнал передается в режиме реального времени, невозможно обрабатывать все изображения одновременно. В алгоритме MPEG сохраняется несколько отдельных изображений. Основной принцип заключается в предположении, что соседние кадры несколько отличаются друг от друга. Таким образом, можно сохранить один кадр, называемый исходным кадром, и тогда будут сохранены только изменения из исходного кадра, называемые предсказуемыми кадрами. Предполагается, что в 10-15 кадрах изображение меняется настолько, что требуется новый оригинальный кадр. В результате использование MPEG может сократить объем информации более чем в двести раз, даже если это приводит к определенной потере качества. В настоящее время алгоритм сжатия MPEG-1 используется для хранения видео на компакт-дисках в качестве VHS, алгоритм MPEG-2, используемый в цифровом, спутниковом телевидении и на DVD, а также алгоритм MPEG-4, разработанный для передачи информации по компьютерным сетям и широко используемый в цифровых видеокамерах и для хранения видео в домашних условиях.

Заключение

Мы знаем, насколько мощны компьютеры сегодня и насколько широк их спектр применения, и можем только догадываться, какие задачи они смогут решить в ближайшем будущем. Поэтому вопрос о том, как представлять и понимать кодирование информации в компьютере, который мы поняли, является особенно острым. Нам нужны люди (не только программисты — профессионалы, но и обычные пользователи), которые разбираются в кодировании информации и возможных способах кодирования различных типов информации.

При подготовке резюме было использовано большое количество литературы.

Цели и задачи, поставленные в работе, были достигнуты. В частности, рассматриваются теоретические аспекты применения систем кодирования информации. Рассмотрены и исследованы все методы кодирования информации.

Эта работа приводит к выводу, что компьютер может обрабатывать только ту информацию, которая доступна в числовой форме. Вся остальная информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т.д.), которая должна быть обработана на компьютере, должна быть преобразована в цифровую форму. Эта аннотация может быть использована в образовательных целях в будущем.

Список литературы

Бекман, I.N. Информационное кодирование / И.Н. Бекман // Лекции по информатике . — — C. 3 – 4.
Кудряжов Б.Д. Теория информации / Б.Д. Кудряжов. ̶ Санкт-Петербург: учебник для вузов, 2005. — — 320с.
Макарова Н.В. Информатика: учебник для общеобразовательных школ / Н.В. Макарова, В.Б. Волков. — Санкт-Петербург: Петр, 2014г. — — 576 с.
Могилев А. В. Информатика / А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер. — М.: Учебник, 2003. — 848 с.
Вычислительная техника : учебное пособие для студентов вузов / И.В. Элович. И.В. Кулибаба; под редакцией Г.Г. Раннева. — М.: Академический издательский центр, 2014. — 400 с.
Компьютерная наука: Учебник / под ред. — 2 — Эд., прерыватель. И дополнительно — Москва: Учебник университета: ИНФРА — М, 2014. — 410 с.
Цветкова М.С. Информатика и ИКТ / М.С. Цветкова, Л.С. Великович. — 3 — ред. — М: Изд — в «Академии», 2014 г. — — 352 с.