کدام اصل از رمزگذاری اطلاعات در رایانه استفاده می شود. کدگذاری اطلاعات در کامپیوتر رمزگذاری اطلاعات عددی

یکی از مزیت های اصلی یک کامپیوتر این است که یک ماشین فوق العاده همه کاره است. هر کسی که تا به حال با آن روبرو شده است می داند که انجام محاسبات حسابی اصلاً روش اصلی استفاده از رایانه نیست. رایانه ها موسیقی و فیلم ها را به خوبی بازتولید می کنند، با کمک آنها می توانید سخنرانی و کنفرانس های ویدیویی را در اینترنت سازماندهی کنید، تصاویر گرافیکی ایجاد و پردازش کنید و امکان استفاده از رایانه در زمینه بازی های رایانه ای در نگاه اول کاملاً با تصویر ناسازگار به نظر می رسد. یک فوق حساب، که صدها میلیون رقم را در ثانیه خرد می کند.

هنگام تدوین یک مدل اطلاعاتی از یک شی یا پدیده، باید در مورد چگونگی درک عناوین خاص توافق کنیم. یعنی در مورد نوع ارائه اطلاعات توافق کنید.

انسان افکار خود را در قالب جملاتی از کلمات بیان می کند. آنها یک نمایش الفبایی از اطلاعات هستند. اساس هر زبانی الفبا است - مجموعه ای محدود از علائم (نمادها) مختلف از هر ماهیت که یک پیام را می سازند.

یک مدخل می تواند معانی مختلفی داشته باشد. به عنوان مثال، مجموعه اعداد 251299 می تواند نشان دهد: جرم یک جسم; طول جسم؛ فاصله بین اشیاء؛ شماره تلفن؛ ثبت تاریخ 25 دسامبر 1999.

برای ارائه اطلاعات، می توان از کدهای مختلفی استفاده کرد و بر این اساس، باید قوانین خاصی را بدانید - قوانین ثبت این کدها، یعنی. قادر به کدنویسی باشد.

کد - مجموعه ای از نمادها برای ارائه اطلاعات.

کد نویسی - فرآیند نمایش اطلاعات در قالب کد.

برای برقراری ارتباط با یکدیگر از یک کد استفاده می کنیم - زبان روسی. هنگام صحبت کردن، این کد با صداها، هنگام نوشتن - با حروف منتقل می شود. راننده سیگنال را با استفاده از بوق یا چراغ های جلوی چشمک زن منتقل می کند. هنگام عبور از جاده به صورت چراغ راهنمایی با کدگذاری اطلاعات مواجه می شوید. بنابراین، کدگذاری به استفاده از مجموعه ای از نمادها بر اساس قوانین کاملاً تعریف شده خلاصه می شود.

اطلاعات را می توان به روش های مختلفی رمزگذاری کرد: به صورت شفاهی. در نوشتار؛ ژست ها یا سیگنال های هر ماهیت دیگری.

رمزگذاری داده ها در کد باینری

با توسعه فناوری، روش های مختلفی برای رمزگذاری اطلاعات ظاهر شد. در نیمه دوم قرن نوزدهم، مخترع آمریکایی ساموئل مورس رمز شگفت انگیزی را اختراع کرد که هنوز هم در خدمت بشریت است. اطلاعات با سه علامت رمزگذاری می شود: سیگنال طولانی (خط تیره)، سیگنال کوتاه (نقطه)، بدون سیگنال (مکث) - برای جدا کردن حروف.

فناوری رایانه نیز سیستم خاص خود را دارد - به آن می گویند کدگذاری باینریو بر اساس نمایش داده ها به صورت دنباله ای از دو کاراکتر است: 0 و 1. این کاراکترها نامیده می شوند. ارقام باینری، در انگلیسی - رقم دودویی یا بیت اختصاری (بیت).

یک بیت می تواند دو مفهوم را بیان کند: 0 یا 1 ( آرهیا خیر, سیاهیا سفید, درست است، واقعییا دروغو غیره.). اگر تعداد بیت ها به دو عدد افزایش یابد، چهار مفهوم مختلف را می توان بیان کرد:

سه بیت می توانند هشت مقدار مختلف را رمزگذاری کنند:

000 001 010 011 100 101 110 111

با افزایش تعداد بیت ها در یک سیستم کدگذاری دودویی، تعداد مقادیری را که می توان در یک سیستم داده شده بیان کرد، دو برابر می کنیم، یعنی فرمول کلی به نظر می رسد:

که در آن N تعداد مقادیر رمزگذاری شده مستقل است.

m عمق بیت کدگذاری باینری اتخاذ شده در این سیستم است.

همان اطلاعات را می توان به چندین شکل ارائه کرد (رمزگذاری کرد). با ظهور رایانه ها، نیاز به رمزگذاری انواع اطلاعاتی که هم فرد و هم کل بشریت با آن سروکار دارند، پدید آمد. اما بشریت مدتها قبل از ظهور رایانه ها شروع به حل مشکل رمزگذاری اطلاعات کرد. دستاوردهای بزرگ بشر - نوشتن و حساب - چیزی بیش از یک سیستم برای رمزگذاری گفتار و اطلاعات عددی نیست. اطلاعات هرگز به شکل خالص خود ظاهر نمی شوند، همیشه به نحوی ارائه می شوند، به نحوی کدگذاری می شوند.

کدگذاری باینری یکی از روش های رایج نمایش اطلاعات است. در رایانه‌ها، روبات‌ها و ماشین‌های کنترل عددی، به طور معمول، تمام اطلاعاتی که دستگاه با آن سروکار دارد به شکل کلمات الفبای دودویی کدگذاری می‌شود.

کدگذاری اطلاعات نمادین (متن).

عملیات اصلی انجام شده بر روی کاراکترهای متنی، مقایسه کاراکترها است.

هنگام مقایسه کاراکترها، مهمترین جنبه ها منحصر به فرد بودن کد برای هر کاراکتر و طول این کد است و انتخاب اصل رمزگذاری خود عملاً بی ربط است.

جداول تبدیل مختلفی برای رمزگذاری متون استفاده می شود. مهم است که هنگام رمزگذاری و رمزگشایی یک متن از یک جدول استفاده شود.

جدول تبدیل یک جدول حاوی لیستی از کاراکترهای رمزگذاری شده است که به نحوی مرتب شده اند، که بر اساس آن کاراکتر به کد باینری خود تبدیل می شود و برعکس می شود.

محبوب ترین جداول تبدیل: DKOI-8، ASCII، CP1251، Unicode.

از لحاظ تاریخی، 8 بیت یا 1 بایت به عنوان طول کد برای رمزگذاری کاراکتر انتخاب شده است. بنابراین، اغلب یک کاراکتر از متن ذخیره شده در رایانه با یک بایت حافظه مطابقت دارد.

با طول کد 8 بیت، 28 = 256 ترکیب مختلف 0 و 1 می تواند وجود داشته باشد، بنابراین با استفاده از یک جدول تبدیل نمی توان بیش از 256 کاراکتر را رمزگذاری کرد. با طول کد 2 بایت (16 بیت)، می توان 65536 کاراکتر را رمزگذاری کرد.

