Кодиране на информация. Най-новата лазерна техника в борбата с алкохолизма. Възможни последствия от кодиране

Векторни и фрактални изображения.

векторно изображениее графичен обект, състоящ се от елементарни сегменти и дъги. Основният елемент на изображението е линията. Като всеки обект, той има свойства: форма (права, крива), дебелина, цвят, стил (точка, плътна). Затворените линии имат свойството да бъдат запълнени (или с други обекти, или с избран цвят). Всички други векторни графични обекти са съставени от линии. Тъй като линията е описана математически като един обект, количеството данни за показване на обект с помощта на векторна графика е много по-малко, отколкото в растерната графика. Информацията за векторно изображение се кодира като обикновена буквено-цифрова и се обработва от специални програми.

Софтуерните инструменти за създаване и обработка на векторни графики включват следните GR: CorelDraw, Adobe Illustrator, както и векторизатори (tracers) - специализирани пакети за конвертиране на растерни изображения във векторни.

фрактална графикасе основава на математически изчисления, като вектор. Но за разлика от векторния, основният му елемент е самата математическа формула. Това води до факта, че в паметта на компютъра не се съхраняват никакви обекти и изображението се изгражда само чрез уравнения. Използвайки този метод, можете да изградите най-простите регулярни структури, както и сложни илюстрации, имитиращи пейзажи.

Задачи.

Известно е, че видеопаметта на компютъра е с капацитет 512 KB. Резолюцията на екрана е 640 на 200. Колко страници на екрана могат да бъдат едновременно поставени във видео паметта с палитра
а) от 8 цвята;
б) 16 цвята;
в) 256 цвята?

Колко бита са необходими за кодиране на информация за 130 нюанса? Лесно е да се изчисли това 8 (т.е. 1 байт), защото 7 бита могат да съхраняват числото на нюанса от 0 до 127, а 8 бита могат да съхраняват от 0 до 255. Лесно е да се види, че това кодиране е неоптимално: 130 е забележимо по-малко от 255 . Помислете за това. , как да кондензирам информация за картина, когато е записана във файл, ако е известно, че
а) картината едновременно съдържа само 16 цветови нюанса от 138 възможни;
б) на снимката има всичките 130 нюанса едновременно, но броят на точките, боядисани в различни нюанси, варира значително.

А) очевидно е, че 4 бита (половин байт) са достатъчни за съхраняване на информация за 16 нюанса. Въпреки това, тъй като тези 16 нюанса са избрани от 130, те може да имат числа, които не се вписват в 4 бита. Затова използваме метода на палитрата. Нека зададем на 16 нюанса, използвани в нашия чертеж, нашите „местни“ числа от 1 до 15 и да кодираме целия чертеж със скорост от 2 точки на байт. И след това добавяме към тази информация (в края на файла, който го съдържа) таблица за съответствие, състояща се от 16 двойки байтове с номера на нюансите: 1 байт е нашия „локален“ номер на тази фигура, вторият е действителният номер на това сянка. (когато вместо последния се използва кодирана информация за самия нюанс, например информация за яркостта на сиянието на „електронните оръдия“ червено, зелено, синьо на електронно-лъчева тръба, тогава такава таблица ще бъде цвят палитра). Ако чертежът е достатъчно голям, полученото увеличение на размера на файла ще бъде значително;
б) ще се опитаме да приложим най-простия алгоритъм за архивиране на информация за чертеж. Нека присвоим кодовете 128 - 130 на трите нюанса, с които са запълнени минималния брой точки, а кодовете 1 -127 на останалите нюанси. Ще запишем във файл (който в случая не е поредица от байтове, а непрекъснат битов поток) седембитови кодове за нюанси с числа от 1 до 127. За останалите три нюанса в битовия поток ще напишем атрибута число - седем бита 0 - и непосредствено последван от двубитово „локално“ число, а в края на файла добавяме таблица за съответствие между „локални“ и реални числа. Тъй като нюансите с кодове 128 - 130 са редки, ще има няколко седембитови нули.

