Kodiranje je ... Potpisani sustavi: kodiranje podataka

Informacije o kodovima

Zeros i Jedinice

Gotovo bilo vrste podataka, koji se prikazuju na zaslonu računala, nekako predstavljaju binarnu šifru koja se sastoji od nula i jednog. Ovo je najjednostavnija metoda šifriranja informacija "niske razine", što PC-u omogućuje obradu podataka. Binarni kod univerzalno: razumljivo je sve računalo bez iznimke (zapravo, za tu svrhu je stvoreno - standardiziranje korištenja informacija u digitalnom obliku).

Osnovna jedinica koju upotrebljava binarnu kodiranje jest ovo je malo (iz izraza "binarna znamenka" - "dvostruka znamenka"). To je ili 0 ili 1. U pravilu, bitovi se ne koriste pojedinačno, već se kombiniraju u 8-znamenkaste sekvence - bajtova. U svakom od njih, tako se mogu sadržavati do 256 kombinacija nula i drugih (2 u 8. stupnju). Za snimanje značajne količine podataka koriste, obično nisu izolirane bajtova, a veća vrijednost - s prefiksima „kilogram”, „mega” „Giga”, „Tera”, itd, od kojih je 1.000 puta veća od prethodnog .. ,

Tekst kodiranja

Najčešći tip digitalnih podataka jest tekst. Kako je kodiran? Ovo je prilično lako objasniti proces. Pismu, interpunkcijski znak, brojeva ili simbola mogu kodirati jednu ili više bitova, to jest, računalo ih vidi kao jedinstvenog niza nula i jedinica, a zatim, u skladu s utvrđenim algoritma detekcije se prikazuje. Postoje dva glavna svjetska standarda za "šifriranje" računalnog teksta - ASCII i UNICODE.

U ASCII sustavu, svaki znak je kodiran samo s jednim bajtom. To znači da pomoću ovog standarda možete "šifrirati" do 256 znakova - što je više nego dovoljno za prikaz simbola većine svjetskih alfabeta. Naravno, svi postojeći nacionalni pismo sustavi neće se uklopiti u ovaj resurs. Dakle, svaka abeceda ima svoj "podsustav" enkripcije. Postoji kodiranje informacija uz pomoć sustava znakova, prilagođenih nacionalnim uzorcima pisanja. Međutim, svaki od tih sustava, zauzvrat, sastavni je dio globalnog ASCII standarda usvojenog na međunarodnoj razini.

Unutar ASCII sustava, ovaj resurs od 256 znakova podijeljen je u dva dijela. Prvih 128 znakova dodjeljuje se engleskoj abecedi (slova od a do z), kao i brojeve, osnovne znakove interpunkcije i neki drugi simboli. Druge 128 bajtova su, zauzvrat, rezervirane pod nacionalnim pismovnim sustavima. Ovo je "podsustav" za aliene koji nisu engleski - ruski, hindski, arapski, japanski, kineski i mnogi drugi.

Svaki od njih je predstavljen u obliku zasebne tablice za kodiranje. To se može dogoditi (i, u pravilu, to se događa) tako da će isti bitni slijed biti odgovoran za različite slova i simbole u dva odvojena "nacionalna" tablica. Štoviše, u svezi s specifičnostima razvoja IT sfera u različitim zemljama, oni se i razlikuju. Na primjer, dva kodiranja su najčešći za ruski jezik: Windows-1251 i KOI-8. Prvi se pojavio kasnije (kao i operacijski sustav koji je suglasan s njim), ali sada ga mnogi IT stručnjaci koriste kao prioritet. Dakle, računalo, kako bi moglo biti zajamčeno da čita ruski tekst, mora biti u stanju ispravno prepoznati oba tablica. No, u pravilu, nema problema s tim (ako računalo ima suvremeni operativni sustav).

Metode kodiranja teksta stalno se poboljšavaju. Osim „single-byte” ASCII sustav koji se može nositi samo 256 vrijednosti za likove, tu je i „double-byte” Unicode sustav. Lako je izračunati da je to omogućuje kodiranje teksta u iznosu jednakom 2 do 16 stupnja, odnosno 65.000. 536. U njoj je, pak, imaju resurse istovremeno kodiraju gotovo sve postojeće nacionalne pisma na svijetu. Korištenje UNICODE nije manje uobičajeno od korištenja "klasičnog" ASCII standarda.

Kodiranje grafike

Gore smo odredili kako su tekstovi "šifrirani" i kako se koriste bajtovi. Što je s digitalnim fotografijama i slikama? Također je vrlo jednostavna. Slično tome kako se to događa s tekstom, glavna uloga u kodiranju računalne grafike sviraju svi isti bajtovi.