رمزگذاری اطلاعات عددی

شباهت در رمزگذاری اطلاعات عددی و متنی به شرح زیر است: برای مقایسه داده های این نوع، اعداد مختلف (و همچنین کاراکترهای مختلف) باید کد متفاوتی داشته باشند. تفاوت اصلی بین داده های عددی و داده های نمادین در این است که علاوه بر عملیات مقایسه، عملیات ریاضی مختلفی بر روی اعداد انجام می شود: جمع، ضرب، استخراج ریشه، محاسبه لگاریتم و غیره. قوانین انجام این عملیات در ریاضیات به تفصیل تدوین شده است. برای اعداد نشان داده شده در سیستم اعداد موقعیتی.

در فرآیند توسعه، بشر به نیاز به ذخیره و انتقال اطلاعات خاص در فواصل مسافت پی برده است. در مورد دوم، نیاز به تبدیل آن به سیگنال داشت. به این فرآیند رمزگذاری داده می گویند. اطلاعات متنی و همچنین تصاویر گرافیکی را می توان به اعداد تبدیل کرد. مقاله ما به شما می گوید که چگونه می توان این کار را انجام داد.

انتقال اطلاعات از راه دور

• پیک و خدمات پستی؛
• آکوستیک (به عنوان مثال، از طریق یک بلندگو)؛
• بر اساس یک یا روش دیگر مخابرات (سیمی، رادیویی، نوری، رله رادیویی، ماهواره ای، فیبر نوری).

رایج ترین آنها در حال حاضر سیستم های انتقال نوع دوم هستند. با این حال، برای استفاده از آنها، ابتدا باید یک یا روش دیگری را برای رمزگذاری اطلاعات اعمال کنید. انجام این کار با استفاده از اعداد در حساب اعشاری که برای مردم مدرن آشنا هستند بسیار دشوار است.

رمزگذاری

سیستم اعداد باینری

در طلوع عصر کامپیوتر، دانشمندان مشغول جستجوی دستگاهی بودند که نمایش اعداد در رایانه را به ساده ترین شکل ممکن ممکن کند. این مشکل زمانی حل شد که کلود چنون استفاده از سیستم اعداد باینری را پیشنهاد داد. از قرن هفدهم شناخته شده است و اجرای آن نیازمند دستگاهی با 2 حالت پایدار است که مربوط به منطقی "1" و منطقی "0" است. در آن زمان تعداد زیادی از آنها شناخته شده بودند - از هسته ای که می تواند مغناطیسی یا مغناطیسی زدایی شود، تا ترانزیستوری که می تواند باز یا بسته باشد.

ارائه تصاویر رنگی

روش رمزگذاری اطلاعات با استفاده از اعداد برای چنین تصاویری تا حدودی پیچیده تر است. برای این منظور، ابتدا لازم است تصویر را به 3 رنگ اصلی (سبز، قرمز و آبی) تجزیه کنید، زیرا در نتیجه مخلوط کردن آنها در نسبت های خاص، می توانید هر سایه ای را که توسط چشم انسان درک می شود به دست آورید. این روش رمزگذاری تصویر با استفاده از اعداد با استفاده از 24 بیت باینری RGB یا True Color نامیده می شود.

وقتی صحبت از چاپ می شود، از سیستم CMYK استفاده می شود. این بر اساس این ایده است که به هر یک از اجزای اصلی RGB می توان رنگی اختصاص داد که مکمل سفید است. آنها فیروزه ای، سرخابی و زرد هستند. اگرچه تعداد آنها به اندازه کافی وجود دارد، اما برای کاهش هزینه های چاپ، جزء چهارم اضافه می شود - سیاه. بنابراین، برای نمایش گرافیک در سیستم CMYK، 32 بیت باینری مورد نیاز است و خود حالت معمولاً تمام رنگ نامیده می شود.

بازنمایی صداها

به این سوال که آیا راهی برای رمزگذاری اطلاعات با استفاده از اعداد برای این کار وجود دارد، پاسخ باید مثبت باشد. با این حال، در حال حاضر چنین روش هایی کامل در نظر گرفته نمی شوند. این شامل:

• روش FM این بر اساس تجزیه هر صدای پیچیده به دنباله ای از سیگنال های هارمونیک ابتدایی با فرکانس های مختلف است که می تواند با یک کد توصیف شود.
• روش موج جدولی نمونه ها - نمونه های صدا برای آلات موسیقی مختلف - در جداول از پیش تدوین شده ذخیره می شوند. کدهای عددی نوع و شماره مدل ساز، گام، شدت و مدت صدا و غیره را بیان می کنند.

اکنون می دانید که کدگذاری باینری یکی از روش های رایج نمایش اطلاعات است که نقش بسیار زیادی در توسعه فناوری رایانه ایفا کرد.

با ظهور ابزارهای فنی ذخیره و انتقال اطلاعات، ایده ها و تکنیک های کدگذاری جدیدی به وجود آمد.

اولین وسیله فنی برای انتقال اطلاعات از راه دور تلگراف بود که در سال 1837 توسط ساموئل مورس آمریکایی اختراع شد.

پیام تلگراف دنباله ای از سیگنال های الکتریکی است که از یک دستگاه تلگراف از طریق سیم به دستگاه تلگراف دیگر منتقل می شود.

این شرایط فنی، مورس را به این ایده سوق داد که تنها از دو نوع سیگنال - کوتاه و بلند - برای رمزگذاری پیام‌های ارسال شده از طریق خطوط تلگراف استفاده کند.

این روش کدگذاری نامیده می شود کد مورس . در آن، هر حرف از حروف الفبا با دنباله ای از سیگنال های کوتاه (نقطه) و سیگنال های بلند (خط تیره) رمزگذاری می شود. حروف با مکث از یکدیگر جدا می شوند - عدم وجود سیگنال. جدول کد زیر کد مورس را در رابطه با الفبای روسی نشان می دهد. هیچ علامت نگارشی خاصی در آن وجود ندارد. آنها معمولا با کلمات نوشته می شوند: "tchk" - نقطه، "zpt" - کاما و غیره.

جدول کد مطابقت بین مجموعه ای از کاراکترها (نمادها) و کدهای آنهاست.

معروف ترین پیام تلگراف، سیگنال پریشانی است. SOS» ( اسخیابان O ur اسولز - نجات روح ما).

در اینجا به شکل کد مورس به نظر می رسد:
سه نقطه نشان دهنده حرف S است، سه خط تیره - حرف O. دو مکث حروف را از یکدیگر جدا می کند.

از ویژگی های کد مورس، طول متغیر رمز حروف مختلف است، به همین دلیل است که کد مورس نامیده می شود. کد ناهموار . حروفی که بیشتر در متن ظاهر می شوند، کد کوتاه تری نسبت به حروف کمیاب دارند. برای مثال، کد حرف "E" یک نقطه است و کد حرف "B" از شش کاراکتر تشکیل شده است. چرا این کار انجام می شود؟ برای کوتاه کردن طول کل پیام. اما به دلیل متغیر بودن طول کد حروف، مشکل جداسازی حروف از یکدیگر در متن به وجود می آید. بنابراین برای جداسازی باید از مکث (پرش) استفاده کرد. در نتیجه، الفبای تلگراف مورس سه تایی است، زیرا از سه کاراکتر استفاده می کند: نقطه، خط تیره، فاصله.