Имайте предвид, че формулирането на въпросите в този проблем не изключва други решения, без препратка към цветовата композиция на изображението - архивиране:
а) въз основа на избора на поредица от точки, изпълнени със същите нюанси и замяна на всяка от тези поредици с двойка числа (цвят), (количество) (този принцип е в основата на графичния формат PCX);
б) чрез сравняване на пикселни линии (записване на номерата на нюансите на точките на първата страница като цяло, а за следващите редове, записване на номерата на оттенъка само на онези точки, чиито нюанси се различават от нюансите на точките в същата позиция в предишен ред - това е основата на GIF формата);
в) използване на алгоритъм за пакетиране на фрактални изображения (формат YPEG). (IO 6,1999)

Светът е изпълнен с голямо разнообразие от звуци: тиктакането на часовниците и тътенът на моторите, виенето на вятъра и шумоленето на листата, пеенето на птиците и гласовете на хората. За това как се раждат звуците и какво представляват, хората започнаха да гадаят много отдавна. Дори древногръцкият философ и учен - енциклопедист Аристотел, въз основа на наблюдения, обяснява природата на звука, вярвайки, че звучащото тяло създава алтернативно компресиране и разреждане на въздуха. Така осцилираща струна или изпуска, или компресира въздуха и поради еластичността на въздуха тези редуващи се ефекти се предават по-нататък в пространството - от слой на слой възникват еластични вълни. Достигайки до ухото ни, те въздействат върху тъпанчетата и предизвикват усещане за звук.

На ухо човек възприема еластични вълни с честота някъде в диапазона от 16 Hz до 20 kHz (1 Hz - 1 трептене в секунда). В съответствие с това еластичните вълни във всяка среда, чиито честоти лежат в посочените граници, се наричат ​​звукови вълни или просто звук. При изучаването на звука се използват понятия като тони тембързвук. Всеки реален звук, било то свирене на музикални инструменти или глас на човек, е вид смесица от много хармонични вибрации с определен набор от честоти.

Вибрацията с най-ниска честота се нарича основен тон,друго - обертонове.

Тембър- различен брой обертонове, присъщи на определен звук, което му придава специален цвят. Разликата между един и друг тембър се дължи не само на броя, но и на интензивността на обертоновете, които придружават звука на основния тон. Именно по тембър можем лесно да различим звуците на пиано и цигулка, китара и флейта и да разпознаем гласа на познат човек.

Музикалният звук може да се характеризира с три качества: тембър, тоест цветът на звука, който зависи от формата на вибрациите, височината, която се определя от броя на вибрациите в секунда (честота) и силата на звука, което зависи от интензивността на вибрациите.

Компютърът в момента се използва широко в различни области. Не беше изключение и обработката на звукова информация, музика. До 1983 г. всички музикални записи се издават на винилови плочи и компакт-касети. Сега компактдискове са широко използвани. Ако имате компютър, на който е инсталирана студийна звукова карта, със свързани MIDI клавиатура и микрофон, тогава можете да работите със специализиран музикален софтуер.

Обикновено тя може да бъде разделена на няколко вида:

1) всички видове помощни програми и драйвери, предназначени за работа със специфични звукови карти и външни устройства;
2) аудио редактори, които са предназначени да работят със звукови файлове, ви позволяват да извършвате всякакви операции с тях - от разделяне на части до обработка с ефекти;
3) софтуерни синтезатори, които се появиха сравнително наскоро и работят правилно само на мощни компютри. Те ви позволяват да експериментирате със създаването на различни звуци;
други.

Първата група включва всички сервизни програми на операционната система. Така, например, win 95 и 98 имат свои собствени миксер програми и помощни програми за възпроизвеждане / запис на звук, възпроизвеждане на компактдискове и стандартни MIDI файлове. След като инсталирате звуковата карта, можете да използвате тези програми, за да проверите нейната производителност. Например програмата Phonograph е предназначена да работи с уейв файлове (файлове със звукозапис във формат Windows). Тези файлове имат разширението .WAV. Тази програма предоставя възможност за възпроизвеждане, запис и редактиране на звукозаписи по начин, подобен на този на магнетофон. Препоръчително е да свържете микрофон към компютър, за да работите с фонографа. Ако трябва да направите звукозапис, тогава трябва да вземете решение за качеството на звука, тъй като продължителността на звукозаписа зависи от това. Възможната продължителност на звука е по-кратка, толкова по-високо е качеството на записа. При средно качество на запис, речта може да бъде записана задоволително, създавайки файлове с дължина до 60 секунди. Приблизително 6 секунди ще бъде продължителността на записа с качество на музикален компактдиск.

