Кодирование информации

Код — это правило отображения одного набора объектов или знаков в другой набор знаков без потери информации. При этом можно всегда однозначно возвратиться к прежнему набору объектов или знаков.

Кодирование — это представление, моделирование одного набора знаков другим с помощью кода.

Кодовая таблица — это соответствие между набором знаков и их кодами, обычно разными числами.

В компьютерной технике используется двоичное кодирование, использующее алфавит из двух символов {0,1}. Любая обработка информации компьютером оказалась возможной из-за естественного пребывания токопроводящих элементов компьютера только в одном из двух состояний, каждое из которых можно интерпретировать двоичным нулем или единицей. В восьми разрядах, например, можно закодировать 2⁸=256 различных целых двоичных чисел - от 00000000 до 11111111, что достаточно для того, чтобы дать уникальное 8-битовое обозначение всем символам, необходимым для набора текста. Количество элементов, которые можно закодировать словами длины n, состоящими из символов из m-элементного алфавита, мощности m (мощность алфавита - это число символов в нем), равна N = mⁿ. Если алфавит - {0,1}, то есть n = 2, то N= 2ⁿ.

Представление текстовой информации в ЭВМ.

Любое сообщение на любом языке состоит из последовательности символов — букв, цифр, знаков. Действительно, в каждом языке есть свой алфавит из определенного набора букв (например, в русском- 33 буквы, английском- 26, и т.д.). Из этих букв образуются слова, которые в свою очередь, вместе с цифрами и знаками препинания образуют предложения, в результате чего и создается текстовое сообщение. Не является исключением и язык, на котором «говорит» компьютер, только набор букв в этом языке является минимально возможным.

Стандартный набор из 256 символов называется ASCII (American Standard Code for Information Interchange — Американский стандартный код для обмена информацией).

Он включает в себя большие и маленькие русские и латинские буквы, цифры, знаки препинания и арифметических действий и т.п.

Каждому символу ASCII соответствует 8-битовый двоичный код, например:

А — 01000001,

В — 01000010,

С — 01000011,

D — 01000100,

и т.д.

Таким образом, если человек создает текстовый файл и записывает его на диск, то на самом деле каждый введенный человеком символ хранится в памяти компьютера в виде набора из восьми нулей и единиц. При выводе этого текста на экран или на бумагу специальные схемы - знакогенераторы видеоадаптера (устройства, управляющего работой дисплея) или принтера образуют в соответствии с этими кодами изображения соответствующих символов.

Набор ASCII был разработан в США Американским национальным институтом стандартов (ANSI), но может быть использован и в других странах, поскольку вторая половина из 256 стандартных символов, т.е. 128 символов, могут быть с помощью специальных программ заменены на другие, в частности на символы национального алфавита, в нашем случае - буквы кириллицы.

Представление графической информации в ЭВМ.

Как и любая другая информация в ЭВМ, графические изображения хранятся, обрабатываются и передаются по линиям связи в закодированном виде - т.е. в виде большого числа бит - нулей и единиц. Существует большое число разнообразных программ, работающих с графическими изображениями. В них используются самые разные графические форматы- т.е. способы кодирования графической информации. Расширения имен файлов, содержащих изображение, указывают на то, какой формат в нем использован, а значит какими программами его можно просмотреть, изменить (отредактировать), распечатать.

Несмотря на все это разнообразие, существует только два принципиально разных подхода к тому, каким образом можно представить изображение в виде нулей и единиц (оцифровать изображение).

При использовании растровой графики с помощью определенного числа бит кодируется цвет каждого мельчайшего элемента изображения - пикселя. Каждый из пикселей имеет свой цвет, в результате чего и образуется рисунок, аналогично тому, как из большого числа камней или стекол создается мозаика или витраж, из отдельных стежков - вышивка, а из отдельных гранул серебра - фотография. При использовании растрового способа в ЭВМ под каждый пиксель отводится определенное число бит, называемое битовой глубиной. Каждому цвету соответствует определенный двоичный код (т.е. Код из нулей и единиц). Например, если битовая глубина равна 1, т.е. Под каждый пиксель отводится 1 бит, то 0 соответствует черному цвету, 1 -белому, а изображение может быть только черно-белым. Если битовая глубина равна 2. т.е. Под каждый пиксель отводится 2 бита, 00- соответствует черному цвету, 01- красному , 10 - синему ,11- черному, т.е. в рисунке может использоваться четыре цвета. Далее, при битовой глубине 3 можно использовать 8 цветов, при 4 - 16 и т.д. Поэтому, графические программы позволяют создавать изображения из 2, 4, 8, 16 , 32, 64, ... , 256, и т.д. цветов. Понятно, что с каждым увеличением возможного количества цветов (палитры) вдвое, увеличивается объем памяти, необходимый для запоминания изображения (потому что на каждый пиксель потребуется на один бит больше).

Основным недостатком растровой графики является большой объем памяти, требуемый для хранения изображения. Это объясняется тем, что нужно запомнить цвет каждого пикселя, общее число которых может быть очень большим. Например, одна фотография среднего размера в памяти компьютера занимает несколько мегабайт, т.е. Столько же, сколько несколько сотен (а то и тысяч) страниц текста. Для работы с растровой графикой используется в основном программа Adobe Photoshop.

При использовании векторной графикив памяти ЭВМ сохраняется математическое описание каждого графического примитива - геометрического объекта (например, отрезка, окружности, прямоугольника и т.п.), из которых формируется изображение. В частности, для построения окружности достаточно запомнить положение ее центра, радиус, толщину и цвет линии. По этим данным соответствующие программы построят нужную фигуру на экране дисплея. Понятно, что такое описание изображения требует намного меньше памяти (в 10 - 1000 раз) чем в растровой графике, поскольку обходится без запоминания цвета каждой точки рисунка. Одной из наиболее популярных программ векторной графики являетсяCorel DRAW.