در کد Baudot طول کد تمام حروف الفبا یکسان و برابر با پنج است. در این مورد، هیچ مشکلی برای جدا کردن حروف از یکدیگر وجود ندارد: هر پنج سیگنال یک کاراکتر متنی است.

کد Baudot - این اولین روش کدگذاری باینری اطلاعات در تاریخ فناوری است. به لطف ایده Baudot، امکان خودکارسازی فرآیند انتقال و چاپ نامه ها وجود داشت. یک دستگاه تلگراف صفحه کلید ایجاد شد. با فشار دادن یک کلید با یک حرف خاص، یک سیگنال پنج پالس مربوطه تولید می شود که از طریق خط ارتباطی منتقل می شود. دستگاه گیرنده تحت تأثیر این سیگنال همان حرف را روی نوار کاغذی چاپ می کند.

کد Baudot - r تلگراف یکنواختکد \(5\) بیتی با استفاده از دو سیگنال الکتریکی مختلف.

رمزگذاری اطلاعات متنی در رایانه گاهی شرط ضروری برای عملکرد صحیح یک دستگاه یا نمایش یک قطعه خاص است. نحوه انجام این فرآیند در حین کار رایانه با اطلاعات متنی و بصری، صدا - همه اینها را در این مقاله تجزیه و تحلیل خواهیم کرد.

معرفی

یک کامپیوتر الکترونیکی (که ما آن را در زندگی روزمره کامپیوتر می نامیم) متن را به روشی بسیار خاص درک می کند. برای او، رمزگذاری اطلاعات متن بسیار مهم است، زیرا او هر قطعه متن را به عنوان گروهی از نمادهای جدا شده از یکدیگر درک می کند.

نمادها چیست؟

نه تنها حروف روسی، انگلیسی و سایر حروف به عنوان نماد رایانه عمل می کنند، بلکه علائم نگارشی و سایر کاراکترها نیز به عنوان نماد عمل می کنند. حتی فضایی که برای جدا کردن کلمات هنگام تایپ در رایانه استفاده می کنیم، توسط دستگاه به عنوان یک نماد درک می شود. از جهاتی بسیار یادآور ریاضیات عالی است، زیرا در آنجا، به گفته بسیاری از اساتید، صفر معنایی دوگانه دارد: هم عدد است و هم در عین حال هیچ معنایی ندارد. حتی برای فیلسوفان، مسئله فضای سفید می تواند یک مسئله مبرم باشد. البته یک شوخی، اما به قول خودشان در هر شوخی حقیقتی نهفته است.

چه نوع اطلاعاتی وجود دارد؟

بنابراین، برای درک اطلاعات، کامپیوتر باید فرآیندهای پردازش را آغاز کند. اصلاً چه نوع اطلاعاتی وجود دارد؟ موضوع این مقاله رمزگذاری اطلاعات متنی است. ما به این کار توجه ویژه ای خواهیم داشت، اما به موضوعات خرد دیگری نیز خواهیم پرداخت.

اطلاعات می تواند متنی، عددی، صوتی، گرافیکی باشد. رایانه باید فرآیندهایی را اجرا کند که اطلاعات متنی را رمزگذاری می کند تا آنچه را که مثلاً روی صفحه کلید تایپ می کنیم، روی صفحه نمایش دهد. ما نمادها و حروف را خواهیم دید، این قابل درک است. ماشین چه چیزی می بیند؟ او کاملاً تمام اطلاعات را - و اکنون ما فقط در مورد متن صحبت نمی کنیم - به عنوان دنباله خاصی از صفر و یک درک می کند. آنها اساس به اصطلاح کد باینری را تشکیل می دهند. بر این اساس، فرآیندی که اطلاعات دریافت شده توسط دستگاه را به چیزی که قابل درک است تبدیل می کند، «رمزگذاری باینری اطلاعات متنی» نامیده می شود.

اصول مختصر عملکرد کد باینری

چرا کدگذاری باینری اطلاعات در ماشین‌های الکترونیکی گسترده‌تر است؟ پایه متن، که با استفاده از صفر و یک کدگذاری می شود، می تواند مطلقاً هر دنباله ای از نمادها و نشانه ها باشد. با این حال، این تنها مزیت رمزگذاری متن باینری اطلاعات نیست. نکته این است که اصلی که این روش کدگذاری بر اساس آن استوار است بسیار ساده است، اما در عین حال کاملاً کاربردی است. هنگامی که یک ضربه الکتریکی وجود دارد، (البته مشروط) با یک واحد مشخص می شود. هیچ ضربه ای وجود ندارد - با صفر مشخص شده است. یعنی کدگذاری متنی اطلاعات بر اساس اصل ساخت دنباله ای از تکانه های الکتریکی است. یک دنباله منطقی که از نمادهای کد دودویی تشکیل شده است، زبان ماشین نامیده می شود. در عین حال، رمزگذاری و پردازش اطلاعات متنی با استفاده از کد باینری اجازه می دهد تا عملیات در مدت زمان نسبتاً کوتاهی انجام شود.

بیت ها و بایت ها

عددی که توسط یک ماشین درک می شود حاوی مقدار مشخصی از اطلاعات است. برابر با یک بیت است. این برای هر یک و هر صفر که یک یا آن توالی اطلاعات رمزگذاری شده را تشکیل می‌دهند صدق می‌کند.

بر این اساس، مقدار اطلاعات را در هر صورت می توان به سادگی با دانستن تعداد کاراکترهای دنباله کد باینری تعیین کرد. آنها از نظر عددی با یکدیگر برابر خواهند بود. 2 رقم در کد حاوی 2 بیت اطلاعات، 10 رقم - 10 بیت و غیره است. همانطور که می بینید، اصل تعیین حجم اطلاعاتی که در یک قطعه خاص از کد باینری نهفته است، بسیار ساده است.

کدگذاری اطلاعات متنی در کامپیوتر

در حال حاضر شما در حال خواندن مقاله ای هستید که همانطور که ما معتقدیم متشکل از دنباله ای از حروف الفبای روسی است. و کامپیوتر، همانطور که قبلا ذکر شد، تمام اطلاعات (و در این مورد نیز) را به عنوان دنباله ای از حروف، بلکه از صفر و یک درک می کند، که نشان دهنده عدم وجود و حضور یک ضربه الکتریکی است.

مسئله این است که شما می توانید یک کاراکتر را که روی صفحه می بینیم با استفاده از یک واحد اندازه گیری معمولی به نام بایت رمزگذاری کنید. همانطور که در بالا نوشته شد، کد باینری به اصطلاح یک بار اطلاعاتی دارد. به یاد بیاوریم که از نظر عددی برابر است با تعداد کل صفر و یک در قطعه کد انتخاب شده. بنابراین، 8 بیت 1 بایت می سازد. ترکیب سیگنال ها می تواند بسیار متفاوت باشد، همانطور که می توان به راحتی با کشیدن یک مستطیل روی کاغذ متشکل از 8 سلول با اندازه مساوی مشاهده کرد.

به نظر می رسد که اطلاعات متنی را می توان با استفاده از الفبای با ظرفیت 256 کاراکتر رمزگذاری کرد. چه فایده ای دارد؟ معنی در این واقعیت نهفته است که هر کاراکتر کد باینری خود را دارد. ترکیبات "گره خورده" به کاراکترهای خاص از 00000000 شروع می شوند و به 11111111 ختم می شوند. اگر از سیستم اعداد باینری به سیستم اعشاری حرکت کنید، می توانید اطلاعات را در چنین سیستمی از 0 تا 255 رمزگذاری کنید.