Как се извършва кодирането на аудио? От детството ни се сблъскват със записи на музика на различни носители: плочи, касети, компактдискове и др. В момента има два основни начина за запис на звук: аналогови и цифрови.Но за да се запише звук на някакъв носител, той трябва да се преобразува в електрически сигнал.

Това се прави с микрофон. Най-простите микрофони имат мембрана, която вибрира под въздействието на звукови вълни. Към мембраната е прикрепена намотка, която се движи синхронно с мембраната в магнитно поле. В намотката се генерира променлив електрически ток. Промените в напрежението отразяват точно звуковите вълни.

Нарича се променливият електрически ток, който се появява на изхода на микрофона аналоговсигнал. Когато се прилага към електрически сигнал, "аналогов" означава, че сигналът е непрекъснат във времето и амплитудата. Той отразява точно формата на звуковата вълна, която се разпространява във въздуха.

Аудио информацията може да бъде представена в дискретна или аналогова форма. Тяхната разлика е, че при дискретно представяне на информацията, физическото количество се променя рязко („стълба“), като приема краен набор от стойности. Ако информацията е представена в аналогова форма, тогава физическото количество може да приеме безкраен брой стойности, които непрекъснато се променят.

Виниловата плоча е пример за аналогово съхранение на звукова информация, тъй като звуковата песен непрекъснато променя формата си. Но аналоговите касетофонни записи имат голям недостатък – остаряването на носителя. За една година фонограма с нормално ниво на високи честоти може да ги загуби. Виниловите плочи губят качество при възпроизвеждане няколко пъти. Поради това се дава предпочитание на цифровия запис.

Дисковете се появяват в началото на 80-те години. Те са пример за дискретно съхранение на аудио информация, тъй като аудиозаписът на CD съдържа секции с различна отразяваща способност. Теоретично тези цифрови дискове могат да издържат вечно, ако не са надраскани, т.е. техните предимства са издръжливост и устойчивост на механично стареене. Друго предимство е, че няма загуба на качество на звука при цифров презапис.

На мултимедийните звукови карти можете да намерите аналогов микрофонен предусилвател и миксер.

Цифрово-аналогово и аналогово-цифрово преобразуване на звукова информация.

Нека разгледаме накратко процесите на преобразуване на звук от аналогова в цифрова форма и обратно. Груба представа за това какво се случва в звуковата карта може да помогне да се избегнат някои грешки при работа със звук.

Звуковите вълни се преобразуват в аналогов променлив електрически сигнал с помощта на микрофон. Той преминава през аудио пътя (виж приложения, Фигура 1.11, диаграма 1) и влиза в аналогово-цифровия преобразувател (ADC) - устройство, което преобразува сигнала в цифрова форма.

В опростена форма принципът на работа на ADC е следният: той измерва амплитудата на сигнала на определени интервали и предава по-нататък, вече по цифровия път, поредица от числа, които носят информация за промените в амплитудата (. вж. приложения Фигура 1.11, диаграма 2).

По време на A/D преобразуване не се извършва физическо преобразуване. Сякаш се взема отпечатък или проба от електрическия сигнал, който е цифров модел на колебанията на напрежението в аудио пътя. Ако това е изобразено под формата на диаграма, тогава този модел се представя като последователност от колони, всяка от които съответства на определена числова стойност. Цифровият сигнал по своята същност е дискретен, тоест прекъснат, така че цифровият модел не съответства точно на формата на аналоговия сигнал.

пробае интервалът от време между две измервания на амплитудата на аналогов сигнал.