Proces izgradnje digitalnih slika općenito sličan je mehanizmima na kojima radi TV. Na TV zaslonu, ako pomno pogledate, slika se sastoji od skupa pojedinačnih točaka, koje zajedno čine slike prepoznate na određenoj udaljenosti od oka. Televizijska matrica (ili CRT projektor) prima od odašiljača horizontalne i vertikalne koordinate svake od točaka i postupno organizira sliku. Načelo kodiranja računalne grafike funkcionira točno na isti način. "Šifriranje" slika bajtova temelji se na određivanju svake točke zaslona odgovarajućih koordinata (kao i boja svake od njih). To je jednostavno. Naravno, grafički kodiranje mnogo je složenije od istog tekstualnog.

Način određivanja odgovarajućih koordinata i parametara boja za točke naziva se "raster". Slično tome, mnogi formati datoteka nazivaju se računarskom grafikom. Koordinate svake od točaka slike, kao i njihove boje, napisane su u jednom ili više bajtova. Što određuje njihov broj? Uglavnom o tome koliko nijansi boja treba biti "šifrirana". Jedan bajt, kao što znate, iznosi 256 vrijednosti. Ako imamo dovoljno nijansi za izradu slike, upravljat ćemo tim resursom. Na raspolaganju imamo na raspolaganju 256 sive sive boje. A to će biti dovoljno za kodiranje gotovo bilo koje crne i bijele slike. S druge strane, u boji slike resursa nije dovoljno: ljudsko oko, kao što znate, je u stanju razlikovati i do nekoliko desetaka milijuna boja. Dakle, trebate "zalihu" od 256 vrijednosti, ali stotine tisuća puta više. Zašto se aktivira za kodiranje bodove niti jedan byte, ali nekoliko: Danas na postojećim standardima, ne može biti 16 (može „kodirati” 65 K 536 boja.) Ili 24 (777 tisuća do 16 milijuna 216 nijansi.).

Za razliku od tekstualnih standarda, čija se raznolikost može usporediti s brojem svjetskih jezika, grafika je mnogo jednostavnija. Najčešći formati datoteka (kao što su JPEG, PNG, BMP, GIF itd.) U većini su računala općenito jednako dobro poznati.

Ništa komplicirano za razumijevanje načela kodiranja grafičke informacije. 9 razreda bilo koje prosječne ruske škole, u pravilu, uključuje tečaj računalne znanosti, gdje se slične tehnologije otkrivaju na vrlo jednostavnom i razumljivom jeziku. Postoje i specijalizirani programi osposobljavanja za odrasle - organizirani su od strane sveučilišta, liceja ili škola.

Stoga moderni ruski muškarac ima puno znanja o kodovima koji su od praktične važnosti u pogledu računalne grafike. A ako želite sami upoznati osnovna znanja, možete steći dostupne obrazovne materijale. To uključuje, na primjer, poglavlje "Kodiranje grafičkih informacija (Grade 9, udžbenik" Informatika i ICT "pod autorskim nazivom Ugrinovich ND).

Audio kodiranje

Računalo se redovito koristi za slušanje glazbe i drugih audio datoteka. Baš kao u slučaju teksta i grafike, bilo koji zvuk na računalu je isti isti bajt. Oni, zauzvrat, "dekriptiraju" pomoću audio kartice i drugih mikročipova i pretvaraju se u zvučni zvuk. Princip ovdje je približno isti kao u slučaju gramofonskih ploča. U njima, kao što znate, svaki zvuk odgovara mikroskopskom utoru na plastici, koju prepoznaje čitatelj, a onda se izražava. Računalo izgleda kao sve. Samo uloga žljebova igraju bajtovi, pri čemu je, kao u slučaju teksta i slika, binarni kodiranje laži.

Ako je u slučaju računalnih slika jedan element točak, tada je za snimanje zvuka takozvani "odbrojavanje". U njoj se, u pravilu, dodjeljuju dva bajtova, generirajući do 65 tisuća 536 zvukova mikro-vibracija. Međutim, za razliku od, kao što se događa u izgradnji slika za poboljšanje kvaliteta zvuka provodi ne dodavanjem dodatnih bajtova (tu su, očito, i više nego dovoljno), a povećava broj „točaka”. Iako u nekim audio sustavima, bajtovi koriste manji i veći broj. Kada se izvodi audio kodiranje, standardna jedinica za mjerenje "gustoće protoka" bajtova je jedna sekunda. Microvibrations tj šifrirani pomoću 8 th. Broji sekundi, očito će biti lošije kvalitete od zvuka slijed kojeg kodira 44 tisuća. „Broji”.

Međunarodna standardizacija audio datoteka, kao iu slučaju grafike, dobro je razvijena. Postoji nekoliko tipičnih formata audio medija - MP3, WAV, WMA, koji se koriste diljem svijeta.