فراموش نکنید که اکنون جداول مختلفی وجود دارد که از رمزگذاری حروف الفبای روسی استفاده می کنند. اینها به عنوان مثال ISO و KOI-8، Mac و CP در دو تغییر هستند: 1251 و 866. به راحتی می توان مطمئن شد که متن کدگذاری شده در یکی از این جداول در رمزگذاری دیگری غیر از این جدول به درستی نمایش داده نمی شود. این به این دلیل است که در جداول مختلف نمادهای مختلف با کد باینری یکسان مطابقت دارند.

این در ابتدا یک مشکل بود. با این حال، امروزه برنامه‌ها دارای الگوریتم‌های ویژه داخلی هستند که متن را به شکل صحیح تبدیل می‌کند. سال 1997 با ایجاد رمزگذاری به نام یونیکد مشخص شد. در آن، هر کاراکتر 2 بایت در اختیار دارد. این به شما امکان می دهد متن را با تعداد کاراکترهای بسیار بیشتری رمزگذاری کنید. 256 و 65536: آیا تفاوتی وجود دارد؟

کد نویسی گرافیکی

کدگذاری متن و اطلاعات گرافیکی شباهت هایی دارد. همانطور که می دانید برای نمایش اطلاعات گرافیکی از یک دستگاه جانبی کامپیوتر به نام مانیتور استفاده می شود. گرافیک در حال حاضر (در حال حاضر در مورد گرافیک کامپیوتری صحبت می کنیم) به طور گسترده در زمینه های مختلف استفاده می شود. خوشبختانه، قابلیت های سخت افزاری رایانه های شخصی، حل مشکلات گرافیکی کاملاً پیچیده را ممکن می سازد.

پردازش اطلاعات ویدئویی در سال های اخیر امکان پذیر شده است. اما متن بسیار "سبک تر" از گرافیک است که در اصل قابل درک است. به همین دلیل، اندازه نهایی فایل های گرافیکی باید افزایش یابد. با دانستن ماهیت ارائه اطلاعات گرافیکی می توان بر چنین مشکلاتی غلبه کرد.

بیایید ابتدا بفهمیم که این نوع اطلاعات به چه گروه هایی تقسیم می شود. اولاً شطرنجی است. دوم، بردار.

تصاویر شطرنجی کاملاً شبیه کاغذ شطرنجی هستند. هر سلول روی چنین کاغذی با یک رنگ یا رنگ دیگر رنگ شده است. این اصل تا حدودی یادآور موزاییک است. یعنی معلوم می شود که در گرافیک شطرنجی تصویر به قسمت های ابتدایی جداگانه تقسیم می شود. آنها پیکسل نامیده می شوند. پیکسل ها به روسی به معنای "نقطه" هستند. منطقی است که پیکسل ها نسبت به خطوط مرتب شوند. شبکه گرافیکی فقط از تعداد معینی پیکسل تشکیل شده است. به آن رستر نیز می گویند. با در نظر گرفتن این دو تعریف، می توان گفت که یک تصویر شطرنجی چیزی نیست جز مجموعه ای از پیکسل ها که بر روی یک شبکه مستطیل شکل نمایش داده می شوند.

شطرنجی مانیتور و اندازه پیکسل بر کیفیت تصویر تأثیر می گذارد. هرچه شطرنجی مانیتور بزرگتر باشد، بالاتر خواهد بود. اندازه های شطرنجی رزولوشن صفحه نمایش هستند که احتمالاً هر کاربری نام آن را شنیده است. یکی از مهم ترین ویژگی هایی که صفحه نمایش های کامپیوتر دارند رزولوشن است و نه تنها وضوح. این نشان می دهد که در هر واحد طول چند پیکسل وجود دارد. به طور معمول، وضوح مانیتور بر حسب پیکسل در هر اینچ اندازه گیری می شود. هرچه تعداد پیکسل در واحد طول بیشتر باشد، کیفیت بالاتر خواهد بود، زیرا "دانه" کاهش می یابد.

پردازش جریان صوتی

کدگذاری اطلاعات متنی و صوتی مانند سایر انواع کدنویسی دارای ویژگی هایی است. اکنون در مورد آخرین فرآیند صحبت خواهیم کرد: رمزگذاری اطلاعات صوتی.

نمایش یک جریان صوتی (و همچنین یک صدای فردی) را می توان با استفاده از دو روش تولید کرد.

فرم آنالوگ نمایش اطلاعات صوتی

در این مورد، کمیت می تواند تعداد بسیار زیادی از مقادیر مختلف را به خود بگیرد. علاوه بر این، همین مقادیر ثابت نمی مانند: آنها خیلی سریع تغییر می کنند و این روند مداوم است.

شکل گسسته نمایش اطلاعات صوتی

اگر در مورد روش گسسته صحبت کنیم، در این مورد کمیت می تواند فقط تعداد محدودی از مقادیر را بگیرد. در این مورد، تغییر به صورت اسپاسم رخ می دهد. شما می توانید به طور مجزا نه تنها اطلاعات صوتی، بلکه اطلاعات گرافیکی را نیز رمزگذاری کنید. در مورد فرم آنالوگ، اتفاقا.

به عنوان مثال، اطلاعات صوتی آنالوگ بر روی صفحات وینیل ذخیره می شود. اما سی دی در حال حاضر یک راه مجزا برای ارائه اطلاعات صوتی است.

در همان ابتدا، ما در مورد این واقعیت صحبت کردیم که کامپیوتر تمام اطلاعات را به زبان ماشین درک می کند. برای انجام این کار، اطلاعات به شکل دنباله ای از تکانه های الکتریکی - صفر و یک کدگذاری می شود. رمزگذاری اطلاعات صوتی نیز از این قاعده مستثنی نیست. برای پردازش صدا در رایانه، ابتدا باید آن را به همان ترتیب تبدیل کنید. فقط پس از این می توان عملیات را روی یک جریان یا یک صدا انجام داد.

هنگامی که فرآیند رمزگذاری رخ می دهد، جریان در معرض نمونه برداری زمانی قرار می گیرد. موج صوتی پیوسته است و در بازه های زمانی کوتاهی ایجاد می شود. مقدار دامنه برای هر بازه خاص به طور جداگانه تنظیم می شود.

نتیجه

بنابراین، در طول این مقاله به چه چیزی پی بردیم؟ اولاً، کاملاً تمام اطلاعاتی که بر روی مانیتور رایانه نمایش داده می شود قبل از نمایش در آنجا رمزگذاری می شوند. ثانیاً، این کدگذاری شامل ترجمه اطلاعات به زبان ماشین است. ثالثاً، زبان ماشین چیزی نیست جز دنباله ای از تکانه های الکتریکی - صفر و یک. چهارم اینکه جداول جداگانه ای برای رمزگذاری کاراکترهای مختلف وجود دارد. و پنجم اینکه اطلاعات گرافیکی و صوتی را می توان به صورت آنالوگ و گسسته ارائه کرد. شاید در اینجا نکات اصلی مورد بحث قرار گیرد. یکی از رشته هایی که در این زمینه مطالعه می کند علوم کامپیوتر است. کدگذاری اطلاعات متنی و اصول اولیه آن در مدرسه توضیح داده شده است، زیرا هیچ چیز پیچیده ای در مورد آن وجود ندارد.