Буквално Sample се превежда от английски като "проба". В мултимедийната и професионалната аудио терминология тази дума има няколко значения. В допълнение към период от време, извадка се нарича и всяка последователност от цифрови данни, която се получава чрез аналогово-цифрово преобразуване. Самият процес на преобразуване се нарича вземане на проби.На руски технически език го наричат дискретизация.

Извеждането на цифров звук се осъществява с помощта на цифрово-аналогов преобразувател (DAC), който въз основа на входящите цифрови данни генерира електрически сигнал с необходимата амплитуда в подходящи времеви точки (виж приложения, Фигура 1.11, диаграма 3).

Параметри вземане на проби

Важни параметри вземане на пробиса честота и битова дълбочина.
Честота- брой измервания на амплитудата на аналоговия сигнал в секунда.

Ако честотата на дискретизация не е повече от два пъти по-висока от горната граница на звуковия обхват, тогава ще възникнат загуби при високи честоти. Това обяснява защо стандартната честота за аудио CD е 44,1 kHz. Тъй като обхватът на колебанията на звуковата вълна е в диапазона от 20 Hz до 20 kHz, броят на измерванията на сигнала в секунда трябва да бъде по-голям от броя на трептенията за същия период от време. Ако честотата на вземане на проби е много по-ниска от честотата на звуковата вълна, тогава амплитудата на сигнала има време да се промени няколко пъти през времето между измерванията и това води до факта, че цифровият отпечатък носи хаотичен набор от данни. При цифрово-аналогово преобразуване такава проба не предава основния сигнал, а произвежда само шум.

В новия Audio DVD формат сигналът се измерва 96 000 пъти за една секунда, т.е. използва се дискретна честота от 96 kHz. За да се спести място на твърдия диск в мултимедийни приложения, често се използват по-ниски честоти: 11, 22, 32 kHz. Това води до намаляване на звуковия честотен диапазон, което означава, че има силно изкривяване на чутото.

Ако изобразите един и същ звук при 1 kHz (нота до седма октава на пианото приблизително съответства на тази честота), но семплирана на различна честота (долната част на синусоидата не е показана на всички графики), тогава разликите ще се вижда. Едно деление по хоризонталната ос, което показва времето, съответства на 10 проби. Мащабът се взема по същия начин, вижте приложенията Фигура 1.13). Може да се види, че при честота от 11 kHz има приблизително пет трептения на звуковата вълна за всеки 50 проби, тоест един период на синусоидата се показва, като се използват само 10 стойности. Това е доста неточен трансфер. В същото време, ако вземем предвид честотата на цифровизация от 44 kHz, тогава за всеки период на синусоидата вече има почти 50 проби. Това ви позволява да получите сигнал с добро качество.

Дълбочина на битоветепоказва с каква точност настъпват промените в амплитудата на аналоговия сигнал. Точността, с която стойността на амплитудата на сигнала се предава във всеки момент от времето по време на цифровизацията, определя качеството на сигнала след цифрово-аналогово преобразуване. От битовата дълбочина зависи надеждността на реконструкцията на формата на вълната.

Принципът на двоичното кодиране се използва за кодиране на стойността на амплитудата. Звуковият сигнал трябва да бъде представен като последователност от електрически импулси (двоични нули и единици). Обикновено се използва 8, 16-битово или 20-битово представяне на амплитудните стойности. При двоично кодиране на непрекъснат аудио сигнал, той се заменя с поредица от дискретни нива на сигнал. Качеството на кодирането зависи от честотата на дискретизация (броя на измерванията на нивото на сигнала за единица време). С увеличаване на честотата на дискретизация, точността на двоичното представяне на информацията се увеличава. При честота от 8 kHz (брой измервания в секунда 8000) качеството на пробния аудио сигнал съответства на качеството на радиоразпръскването, а при честота от 48 kHz (брой измервания в секунда 48000) - качеството на звука на аудио компактдиск.

Ако използвате 8-битово кодиране, можете да постигнете точността на промяната в амплитудата на аналоговия сигнал до 1/256 от динамичния диапазон на цифровото устройство (2 8 = 256).

