Эл. учебник по разделам информатики - Кодирование информации

Кодирование информации

Учащиеся должны знать:

- метод дискретизации;

- способы кодирования звука;

- способы кодирования графики;
- способы кодирования текста;

- способы кодирования числовых данных;

Учащиеся должны уметь:

- определять объем памяти для хранения звука;

- определять объем памяти для хранения графических данных;

- кодировать и декодировать графические данные;

- кодировать и декодировать текстовые данные;

- кодировать и декодировать числовые данные

Основные понятия:

код
кодирование текстовой информации
кодирование графической информации
кодирование звуковой информации

Когда мы представляем информацию в разных формах или преобразуем ее из одной формы в другую, мы информацию кодируем.

Код - это система условных знаков для представления информации.

Кодирование - это операция преобразования символов или группы символов одного кода в символы или группы символов другого кода.

Человек кодирует информацию с помощью языка. Язык - это знаковая форма представления информации.

Языки бывают естественные (русский, английский и т.д.) и формальные (язык математики, химии, программирования и т.д.) Любой язык имеет свой алфавит - набор основных символов, различимых по их начертанию. Алфавит обычно бывает жестко зафиксирован и имеет свой синтаксис и грамматику.

Одну и туже информацию можно кодировать разными способами. Например, объект КОМПЬЮТЕР: можно представить в виде текстовой информации - написать на русском языке, на английском. Можно представить в виде графической информации - фото и видио. Можно в виде звука - произнести это слово. И т.д. Это разные способы кодирования одного и того же объекта.

Огромное количество различной информации неизбежно привело человека к попыткам создать универсальный язык или азбуку для кодирования. Эта проблема была реализована с помощью компьютера. Всю информацию, с которой работает компьютер, можно представить в виде последовательности всего двух знаков - 1 и 0. Эти два символа называются двоичным цифрами, по-английски - binary digit или бит.

Кодирование чисел

Исторически получилось так что человек использует в быту десятичную систему счисления. Но это не значит, что не существует других систем счисления. Их существует огромное количество. Часть из них уже давно не используется, а часть находится в применении параллельно с десятичной. Для кодирования чисел в компьютере используется двоичная система счисления. Существуют специальные правила перевода чисел из двоичной системы счисления в десятичную и обратно.

Кодирование текстовой информации.

Для кодирования текстовой информации в компьютере используются специальные таблицы кодировки. Каждому символу алфавита ставится в соответствие его порядковый номер, котороый потом переводится в двоичную систему счисления и в таком виде запоминается компьютером. Всего на клавиатуре существует 256 различных символов (большие и маленькие буквы латинского и русского алфавитов, цифры, специальные символы, знаки пунктуации). Поэтому для кодирования одной буквы необходимо 8 бит (2⁸= 256). 1 буква = 8 бит = 1 байт.

Кодирование графической информации

Изображение является непрерывным сигналом. Чтобы перевести его в двоичный код необходимо разбить изображение на отдельные точки. Каждая точка имеет свой цвет, который можно закодировать двоичным кодом. Записав код каждой точки, мы получим код всего изображения.

Кодирование звуковой информации

Звук представляет собой гармонические колебания в определенном диапазоне частот, распространяющихся в определенной среде. Сигналы, несущие звук, являются аналоговыми (непрерывными). Поэтому для представления звука двоичным кодом нужно преобразовать аналоговый сигнал в дискретный (двоичный). Выполняют это преобразование специальные устройства.

FLASH Кодирование информации (Единая коллекция ЦОР)

FLASH Азбука Морзе

Компьютерный практикум (Методические рекомендации И.Г. Семакин):

1. С помощью табличного процессора определите, какая именно кодовая страница используется на вашем компьютере. Например, в Excel имеется функция СИМВОЛ(код), которая возвращает символ, соответствующий данному десятичному коду. Обратная к ней функция - КОДСИМВ(символ).

2. Напишите программу на языке программирования Паскаль: вывод на экран кода введенного символа.

3. Напишите программу на языке программирования Паскаль: вывод на экран двоичный и шестнадцатиричный код введенного символа.