با سیستم های اعداد - روش های رمزگذاری اعداد آشنا شدیم. اعداد اطلاعاتی در مورد تعداد اقلام می دهند. این اطلاعات باید در نوعی سیستم اعداد کدگذاری و ارائه شوند. انتخاب کدام یک از روش های شناخته شده بستگی به مشکل حل شده دارد.
تا همین اواخر، کامپیوترها عمدتاً اطلاعات عددی و متنی را پردازش می کردند. اما فرد بیشتر اطلاعات دنیای بیرون را به صورت تصویر و صدا دریافت می کند. در این مورد، تصویر مهم تر است. این ضرب المثل را به خاطر بسپارید: "یک بار دیدن بهتر از صد بار شنیدن است." بنابراین، امروزه کامپیوترها شروع به کار بیشتر و فعالتر با تصاویر و صدا کرده اند. ما قطعا راه هایی را برای رمزگذاری چنین اطلاعاتی در نظر خواهیم گرفت.

کدگذاری باینری اطلاعات عددی و متنی.

هر اطلاعاتی با استفاده از توالی های دو رقمی - 0 و 1 - در رایانه کدگذاری می شود. رایانه اطلاعات را به شکل ترکیبی از سیگنال های الکتریکی ذخیره و پردازش می کند: ولتاژ 0.4V-0.6V مربوط به صفر منطقی و ولتاژ 2.4V-2.7 است. V با یک منطقی مطابقت دارد. دنباله های 0 و 1 نامیده می شوند کدهای باینری ، و اعداد 0 و 1 هستند بیت ها (اعداد باینری). این رمزگذاری اطلاعات در رایانه نامیده می شود کدگذاری باینری . بنابراین، رمزگذاری باینری رمزگذاری با حداقل تعداد ممکن از نمادهای ابتدایی است، رمزگذاری با ساده ترین ابزار. به همین دلیل است که از منظر نظری قابل توجه است.
مهندسان جذب کدگذاری باینری اطلاعات می شوند زیرا پیاده سازی آن از نظر فنی آسان است. مدارهای الکترونیکی برای پردازش کدهای باینری باید تنها در یکی از دو حالت باشند: سیگنال وجود دارد / سیگنال وجود ندارد یا ولتاژ بالا / ولتاژ پایین .
کامپیوترها در کار خود با اعداد حقیقی و صحیح که در قالب دو، چهار، هشت و حتی ده بایت ارائه می شوند، کار می کنند. برای نشان دادن علامت یک عدد در هنگام شمارش، یک عدد اضافی رقم علامت ، که معمولاً قبل از ارقام عددی قرار می گیرد. برای اعداد مثبت، مقدار بیت علامت 0 و برای اعداد منفی - 1 است. برای نوشتن نمایش داخلی یک عدد صحیح منفی (-N)، باید:
1) کد اضافی عدد N را با جایگزین کردن 0 با 1 و 1 با 0 دریافت کنید.
2) به عدد حاصل 1 اضافه کنید.

از آنجایی که یک بایت برای نمایش این عدد کافی نیست، به صورت 2 بایت یا 16 بیت نمایش داده می شود، کد مکمل آن 1111101111000101 است، بنابراین -1082=1111101111000110.
اگر رایانه شخصی بتواند تنها تک بایت ها را مدیریت کند، فایده چندانی نخواهد داشت. در واقع یک کامپیوتر شخصی با اعدادی کار می کند که در دو، چهار، هشت و حتی ده بایت نوشته شده اند.
از اواخر دهه 60، رایانه ها به طور فزاینده ای برای پردازش اطلاعات متنی مورد استفاده قرار گرفتند. برای نمایش اطلاعات متنی معمولاً از 256 کاراکتر مختلف استفاده می شود، به عنوان مثال، حروف بزرگ و کوچک الفبای لاتین، اعداد، علائم نقطه گذاری و غیره. در اکثر رایانه های مدرن، هر کاراکتر مربوط به دنباله ای از هشت صفر و یک است که نامیده می شود بایت .
یک بایت ترکیبی هشت بیتی از صفر و یک است.
هنگام رمزگذاری اطلاعات در این رایانه های الکترونیکی، از 256 دنباله مختلف 8 صفر و یک استفاده می شود که امکان رمزگذاری 256 کاراکتر را فراهم می کند. به عنوان مثال، حرف بزرگ روسی "M" دارای کد 11101101، حرف "I" دارای کد 11101001، حرف "P" دارای کد 11110010 است. بنابراین، کلمه "WORLD" با دنباله ای 24 بیتی رمزگذاری شده است. یا 3 بایت: 111011011110100111110010.
تعداد بیت های یک پیام، حجم اطلاعات پیام نامیده می شود. جالب است!

در ابتدا فقط از الفبای لاتین در رایانه استفاده می شد. 26 حرف دارد. بنابراین، پنج پالس (بیت) برای تعیین هر یک کافی است. اما متن حاوی علائم نگارشی، اعداد اعشاری و غیره است. بنابراین، در اولین کامپیوترهای انگلیسی زبان، یک بایت - یک هجای ماشینی - شامل شش بیت بود. سپس هفت - نه تنها برای تشخیص حروف بزرگ از حروف کوچک، بلکه برای افزایش تعداد کدهای کنترل برای چاپگرها، چراغ های سیگنال و سایر تجهیزات. در سال 1964، IBM-360 قدرتمند ظاهر شد که در آن بایت در نهایت برابر با هشت بیت شد. بیت هشتم آخر برای شخصیت های شبه نگاری مورد نیاز بود.
اختصاص یک کد باینری خاص به یک نماد یک امر قراردادی است که در جدول کد ثبت می شود. متأسفانه، پنج رمزگذاری مختلف از حروف روسی وجود دارد، بنابراین متون ایجاد شده در یک رمزگذاری به درستی در دیگری منعکس نمی شوند.
از نظر زمانی، یکی از اولین استانداردها برای رمزگذاری حروف روسی در رایانه، KOI8 ("کد تبادل اطلاعات، 8 بیت") بود. رایج ترین رمزگذاری، رمزگذاری سیریلیک استاندارد مایکروسافت ویندوز است که با علامت اختصاری SR1251 نشان داده می شود ("SR" مخفف "صفحه کد" یا "صفحه کد"). اپل رمزگذاری حروف روسی (Mac) خود را برای کامپیوترهای مکینتاش توسعه داده است. سازمان بین المللی استاندارد (ISO) کدگذاری ISO 8859-5 را به عنوان یک استاندارد برای زبان روسی تایید کرده است. سرانجام یک استاندارد بین المللی جدید به نام یونیکد ظاهر شد که نه یک بایت برای هر کاراکتر، بلکه دو بایت اختصاص می دهد و بنابراین با کمک آن می توانید نه 256 کاراکتر، بلکه 65536 کاراکتر را رمزگذاری کنید.
همه این کدگذاری ها جدول کد ASCII (کد استاندارد آمریکایی برای تبادل اطلاعات) را ادامه می دهند که 128 کاراکتر را رمزگذاری می کند.
جدول کاراکترهای ASCII:

کدگذاری باینری متن به این صورت انجام می‌شود: وقتی کلیدی را فشار می‌دهید، دنباله خاصی از تکانه‌های الکتریکی به کامپیوتر منتقل می‌شود و هر کاراکتر مربوط به دنباله‌ای از تکانه‌های الکتریکی (صفر و یک در زبان ماشین) است. برنامه درایور صفحه کلید و صفحه نمایش، کاراکتر را با استفاده از جدول کد تعیین می کند و تصویر آن را روی صفحه ایجاد می کند. بنابراین، متون و اعداد در حافظه کامپیوتر به صورت کد باینری ذخیره می شوند و به صورت برنامه نویسی به تصاویر روی صفحه تبدیل می شوند.