Ако се използва 16-битово кодиране за представяне на амплитудните стойности на аудиосигнала, тогава точността на измерване ще се увеличи с коефициент 256.

В съвременните преобразуватели е обичайно да се използва 20-битово кодиране на сигнала, което позволява да се получи висококачествена цифровизация на звука.

Припомнете си формулата K \u003d 2 a. Тук K е броят на всички видове звуци (броят на различните нива на сигнала или състояния), които могат да бъдат получени чрез кодиране на звук с битове

Една и съща информация може да бъде представена (кодирана) в няколко форми. С появата на компютрите се наложи да се кодират всички видове информация, с които се справят както отделният човек, така и човечеството като цяло. Но човечеството започна да решава проблема с кодирането на информация много преди появата на компютрите. Грандиозните постижения на човечеството – писането и смятането – не са нищо повече от система за кодиране на реч и цифрова информация. Информацията никога не се появява в чист вид, тя винаги е представена по някакъв начин, кодирана по някакъв начин.

Двоичното кодиране е един от често срещаните начини за представяне на информация. В компютрите, роботите и машинните инструменти с цифрово управление, като правило, цялата информация, с която се занимава устройството, е кодирана под формата на думи от двоичната азбука.

Кодиране на символна (текстова) информация.

Основната операция, извършвана върху отделни знаци на текста, е сравнение на знаци.

Когато се сравняват знаци, най-важните аспекти са уникалността на кода за всеки знак и дължината на този код, а самият избор на принцип на кодиране е практически без значение.

За кодиране на текстове се използват различни таблици за преобразуване. Важно е една и съща таблица да се използва при кодиране и декодиране на един и същ текст.

Таблица за преобразуване - таблица, съдържаща списък с кодирани знаци, подредени по някакъв начин, според който символът се преобразува в своя двоичен код и обратно.

Най-популярните таблици за преобразуване: DKOI-8, ASCII, CP1251, Unicode.

В миналото 8 бита или 1 байт са били избрани като дължина на кода за кодиране на символи. Следователно най-често един символ от текст, съхранен в компютър, съответства на един байт памет.

Може да има 28 = 256 различни комбинации от 0 и 1 с дължина на кода от 8 бита, следователно, използвайки една таблица за прекодиране, не могат да бъдат кодирани повече от 256 знака. С дължина на кода от 2 байта (16 бита) могат да бъдат кодирани 65536 знака.

Кодиране на цифрова информация

Приликата в кодирането на цифрова и текстова информация е следната: за да могат да се сравняват данни от този тип, различните числа (както и различни знаци) трябва да имат различен код. Основната разлика между числовите и символните данни е, че освен операцията за сравнение, над числата се извършват различни математически операции: събиране, умножение, извличане на корен, изчисляване на логаритъма и т.н. Правилата за извършване на тези операции в математиката са разработен подробно за числата, представени в позиционната бройна система.

Алкохолната зависимост се развива различно при всеки човек. Понякога хората пият умерено през целия си живот, не изпитват пристрастяване към алкохолни напитки, свободно се справят без тях. В някои случаи алкохолизмът започва да се развива в рамките на няколко години след началото на консумацията на алкохол, което изисква лечение.

В идеалния случай алкохолът трябва да се избягва напълно. Алкохолът във всеки случай има отрицателен ефект върху тялото. Но, за съжаление, има малко такива хора. Без тези напитки е завършен рядък празник, среща на гости. Всеки човек, който употребява алкохол, трябва да разбере, че пристрастяването може неусетно да се превърне в нелечимо заболяване.

На ранен етап помощ ще бъде предоставена от консултации с психолог, подкрепа от роднини и избор на здравословен начин на живот. Ако такива методи вече не работят, трябва спешно да изберете методи за кодиране на алкохолна зависимост. Те ще помогнат за справяне с пристрастяването, ще върнат пациента към нормалния живот. При избора на техника се вземат предвид състоянието на пациента, страничните ефекти от кодирането на алкохолизъм.