Kodiranje videozapisa

Vrsta "hibridne sheme", u kojoj se šifriranje zvuka kombinira s kodiranjem slika, koristi se u računalnim videozapisima. Obično se filmovi i isječci sastoje od dvije vrste podataka - to je zvuk i videozapis koji ga prate. Kako je prva komponenta "šifrirana", gore smo opisali. S drugom malo teže. Ovdje su načela različita od gore navedenog grafičkog kodiranja. Ali zahvaljujući univerzalnosti "koncepta" bajtova, bit mehanizama je sasvim razumljivo i logično.

Sjetimo se kako je film uređen. To nije ništa više od slijeda pojedinih okvira (oni su, u pravilu, 24). Na sličan način su izrađeni računalni video isječci. Svaki okvir je slika. O tome kako je izgrađen pomoću bajtova, što smo gore definirali. S druge strane, u slijedu videozapisa postoji određeno područje koda koji vam omogućuje povezivanje pojedinačnih okvira jedan s drugim. Svojevrsni zamjenski digitalni film. Zasebna mjerna jedinica video signala (slična točkama za slike i uzorke za zvuk, kao u filmskom formatu filmova i videa) smatra se okvirom. Posljednji u jednoj sekundi, prema prihvaćenim standardima, može biti 25 ili 50.

Kao i kod zvuka, postoje zajednički međunarodni standardi za video datoteke - MP4, 3GP, AVI. Proizvođači filmova i reklama pokušavaju proizvesti uzorke medija koji su kompatibilni s onoliko računala što je više moguće. Ovi formati datoteka su među najpopularnijima, otvaraju se gotovo na svakom modernom računalu.

Komprimiranje podataka

Pohrana računalnih podataka provodi se na raznim medijskim diskovima, flash diskovima itd. Kao što smo već rekli, bajtovi su obično "obrasli" s prefiksima "mega", "giga", "ter" itd. U nekim slučajevima vrijednost kodiranih datoteka je takva da je nemoguće staviti ih na raspoložive resurse na disku. Tada se koriste različite metode kompresije podataka. Oni zapravo predstavljaju kodiranje. Ovo je još jedno moguće tumačenje pojma.

Postoje dva glavna mehanizma za komprimiranje podataka. Na prvoj od njih redoslijed bitova napisan je u "pakiranom" obliku. To znači da računalo ne može čitati sadržaj datoteka (reproducirati ga kao tekst, sliku ili videozapis) ako ne provede postupak "raspakiranja". Program koji obavlja kompresiju podataka na taj način zove se arhivator. Princip njegova djelovanja je vrlo jednostavan. Arhiviranje podataka kao jednu od najpopularnijih metoda pomoću kojih je moguće kodirati informacije, informatika razine škole proučava se bez iznimke.

Kao što se sjećamo, proces "enkripcije" datoteka u bajtovima standardiziran je. Uzmimo ASCII standard. Da biste, recimo, šifrirali riječ "hello", trebamo 6 bajta, na temelju broja slova. To je količina prostora koju će datoteka s ovim tekstom zauzeti na disku. Što se događa ako pišemo riječ "hello" 100 puta za redom? Ništa posebno - za to nam je potrebno 600 bajta, odnosno, jednaku količinu prostora na disku. Međutim, možemo koristiti arhivere, koji će stvoriti datoteku u kojoj će mnogo manji broj bajtova biti "šifriran" naredbom, koja izgleda ovako: "hi množi za 100". Brojeći broj slova u ovoj poruci, došli smo do zaključka da nam je potrebna samo 19 bajta da napišemo takvu datoteku. I jednaku količinu prostora na disku. Kada "raspakira" istu arhivsku datoteku, pojavljuje se "dešifriranje", a tekst stječe izvornim obrascem "100 čestitki". Dakle, pomoću posebnog programa koji koristi poseban mehanizam za kodiranje, možemo uštedjeti značajnu količinu prostora na disku.

Gore navedeni postupak je posve općenit: bez obzira na sustave znakova, kodiranje informacija za kompresiju je uvijek moguće kroz arhiviranje podataka.

Koji je drugi mehanizam? Do neke mjere, on je sličan onome što se koristi u arhivima. Ali glavna je razlika u tome što komprimirana datoteka može biti prikazana od strane računala bez postupka "raspakiranja". Kako funkcionira taj mehanizam?

Kao što se sjećamo, u izvornom obliku riječ "hello" traje 6 bajta. Međutim, možemo ići na trik i napisati ovako: "prvt". Postoje 4 bajta. Sve što treba učiniti jest "učiti" računalo da doda slova koja smo uklonili tijekom prikaza datoteke. Moram reći da u praksi proces "učenja" nije potrebno organizirati. Osnovni mehanizmi za prepoznavanje nedostajućih znakova utvrđeni su u većini modernih računalnih programa. To je, većina datoteka koje radimo svaki dan, na ovaj ili onaj način već je "kodiran" ovim algoritmom.