از دهه 80، فناوری پردازش اطلاعات گرافیکی در رایانه به سرعت در حال توسعه بوده است. گرافیک کامپیوتری به طور گسترده در شبیه سازی کامپیوتری در تحقیقات علمی، شبیه سازی کامپیوتری، انیمیشن کامپیوتری، گرافیک تجاری، بازی ها و غیره استفاده می شود.
اطلاعات گرافیکی روی صفحه نمایش به صورت تصویری ارائه می شود که از نقاط (پیکسل) تشکیل شده است. به عکس روزنامه با دقت نگاه کنید، خواهید دید که آن نیز از نقاط ریز تشکیل شده است. اگر اینها فقط نقاط سیاه و سفید هستند، هر یک از آنها را می توان با 1 بیت رمزگذاری کرد. اما اگر سایه هایی در عکس وجود دارد، دو بیت به شما امکان می دهد 4 سایه نقطه را رمزگذاری کنید: 00 - سفید، 01 - خاکستری روشن، 10 - خاکستری تیره، 11 - سیاه. سه بیت به شما امکان می دهد 8 سایه و غیره را رمزگذاری کنید.
به تعداد بیت های مورد نیاز برای رمزگذاری یک سایه رنگ، عمق رنگ می گویند.

در کامپیوترهای مدرن وضوح (تعداد نقاط روی صفحه) و همچنین تعداد رنگ ها به آداپتور ویدئویی بستگی دارد و توسط نرم افزار قابل تغییر است.
تصاویر رنگی می توانند حالت های مختلفی داشته باشند: 16 رنگ، 256 رنگ، 65536 رنگ ( رنگ بالا)، 16777216 رنگ ( رنگ واقعی). در هر نقطه برای حالت رنگ بالا 16 بیت یا 2 بایت مورد نیاز است.
رایج ترین وضوح صفحه نمایش 800 در 600 پیکسل است، یعنی. 480000 امتیاز بیایید مقدار حافظه ویدئویی مورد نیاز برای حالت رنگ بالا را محاسبه کنیم: 2 بایت *480000=960000 بایت.
واحدهای بزرگتر نیز برای اندازه گیری مقدار اطلاعات استفاده می شوند:

بنابراین 960000 بایت تقریبا معادل 937.5 کیلوبایت است. اگر شخصی هشت ساعت در روز بدون وقفه صحبت کند، در طول 70 سال زندگی او حدود 10 گیگابایت اطلاعات صحبت خواهد کرد (این 5 میلیون صفحه است - یک پشته کاغذ به ارتفاع 500 متر).
نرخ انتقال اطلاعات تعداد بیت های ارسال شده در ثانیه است. نرخ انتقال 1 بیت در ثانیه را 1 باد می نامند.

یک بیت مپ که یک کد تصویر باینری است، در حافظه ویدئویی کامپیوتر ذخیره می شود و از آنجا توسط پردازنده خوانده می شود (حداقل 50 بار در ثانیه) و روی صفحه نمایش داده می شود.

کدگذاری باینری اطلاعات صوتی

از اوایل دهه 90، کامپیوترهای شخصی قادر به کار با اطلاعات صوتی بودند. هر کامپیوتر با کارت صدا می تواند به عنوان فایل ذخیره شود ( یک فایل مقدار معینی از اطلاعات ذخیره شده روی دیسک و دارای یک نام است ) و اطلاعات صوتی را پخش کنید. استفاده از نرم افزارهای خاص (ویرایشگر فایل های صوتی) امکانات گسترده ای را برای ایجاد، ویرایش و گوش دادن به فایل های صوتی باز می کند. برنامه های تشخیص گفتار در حال ایجاد هستند و امکان کنترل رایانه با صدای خود فراهم می شود.
این کارت صدا (کارت) است که سیگنال آنالوگ را به یک فونوگرام گسسته و بالعکس، صدای "دیجیتال" را به سیگنال آنالوگ (پیوسته) تبدیل می کند که به ورودی بلندگو می رود.

هنگام کدگذاری باینری یک سیگنال صوتی آنالوگ، سیگنال پیوسته نمونه برداری می شود، به عنوان مثال. با یک سری از نمونه های فردی آن - قرائت ها جایگزین می شود. کیفیت کدگذاری باینری به دو پارامتر بستگی دارد: تعداد سطوح سیگنال گسسته و تعداد نمونه در ثانیه. تعداد نمونه ها یا فرکانس نمونه برداری در آداپتورهای صوتی می تواند متفاوت باشد: 11 کیلوهرتز، 22 کیلوهرتز، 44.1 کیلوهرتز و غیره. اگر تعداد سطوح 65536 باشد، 16 بیت (216) برای یک سیگنال صوتی طراحی شده است. یک آداپتور صوتی 16 بیتی صدا را با دقت بیشتری نسبت به آداپتور صوتی 8 بیتی رمزگذاری و بازتولید می کند.
به تعداد بیت های مورد نیاز برای رمزگذاری یک سطح صوتی، عمق صدا می گویند.
حجم یک فایل صوتی مونو (بر حسب بایت) با فرمول تعیین می شود:

با صدای استریوفونیک حجم فایل صوتی دو برابر و با صدای کوادرافونیک چهار برابر می شود.
با پیچیده تر شدن برنامه ها و افزایش عملکرد آنها و همچنین ظهور برنامه های کاربردی چند رسانه ای، حجم عملکردی برنامه ها و داده ها افزایش می یابد. اگر در اواسط دهه 80 حجم معمول برنامه ها و داده ها ده ها و فقط گاهی صدها کیلوبایت بود، در اواسط دهه 90 شروع به افزایش ده ها مگابایت کرد. بر این اساس مقدار رم افزایش می یابد.

یک کامپیوتر مدرن می تواند اطلاعات عددی، متنی، گرافیکی، صوتی و تصویری را پردازش کند. همه این نوع اطلاعات در یک کامپیوتر به صورت کد باینری ارائه می شود، یعنی از الفبای با ظرفیت دو کاراکتر (0 و 1) استفاده می شود. این به این دلیل است که نمایش اطلاعات در قالب دنباله ای از تکانه های الکتریکی راحت است: هیچ ضربه ای (0) وجود ندارد، یک ضربه (1) وجود دارد. چنین کدگذاری معمولا باینری نامیده می شود و دنباله های منطقی صفر و یک خود زبان ماشین نامیده می شوند.

هر رقم از کد باینری ماشین مقداری از اطلاعات برابر با یک بیت را حمل می کند.