Проверочная работа:

1. Пять букв латинского алфавита закодированы кодами различной длины:
A B C D E
10 00 01 110 111
Какое сообщение в этой кодировке не содержит ошибок и может быть корректно декодировано?
1) 101000011101110001 3)10111010010001110
2) 000111011011110101 4) 00101010001110111

2. Сколько существует различных вариантов составления букета из пяти садовых цветов: ромашек, колокольчиков и васильков?

3. Размер окна графического редактора, работающего в 8-цветном режиме, 80 х 25 пикселей. Картинка, занимающая всё рабочее поле графического редактора, передается за 5 секунд. Определите скоростные характеристики модема, используемого для пересылки графической информации (скорость передачи укажите в битах в секунду).

Домашнее задание:

1. Девочка заменила каждую букву своего имени ее номером в алфавите. Получилось 141261. Как зовут девочку?

2. Каждая буква алфавита может быть заменена любым числом из соответствующего столбика кодировочной таблицы.

А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	З	И	К	Л	М	Н	О	П	Р
21	37	14	22	01	24	62	73	46	23	12	08	27	53	35	04
40	26	63	47	31	83	88	30	02	91	72	32	77	68	60	44
10	03	71	82	15	70	11	55	90	69	38	61	54	09	84	45

С	Т	У	Ф	Х	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь	Э	Ю	Я
20	13	59	25	75	43	19	29	06	65	74	48	36	28	16
52	39	07	49	33	85	58	80	50	34	17	56	78	64	41
89	67	93	76	18	51	87	66	81	92	42	79	86	05	57

Какие сообщения закодированы с помощью этой таблицы?

16	55	54	10	69	09	61	89	29	90	49	44	10	08	02	73	21	32	83	54	74
41	55	77	10	23	68	08	20	66	90	76	44	21	61	90	55	21	61	83	54	42
57	30	27	10	91	68	32	20	80	02	49	45	40	32	46	55	40	08	83	27	17

3. Шифр Цезаря. Этот шифр реализует следующее преобразование текста: каждая буква исходного текста заменяется третьей после нее буквой в алфавите, который считается написанным по кругу. Используя этот шфр, зашифруйте слова ИНФОРМАЦИЯ, КОМПЬЮТЕР, ЧЕЛОВЕК.

4. Расшифруйте слово НУЛТХСЕУТЧЛВ, закодированное с помощью шифра Цезаря.

5. Шифр Виженера. Этот шифр представляет шифр Цезаря с переменной величиной сдвига. Величину сдвига задают ключевым словом. Например, слово ВАЗА означает следующую последовательность сдвигов букв исходного текста: 3 1 9 1 3 1 9 1 и т.д. Используя в качестве ключевого слова ВАГОН, закодируйте словаАЛГОРИТМ, ПРАВИЛА, ИНФОРМАЦИЯ.

6. Придумайте свой способ кодирования информации.

Вопросы

Для каких целей применяются кодирования?

Что такое таблицы соответствия кодов?

Для чего применяются кодирования Морзе?

Различаются ли коды Морзе для русских и латинских букв?

Как в кодировании Морзе отделяются одни коды от других? Почему это необходимо?

Какие особенности кодирования Морзе для цифр?

Составьте «обратную» таблицу соответствий код Морзе – обычные буквы. Каким способом разумно упорядочить при этом коды Морзе?

Сколько разрядов используется в кодировках Windows?

Используя таблицу кодировок DOS, постройте таблицу 7-разрядной кодировки ASCII.

Укажите десятичные коды для символов с 50-го по 60-й в кодировке DOS.

Укажите десятичные коды для символов с 150-го по 160-й в кодировке Win.

На какое число в таблице Win сдвинуты коды «маленьких» и «больших» букв, например, «a», «b»?

Укажите символы, для которых кодировок KOI-8 и Windows – разные коды?

Приложения:

Кодирование информации (К.Поляков)

Биография Морзе

Биография Павла Шиллинга

Дополнительная литература

1. Кодирование текстовой информации в компьютере читать.

2. Элементы теории кодирования (Ледовских И.А., Единая коллекция ЦОР)