2.2. Кодирование информации
Информация может быть представлена в разных формах: в виде чисел, текста, рисунка и др. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация текстовая, графическая, звуковая и видео для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, при вводе в компьютер тестовой информации каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.
Кодирование — это представление символов одного алфавита символами другого. Набор знаков называется исходным алфавитом, а набор знаков, который используется для отображения, - кодовым алфавитом, или алфавитом для кодирования.
Полное количество символов в алфавите называется мощностью алфавита. Совокупность условных обозначений для представления информации называется кодом. Взаимосвязь символов (или комбинаций символов, если кодируются не отдельные символы) исходного алфавита с их кодовыми комбинациями составляет таблицу соответствия (или таблицу кодов). Большинство кодов основано на системах счисления.
Простейшим алфавитом, достаточным для кодирования любого другого, является двоичный алфавит, состоящий всего из двух символов 0 и 1.
Перевод из одной формы в другую - это кодирование. Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.
Материальным носителем информации, которая передается от источника к потребителю, является сигнал. Он может быть дискретным и непрерывным.
Непрерывный (аналоговый) сигнал – сигнал, непрерывно изменяющийся по амплитуде и во времени (плавно меняющееся напряжение, ток или температура).
Сигнал называется дискретным, если он может принимать лишь конечное число значений в конечном числе моментов времени (дискретный – не непрерывный).
В компьютере все виды информации представляются, передаются и хранятся как сигналы в дискретном (цифровом виде).
Схема приема информации и ее передачи:
Представление текстовой информации
Для внутреннего представления текстовой информации в компьютере используются различные таблицы кодировки, отличающиеся порядком размещения символов алфавита в кодовой таблице
Для представления текстовой информации в компьютере чаще всего используется алфавит мощностью 256 символов. Один символ из такого алфавита несет 8 бит информации, т. к. 28 = 256. Но 8 бит составляют один байт, следовательно, двоичный код каждого символа занимает 1 байт памяти ЭВМ. Все символы такого алфавита пронумерованы от 0 до 255, а каждому номеру соответствует 8-разрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код является порядковым номером символа в двоичной системе счисления.
Международным стандартом на персональных компьютерах является таблица кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Таблица ASCII устанавливает коды для представления арабских цифр, латинских букв, разделительных знаков, математических, графических, специальных символов и букв национального языка. Таблица кодировки ASCII устанавливает соответствие между символами, их десятичными номерами и двоичными кодами.
Предcтавление графической информации
Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, содержащих определенное количество точек, называемыми пикселями.
Каждому элементу присваивается значение его цвета, т.е. код цвета (красный, зеленый, синий). Существует два подхода к представлению изображения на компьютере: растровый и векторный.
Растровая графическая информация – это сведения о цвете каждого пикселя при выводе изображения на экран. Растровые графические редакторы формируют графические файлы с данными растрового типа. При сканировании изображений формируется графическая информация растрового типа. Растровый формат помогает получать изображения фотографического качества; растровые графические файлы имеют большой размер и обычно подвергаются сжатию.
Векторная графическая информация – это описания графических элементов (примитивов), из которых составлен рисунок: прямых линий, дуг, эллипсов, многоугольников, закрасок и пр. Векторные редакторы формируют графические файлы векторных форматов.
Предcтавление звуковой информации
Звуковая информация может быть представлена последовательностью элементарных звуков (фонем) и пауз между ними. Каждый звук кодируется и хранится в памяти. Вывод звуков из компьютера осуществляется синтезатором речи, который считывает из памяти хранящийся код звука.
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать непрерывный звуковой сигнал, он должен быть превращен в последовательность импульсов (двоичных 0 и 1) – дискретизация по времени. Преобразование электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука осуществляется с помощью специального устройства - аудиоадаптера (звуковой платы)