این نتیجه‌گیری را می‌توان با در نظر گرفتن اعداد الفبای ماشینی به‌عنوان رویدادهای احتمالی یکسان به دست آورد. هنگام نوشتن یک رقم باینری، می توانید تنها یکی از دو حالت ممکن را انتخاب کنید، به این معنی که مقدار اطلاعاتی برابر با 1 بیت را حمل می کند. بنابراین دو رقم حامل 2 بیت اطلاعات، چهار رقم حامل 4 بیت و ... می باشد.برای تعیین میزان اطلاعات به صورت بیت کافی است تعداد ارقام کد ماشین باینری را تعیین کنید.

رمزگذاری اطلاعات متنی

در حال حاضر، بیشتر کاربران از رایانه برای پردازش اطلاعات متنی استفاده می کنند که از نمادها تشکیل شده است: حروف، اعداد، علائم نگارشی و غیره.

بر اساس یک سلول با ظرفیت اطلاعات 1 بیت، تنها 2 حالت مختلف را می توان رمزگذاری کرد. برای اینکه هر کاراکتری که می توان از صفحه کلید در حروف لاتین وارد کرد، کد باینری منحصر به فرد خود را دریافت کند، 7 بیت لازم است. بر اساس یک دنباله 7 بیتی، مطابق با فرمول هارتلی، N = 2 7 = 128 ترکیب مختلف صفر و یک را می توان به دست آورد، یعنی. کدهای باینری با اختصاص کد باینری به هر کاراکتر، یک جدول رمزگذاری به دست می آوریم. یک شخص با نمادها کار می کند، یک کامپیوتر با کدهای باینری آنها.

برای طرح‌بندی صفحه‌کلید لاتین، تنها یک جدول رمزگذاری برای کل جهان وجود دارد، بنابراین متنی که با استفاده از طرح‌بندی لاتین تایپ می‌شود به اندازه کافی در هر رایانه نمایش داده می‌شود. این جدول ASCII (کد استاندارد آمریکایی تبادل اطلاعات) نامیده می شود که در انگلیسی [éski] و در روسی [áski] تلفظ می شود. در زیر کل جدول ASCII است که کدهای آن به صورت اعشاری نشان داده شده است. از آن می توانید تعیین کنید که وقتی مثلاً نماد "*" را از صفحه کلید وارد می کنید ، رایانه آن را به عنوان کد 42 (10) درک می کند ، به نوبه خود 42 (10) = 101010 (2) - این کد باینری است علامت "* " در این جدول از کدهای 0 تا 31 استفاده نشده است.

جدول کاراکتر ASCII

برای رمزگذاری یک کاراکتر، مقداری از اطلاعات برابر با 1 بایت استفاده می شود، یعنی I = 1 بایت = 8 بیت. با استفاده از فرمولی که تعداد رویدادهای احتمالی K و مقدار اطلاعات I را به هم مرتبط می کند، می توانید محاسبه کنید که چند نماد مختلف را می توان رمزگذاری کرد (با فرض اینکه نمادها رویدادهای احتمالی هستند):

K = 2 I = 2 8 = 256،

به عنوان مثال، الفبای با ظرفیت 256 کاراکتر می تواند برای نمایش اطلاعات متنی استفاده شود.

ماهیت رمزگذاری این است که به هر کاراکتر یک کد باینری از 00000000 تا 11111111 یا یک کد اعشاری مربوطه از 0 تا 255 اختصاص داده می شود.

باید به خاطر داشت که در حال حاضر پنج جدول کد مختلف برای رمزگذاری حروف روسی استفاده می شود(KOI - 8، SR1251، SR866، Mac، ISO)، و متون رمزگذاری شده با استفاده از یک جدول به درستی در رمزگذاری دیگر نمایش داده نمی شوند. این را می توان به صورت بصری به عنوان قطعه ای از یک جدول رمزگذاری کاراکتر ترکیبی نشان داد.

نمادهای مختلف به یک کد باینری اختصاص داده می شود.

با این حال، در بیشتر موارد، این کاربر نیست که از رمزگذاری اسناد متنی مراقبت می کند، بلکه برنامه های ویژه - مبدل هایی که در برنامه ها ساخته شده اند.

از سال 1997، آخرین نسخه های مایکروسافت آفیس از کدگذاری جدید پشتیبانی می کنند. اسمش یونیکد هست یونیکد یک جدول رمزگذاری است که از 2 بایت برای رمزگذاری هر کاراکتر استفاده می کند. 16 بیت. بر اساس چنین جدولی می توان N=2 16 =65536 کاراکتر را کدگذاری کرد.

یونیکد تقریباً تمام خط‌های مدرن را شامل می‌شود، از جمله: عربی، ارمنی، بنگالی، برمه‌ای، یونانی، گرجی، دوانگاری، عبری، سیریلیک، قبطی، خمر، لاتین، تامیل، هانگول، هان (چین، ژاپن، کره)، چروکی، اتیوپی، ژاپنی (کاتاکانا، هیراگانا، کانجی) و دیگران.

برای اهداف آکادمیک، خط های تاریخی زیادی اضافه شده است، از جمله: یونان باستان، هیروگلیف مصری، خط میخی، نوشته مایاها، و الفبای اتروسکی.

یونیکد طیف گسترده ای از نمادها و پیکتوگرام های ریاضی و موسیقی را ارائه می دهد.

دو محدوده کد برای کاراکترهای سیریلیک در یونیکد وجود دارد:

سیریلیک (#0400 - #04FF)

مکمل سیریلیک (#0500 - #052F).

اما اجرای جدول یونیکد به شکل خالص آن به دلیل این واقعیت متوقف می شود که اگر کد یک کاراکتر نه یک بایت، بلکه دو بایت اشغال کند، دو برابر فضای دیسک برای ذخیره متن و دو برابر بیشتر خواهد شد. زمان زیادی برای انتقال آن از طریق کانال های ارتباطی.

بنابراین، در عمل در حال حاضر نمایش یونیکد UTF-8 (فرمت تبدیل یونیکد) رایج تر است. UTF-8 بهترین سازگاری را با سیستم هایی که از کاراکترهای 8 بیتی استفاده می کنند فراهم می کند. زمانی که در UTF-8 نوشته می شود، متنی که فقط از کاراکترهایی با شماره کمتر از 128 تشکیل شده باشد، به متن ASCII ساده تبدیل می شود. سایر کاراکترهای یونیکد به صورت دنباله هایی به طول 2 تا 4 بایت نمایش داده می شوند. به طور کلی، از آنجایی که رایج ترین کاراکترهای جهان، الفبای لاتین، هنوز 1 بایت را در UTF-8 اشغال می کنند، این رمزگذاری نسبت به یونیکد خالص مقرون به صرفه تر است.

برای تعیین کد عددی یک کاراکتر، می توانید از جدول کد استفاده کنید. برای انجام این کار، "Insert" - "Symbol" را از منو انتخاب کنید، پس از آن پانل گفتگوی Symbol روی صفحه ظاهر می شود. یک جدول کاراکتر برای فونت انتخاب شده در کادر محاوره ای ظاهر می شود. کاراکترهای این جدول خط به خط و به ترتیب از چپ به راست مرتب شده اند و با کاراکتر Space شروع می شوند.

تبادل مداوم جریان اطلاعات در جهان وجود دارد. منابع می توانند افراد، وسایل فنی، اشیاء مختلف، اشیاء طبیعت بی جان و زنده باشند. یک یا چند شی می توانند اطلاعات را دریافت کنند.