Съвременни методи за кодиране на алкохолизъм

Сега се използват много методи за кодиране на алкохолизъм. Всички видове кодиране на алкохолната зависимост са разделени на два вида: медикаментозно и психотерапевтично. Във всеки случай, кодирането прави пиенето на алкохол невъзможно за определено време.

В медицинските методи се използват лекарства, които са несъвместими с алкохола. Изборът на лекарства сега е голям, всяко от тях осигурява определен ефект, действа по различен начин. Това дава възможност да се направи идеалният избор за всеки пациент.

Принципът на психотерапевтичните методи за кодиране на алкохолната зависимост се основава на внушение. Кодирането може да се извърши в състояние на хипнотичен сън на пациента или в ясно съзнание. Специалистът по време на сесията прави инсталацията за отхвърляне на алкохол.

Кодиране на наркотици за алкохол

Кодирането на лекарства за алкохолизъм се извършва в много специализирани клиники. Процедурата се извършва у дома. Това не само гарантира анонимност, но и премахва необходимостта човек да променя своя ритъм на живот. Съвременни методи за кодиране на употребата на алкохолна зависимост:

• Алгоминален.
• Actoplex.
• Депо Витамерц.

Експертите смятат, че "Algominal" е най-ефективният метод за кодиране на алкохолизъм с лекарство за мед. Може да се използва на всеки етап от алкохолната зависимост. След въвеждането му желанието за употреба на алкохолни напитки изчезва напълно.

Лекарството "Actoplex" е предназначено за кодиране на пациенти със синдром на отнемане на алкохол. Първоначално детоксикацията се извършва с капкомер. След това се въвежда "Actoplex".

Дългосрочно ефективно кодиране се осигурява от Vitamerz Depot. Може да осигури облекчение на пристрастяването до пет години.
Шиенето на ампули също принадлежи към медицинските методи.

Забрана на алкохола чрез шиене в ампули

Методите за кодиране на алкохолизъм чрез шиене в ампули се използват повече от 60 години. Ефективността на тази техника е неоспорима. За кодиране на пациента се използват капсули с препарати "Торпедо", "Есперал". Тези лекарства нямат никакъв ефект върху тялото.

Но когато алкохолът се появи в кръвния поток, те блокират естествените функции на тялото, които могат да разграждат молекулите на етанола до вода и въглероден диоксид. Това провокира рязко повишаване на съдържанието на ацетон в кръвта, което води до сериозни негативни последици. Страхът от опасни болести и смърт не позволява на пациента да пие алкохол.

Сега вместо ампули "Esperal" и "Torpedo" се използват съвременни лекарства за кодиране на алкохолна зависимост: SIT, NIT, MST. Пиенето на алкохол е също толкова опасно, колкото и след зашиване.

Психотерапевтичен метод за справяне с алкохола

При психотерапевтичното лечение се използват различни техники за кодиране:

• закотвена хипноза.
• Хипносугестивна терапия.
• Кодиране по метода на Довженко и др.

Техниката на използване на котви е ефективен начин да се отървете от алкохолизма. Такива точки са в подсъзнанието на всеки човек. Задачата на психотерапевта при такива методи за кодиране на алкохолната зависимост е правилно да идентифицира най-интензивните котви и да ги стимулира по време на хипноза. Като такава точка могат да се използват както положителни емоционални изблици в живота, така и отрицателни. Изисква се първо да се създаде доверителна връзка с пациента. Потапяне в хипнотичен сън, тези методи за кодиране от алкохолна зависимост не изискват.

Хипносугестивната терапия изисква пациентът да бъде поставен в дълбок хипнотичен сън. В това състояние лекарят настройва пациента да откаже алкохолни напитки, негативни усещания от вида и вкуса на алкохола за определен период от време. Терминът за кодиране се избира от пациента.

Методът на Довженко използва и хипнотичен сън, но работата не се извършва индивидуално, а с група пациенти. Първо се изнася лекция, в която се обяснява какво трябва да се кодира от алкохол. След това пациентите се приспиват и им се дава нагласа да откажат алкохола.