Naravno, tu su i "hibridni" sustavi za kodiranje podataka koji omogućuju komprimiranje podataka dok istodobno koriste oba gore opisana pristupa. I najvjerojatnije će oni biti još učinkovitije s gledišta gospodarstva prostora na disku, nego svi zasebno.

Naravno, koristeći riječ "hello", samo smo naveli osnovna načela rada mehanizama kompresije podataka. U stvarnosti, mnogo su složenije. Različiti sustavi kodiranja informacija mogu ponuditi nevjerojatno složene mehanizme za "kompresiju" datoteka. Međutim, vidimo, zbog toga što je moguće postići ekonomije prostora na disku, praktički bez pribjegavanja pogoršanju kvalitete informacija na računalu. Posebno je važna uloga kompresije podataka kada se koriste slike, audio i video - ovi su tipovi podataka zahtjevniji na resursima diska od drugih.

Što su još "šifre"?

Kao što smo rekli na samom početku, kodiranje je složeni fenomen. Nakon što smo se bavili osnovnim načelima kodiranja digitalnih podataka baziranih na bajtovima, možemo utjecati na drugo područje. Povezano je s uporabom kodova računala u nekoliko drugih značenja. Ovdje, kod "koda" ne znači niz nula i drugih, već zbirka različitih slova i simbola (koji su, kao što već znamo, već izrađeni od 0 i 1), što ima praktično značenje za život modernog čovjeka.

Softver kod

U središtu rada bilo kojeg računalnog programa je kôd. Napisano je na jeziku koji računalo može razumjeti. Računalo, dekriptiranje koda izvodi određene naredbe. Značajka računalnog programa iz druge vrste digitalnih podataka jest taj da kôd koji se nalazi u njemu može "dešifrirati" (korisnik samo treba započeti taj proces).

Još jedna značajka programa je relativna fleksibilnost kodova koji se koriste. To jest, osoba može dati iste zadatke računalu, koristeći dovoljno velik skup "izraza" i, ako je potrebno, na nekom drugom jeziku.

Kod za označavanje dokumenta

Drugi praktički značajan dio primjene slovnog koda je stvaranje i oblikovanje dokumenata. Tipično, jednostavni prikaz znakova na zaslonu nije dovoljan u smislu praktičnog značaja korištenja računala. U većini slučajeva, tekst bi trebao biti izgrađen pomoću font određene boje i veličine, uz dodatne elemente (kao što su, na primjer, tablice). Svi ovi parametri su postavljeni, kao i u slučaju programa, na određenim jezicima koje računalo razumije. Računalo, prepoznavanje "naredbi", prikazuje dokumente točno onako kako to korisnik želi. Osim toga, tekstovi se mogu oblikovati na isti način, baš kao i kod programa, koristeći različite skupine "izraza", pa čak i na različitim jezicima.

Međutim, postoji temeljna razlika između kodova dokumenata i računalnih programa. Sastoji se od činjenice da prvi nisu sposobni dešifrirati sebe. Za otvaranje datoteka s oblikovanim tekstovima uvijek su potrebni programi trećih strana.

Šifriranje podataka

Još jedno tumačenje pojma "kod" za računala je enkripcija podataka. Iznad smo koristili tu riječ kao sinonim za pojam "kodiranje", i to je dopušteno. U ovom slučaju, šifriranjem ćemo razumjeti drugačiji fenomen. Naime, kodiranje digitalnih podataka kako bi se zabranilo pristup njima od drugih ljudi. Zaštita računalnih datoteka je glavno područje djelovanja u IT području. To je zapravo zasebna znanstvena disciplina, ona također uključuje školsku računalnu znanost. Kodiranje datoteka u svrhu supresije neovlaštenog pristupa - ovo je zadatak čija je važnost predstavljena građanima suvremenih zemalja već u djetinjstvu.

Kako su mehanizmi kojima šifriranje podataka? U principu, to je tako jednostavno i razumljivo kao i svi prethodni, koji nas smatraju. Kodiranje je proces koji se lako objašnjava s gledišta osnovnih načela logike.

Pretpostavimo da trebamo poslati poruku "Ivanov ide u Petrov", tako da ga nitko ne može pročitati. Vjerujemo da šifriramo poruku na računalo i vidimo rezultat: "10-3-1-15-16-3-10-5-7-20-11-17-6-20-18-3-21". Kôd je, naravno, vrlo jednostavan: svaka znamenka odgovara rednom broju slova našeg izraza u abecedi. "I" stoji na 10. mjestu, "B" - 3, "A" - 1, itd. Ali moderni sustavi za kodiranje računala mogu šifrirati podatke tako da je nevjerojatno teško pronaći ključ za njih.