برای تبادل بهتر داده ها، اطلاعات به طور همزمان در سمت فرستنده رمزگذاری و پردازش می شوند (تهیه داده ها و تبدیل آن به فرمی مناسب برای پخش، پردازش و ذخیره سازی)، ارسال و رمزگشایی در سمت گیرنده (تبدیل داده های کدگذاری شده به شکل اصلی آن). اینها وظایف مرتبط با یکدیگر هستند: منبع و گیرنده باید الگوریتم های پردازش اطلاعات مشابهی داشته باشند، در غیر این صورت فرآیند رمزگذاری-رمزگشایی غیرممکن خواهد بود. کدگذاری و پردازش اطلاعات گرافیکی و چند رسانه ای معمولاً بر اساس فناوری کامپیوتری اجرا می شود.

رمزگذاری اطلاعات در رایانه

روش های زیادی برای پردازش داده ها (متون، اعداد، گرافیک، ویدئو، صدا) با استفاده از کامپیوتر وجود دارد. تمام اطلاعات پردازش شده توسط یک کامپیوتر در کد باینری - با استفاده از اعداد 1 و 0 که بیت نامیده می شوند نشان داده می شود. از نظر فنی، این روش بسیار ساده اجرا می شود: 1 - سیگنال الکتریکی وجود دارد، 0 - وجود ندارد. از نقطه نظر انسانی، درک چنین کدهایی ناخوشایند است - رشته های طولانی صفر و یک که کاراکترهای رمزگذاری شده هستند، رمزگشایی بلافاصله بسیار دشوار است. اما این فرمت ضبط بلافاصله به وضوح نشان می دهد که کدگذاری اطلاعات چیست. به عنوان مثال، عدد 8 به صورت دودویی هشت بیتی مانند دنباله بیت های زیر است: 000001000. اما آنچه برای یک شخص دشوار است برای یک کامپیوتر ساده است. پردازش بسیاری از عناصر ساده برای الکترونیک آسان تر از تعداد کمی از عناصر پیچیده است.

کد نویسی متن

وقتی دکمه ای را روی صفحه کلید فشار می دهیم، کامپیوتر یک کد خاص برای دکمه فشرده شده دریافت می کند، آن را در جدول نویسه های استاندارد ASCII (کد آمریکایی برای تبادل اطلاعات) جستجو می کند، "می فهمد" کدام دکمه فشار داده شده است و این کد را برای ادامه ارسال می کند. پردازش (به عنوان مثال، برای نمایش کاراکتر در مانیتور). برای ذخیره کد نمادین به صورت دودویی، 8 بیت استفاده می شود، بنابراین حداکثر تعداد ترکیب ها 256 است. 128 کاراکتر اول برای کاراکترهای کنترل، اعداد و حروف لاتین استفاده می شود. نیمه دوم برای نمادهای ملی و شبه نگاری در نظر گرفته شده است.

کد نویسی متن

درک اینکه رمزگذاری اطلاعات چیست با یک مثال ساده تر خواهد بود. بیایید به کدهای کاراکتر انگلیسی "C" و حرف روسی "C" نگاه کنیم. توجه داشته باشید که کاراکترها بزرگ هستند و کد آنها با حروف کوچک متفاوت است. نماد انگلیسی مانند 01000010 و نماد روسی مانند 11010001 به نظر می رسد. آنچه برای یک شخص در صفحه نمایش مانیتور به نظر می رسد توسط رایانه کاملاً متفاوت درک می شود. همچنین توجه به این نکته ضروری است که کدهای 128 کاراکتر اول بدون تغییر باقی می مانند و از 129 به بعد ممکن است بسته به جدول کد مورد استفاده، یک کد باینری با حروف مختلف مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال، کد اعشاری 194 می تواند با حرف "b" در KOI8، "B" در CP1251، "T" در ISO، و هیچ کاراکتری با این کد در کدهای CP866 و Mac مطابقت ندارد. بنابراین، هنگامی که هنگام باز کردن متن، به جای کلمات روسی، ابراکادابرای حروف الفبا و نمادین را می بینیم، به این معنی است که چنین رمزگذاری اطلاعاتی برای ما مناسب نیست و باید مبدل کاراکتر دیگری را انتخاب کنیم.

کدگذاری اعداد

در سیستم اعداد باینری، تنها دو نوع مقدار وجود دارد - 0 و 1. تمام عملیات اساسی با اعداد باینری توسط علمی به نام حساب باینری استفاده می شود. این اقدامات ویژگی های خاص خود را دارند. به عنوان مثال، عدد 45 تایپ شده روی صفحه کلید را در نظر بگیرید. هر رقم کد هشت بیتی خود را در جدول کد ASCII دارد، بنابراین عدد دو بایت (16 بیت) را اشغال می کند: 5 - 01010011، 4 - 01000011. برای استفاده از این عدد در محاسبات، با استفاده از الگوریتم های خاص به سیستم اعداد باینری در قالب یک عدد باینری هشت بیتی تبدیل می شود: 45 - 00101101.

در دهه 50، نمایش گرافیکی داده ها برای اولین بار بر روی رایانه ها اجرا شد که بیشتر برای اهداف علمی و نظامی استفاده می شد. امروزه تجسم اطلاعات دریافتی از رایانه برای هر شخصی پدیده ای رایج و آشناست، اما در آن روزگار انقلابی خارق العاده در کار با فناوری ایجاد کرد. شاید تأثیر روان انسان تأثیر داشته باشد: اطلاعات ارائه شده به وضوح بهتر جذب و درک می شود. یک پیشرفت بزرگ در توسعه تجسم داده ها در دهه 80 رخ داد، زمانی که کدگذاری و پردازش اطلاعات گرافیکی توسعه قدرتمندی را دریافت کرد.

نمایش گرافیکی آنالوگ و گسسته

کدگذاری صوتی

کدگذاری اطلاعات چندرسانه ای شامل تبدیل ماهیت آنالوگ صدا به یک گسسته برای پردازش راحت تر است. ADC ورودی را دریافت می کند، دامنه آن را در بازه های زمانی معین اندازه گیری می کند و یک دنباله دیجیتال با داده های تغییرات دامنه را خروجی می دهد. هیچ تغییر فیزیکی رخ نمی دهد.

سیگنال خروجی گسسته است، بنابراین، هرچه فرکانس اندازه‌گیری دامنه (نمونه) بیشتر باشد، سیگنال خروجی دقیق‌تر با سیگنال ورودی مطابقت داشته باشد، رمزگذاری و پردازش اطلاعات چند رسانه‌ای بهتر است. یک نمونه معمولاً به دنباله ای مرتب از داده های دیجیتالی که از طریق ADC دریافت می شود نیز گفته می شود. به خودی خود فرآیند نمونه برداری نامیده می شود، در روسی - گسسته سازی.

گزینه های نمونه گیری

پارامترهای اصلی نمونه برداری نه تنها فرکانس اندازه گیری، بلکه عمق بیت - دقت اندازه گیری تغییر دامنه برای هر نمونه است. هرچه مقدار دامنه سیگنال در هر واحد زمان با دقت بیشتری در طول دیجیتالی شدن ارسال شود، کیفیت سیگنال پس از ADC بالاتر، قابلیت اطمینان بازسازی موج در هنگام تبدیل معکوس بالاتر خواهد بود.