Преди психотерапевтичното кодиране пациентът не трябва да приема алкохол в продължение на две седмици. Преди сесията задължително се провеждат консултации, които ви позволяват да определите степента на зависимост, да настроите пациента за положителен резултат. Изисква поддръжка и период на възстановяване.

Най-новата лазерна техника в борбата с алкохолизма

Медицината не стои на едно място. Постоянно се появяват нови методи за кодиране на алкохолизъм. Специалистите са открили зони на нервно възбуждане в мозъка, в които се формира жажда за алкохол. Излагането на лазерен лъч прави възможно унищожаването на тези огнища. Унищожава интереса към алкохола.

Лазерното лечение може да се извърши на всеки етап от алкохолизма. Препоръчително е да се комбинира с психотерапевтични техники, за да се повиши ефективността.
Тъй като лазерното медицинско кодиране започна да се използва едва наскоро, неговата ефективност все още не е доказана.

Кодът- система от конвенционални знаци (символи) за предаване, обработка и съхранение на информация (съобщения).

Кодиране - процесът на представяне на информация (съобщения) под формата на код.

Извиква се целият набор от символи, използвани за кодиране кодираща азбука. Например, в паметта на компютър всяка информация се кодира с помощта на двоична азбука, съдържаща само два знака: 0 и 1.

Научните основи на кодирането са описани от К. Шанън, който изучава процесите на предаване на информация по технически комуникационни канали ( теория на комуникацията, теория на кодирането). С този подход кодиранеразбира се в по-тесен смисъл: преход от представяне на информация в една символна система към представянето й в друга символна система. Например, преобразуване на писмен руски текст в морзова азбука за предаване по телеграф или радио. Такова кодиране е свързано с необходимостта от адаптиране на кода към техническите средства за работа с използваната информация.

Декодиране - процесът на преобразуване на кода обратно във формата на оригиналната символна система, т.е. вземете оригиналното съобщение. Например: превод от морзова азбука в писмен текст на руски език.

В по-широк план декодирането е процесът на възстановяване на съдържанието на кодирано съобщение. С този подход процесът на писане на текст с руската азбука може да се разглежда като кодиране, а четенето му е декодиране.

Цели на кодирането и методи за кодиране

Кодирането на едно и също съобщение може да бъде различно. Например, ние сме свикнали да пишем руски текст с руската азбука. Но същото може да се направи с помощта на английската азбука. Понякога трябва да направите това, като изпратите SMS на мобилен телефон, на който няма руски букви, или като изпратите имейл на руски от чужбина, ако няма русифициран софтуер на компютъра. Например фразата: „Здравей, скъпи Саша!“ Трябва да напиша така: „Здравствуй, скъпи Саша!“.

Има и други начини за кодиране на речта. Например, стенография - бърз начин за запис на говоримия език. Собственост е само на няколко специално обучени хора – стенографисти. Стенографът успява да запише текста синхронно с речта на говорещия. В преписа една икона означаваше цяла дума или фраза. Само стенографист може да дешифрира (декодира) препис.

Дадените примери илюстрират следното важно правило: могат да се използват различни начини за кодиране на една и съща информация; техният избор зависи от редица фактори: цел на кодирането, условия, налични средства.Ако трябва да запишете текста с темпото на речта, ние използваме стенография; ако е необходимо да пренесем текста в чужбина - използваме английската азбука; ако е необходимо да представим текста във форма, разбираема за грамотен руски човек, ние го записваме според правилата на граматиката на руския език.

Друго важно обстоятелство: изборът на това как да се кодира информацията може да бъде свързан с предвидения начин за нейната обработка. Нека го покажем на пример за представяне на числата - количествената информация. Използвайки руската азбука, можете да напишете числото "тридесет и пет". Използвайки азбуката на арабската десетична бройна система, пишем: „35“. Вторият метод е не само по-кратък от първия, но и по-удобен за извършване на изчисления. Кой запис е по-удобен за извършване на изчисления: „тридесет и пет пъти сто двадесет и седем“ или „35 x 127“? Очевидно вторият.

