Система кодирования информации

Кодирование — перевод информации из одной знаковой системы в другую.

Одним из простейших примеров кодирования является написание различных текстов под диктовку. При письме мы производим кодирование информации, преобразуя различные звуки в специальные коды — буквы. Процесс обмена информацией осуществляется за счет ее постоянного кодирования и декодирования. Так, например, при вводе в компьютер какого-либо знака посредством нажатия на соответствующую клавишу клавиатуры осуществляется его преобразование в специальный компьютерй код. Процесс вывода этого знака на экран сопровождается его декодированием, т.е. преобразованием в изображение.

Можно закодировать и любую другую информацию: текстовую, числовую, графическую, звуковую, видео. Аппаратом кодирования является таблица соответствия знаковых систем.

Для представления текстовой информации, единицей измерения которой принято считать бит, в компьютере применяется двоичное кодирование. Вводимые за счет электрических импульсов символы кодируются комбинациями, состоящими из 8 цифр: нулей или единиц. Каждая шифра содержит количество информации, равное одному биту. Чтобы закодировать 1 символ, необходим 1 байт информации, равный 8 битам. Данные о присвоении символу (определенного кода содержатся в кодовой таблице, состоящей из 255 кодов. Для упрощения работы с кодами созданы специальные программы-конверторы.

Из-за большого количества разнообразных систем кодирования, применяемых в России (КОИ8, СР1251, ISO, СР866, Mac), возникла необходимость в создании международной кодировки. Так появился Gnicode. Для кодирования информации в данной системе необходимо уже не 1, а 2 байта информации, что в десятки раз увеличивает количество возможных закодированных символов.

Изображение в кодировке состоит из отдельных фрагментов, называемых растрами. Каждому из них присвоено свое значение, соответствующее коду цвета. Количество и размер фрагментов определяют качество изображения, которое также зависит от количества цветов, используемых для кодирования. На экране монитора графическая информация представлена растровым изображением, содержащим определенное количество пикселей, т.е. точек. Их количество определяет разрешающую способность монитора (800x600,1024x768 и 1280x1024 точки). Чем она выше, тем качественнее изображение. С по­мощью растрового кодирования также можно использовать двоичный код. Глубина цвета определяется количеством би­тов для данной точки.

Для цветных изображений применяется принцип деком­позиции, т.е. разделения основного цвета на составляющие: красный, зеленый и синий цвета в RGB-модели; голубой, пурпурный, желтый и черный в CMYK-модели (по первым буквам английских названий цветов). Метод кодирования графической информации 8-битовым двоичным кодом на­зывается индексным. При использовании такого метода код каждой точки являет собой не сам цвет, а только его индекс в определенной палитре цветов, которая должна сопровож­дать данные и без которой невозможно будет воспроизве­сти графическое изображение.

Для обработки компьютером звуковой информации применяют временную дискретизацию. Она пред­ставляет собой разбиение звукового сигнала на не­большие временные участки. Каждому из них соответствует своя величина амплитуды. Качество получаемой звуковой информации зависит от глубины кодирования и частоты дискретизации. Глубина кодирования определяет количе­ство уровней сигнала. Современные звуковые карты дают возможность получить 65 536 различных уровней звуко­вого сигнала при 16-битном кодировании звука. Частота дискретизации составляет количество измерений уровня сигнала в единицу времени. Она может принимать значе­ния от 8000 до 48 000 Гц. На частоте 8000 Гц звуковой сиг­нал соответствует радиосигналу, а на частоте 48 000 Гц — сигналу аудио-CD.

Среди методов кодирования звуковой информации мож­но выделить метод FM — разбиение звука на простейшие дискретные сигналы разных частот, каждый из которых задается двоичным кодом, для чего применяются аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Декодирование и вос­произведение звукового сигнала происходит с помощью цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Этот метод обладает удобным небольшим кодом, но влечет за собой большие потери в качестве звука. Метод таблично-вол­нового синтеза использует заранее созданные и собран­ные в таблицы множества звуков (сэмплы). Параметры числового кода звукового сигнала (инструмент, среда зву­чания, продолжительность, высота тона) помогают срав­нить звук с уже имеющимися в таблицах, что позволяет максимально снизить качественные потери и приблизить звук к реальному.