Въпреки това, ако е важно да запазите числото без изкривяване, тогава е по-добре да го напишете в текстова форма. Например, в паричните документи сумата често се записва в текстова форма: „триста седемдесет и пет рубли“. вместо "375 рубли". Във втория случай изкривяването на една цифра ще промени цялата стойност. Когато използвате текстовата форма, дори граматическите грешки може да не променят значението. Например, един неграмотен човек написа: „Триста седемдесет и пет рубли“. Смисълът обаче е запазен.

В някои случаи има нужда да се класифицира текстът на съобщение или документ, така че да не може да бъде прочетен от тези, които не трябва да го правят. Нарича се защита срещу неоторизиран достъп. В този случай секретният текст е криптиран. В древни времена криптирането се е наричало криптография. криптиранее процесът на преобразуване на отворен текст в шифрован текст и декриптиране- процесът на обратна трансформация, при който се възстановява оригиналният текст. Шифроването също е кодиране, но с таен метод, известен само на източника и адресата. Методите за криптиране се занимават с наука, наречена криптография.

22. КОДИРАНЕ НА ИНФОРМАЦИЯ

22.1. Главна информация

Кодиране- представяне на информация в алтернативна форма. По своята същност кодовите системи (или просто кодовете) са сходни, в които кодовите обозначения съответстват на елементите на кодираната информация. Разликата се състои във факта, че шифрите имат променлива част (ключ), която за определено първоначално съобщение със същия алгоритъм за криптиране може да генерира различни шифротекстове. В кодовите системи няма променлива част. Следователно едно и също оригинално съобщение, когато е кодирано, по правило винаги изглежда едно и също 1 . Друга отличителна черта на кодирането е използването на кодови обозначения (замествания) изцяло на думи, фрази или числа (набор от числа). Замяната на елементите на кодираната информация с кодови символи може да се извърши на базата на съответната таблица (като шифрова таблица) или да се определи с помощта на функция или алгоритъм за кодиране.

Като кодирани информационни елементиможе да изпълнява:

Букви, думи и фрази на естествения език;

Различни символи като препинателни знаци, аритметични и логически операции, оператори за сравнение и др. Трябва да се отбележи, че самите знаци на операции и оператори за сравнение са кодови обозначения;

Аудиовизуални изображения;

Ситуации и явления;

наследствена информация;

Кодови обозначенияможе би:

Букви и комбинации от букви на естествения език;

Графични обозначения;

Електромагнитни импулси;

Светлинни и звукови сигнали;

Набор и комбинация от химически молекули;

Кодирането може да се извърши в цели:

Удобство за съхранение, обработка и предаване на информация (като правило кодираната информация се представя по-компактно, а също така е подходяща за обработка и предаване чрез автоматичен софтуер и хардуер);

Удобство за обмен на информация между субектите;

Видимост на дисплея;

Идентификация на обекти и субекти;

Укриване на класифицирана информация;

Кодирането на информация е едно-и многостепенна. Пример за едностепенно кодиране са светлинните сигнали, подавани от светофар (червено - спри, жълто - пригответе се, зелено - продължете). Представяне на визуално (графично) изображение под формата на фотографски файл може да се използва като многостепенно кодиране. Първо, визуалното изображение се разделя на съставни елементарни елементи (пиксели), т.е. всяка отделна част от визуалната картина е кодирана от елементарен елемент. Всеки елемент е представен (кодиран) като набор от елементарни цветове (RGB: английски червен - червен, зелен - зелен, син - син) със съответния интензитет, който от своя страна се представя като числова стойност. Впоследствие набори от числа, като правило, се преобразуват (кодират), за да представят информацията по-компактно (например във формати jpeg, png и др.). И накрая, крайните числа са представени (кодирани) под формата на електромагнитни сигнали за предаване по комуникационни канали или зони на носителя на информация. Трябва да се отбележи, че самите числа по време на обработката на програмата са представени в съответствие с приетата система за кодиране на числа.

Кодирането на информация може да бъде обратимои необратими. С обратимо кодиране, базирано на кодираното съобщение, е възможно еднозначно (без загуба на качество) да се възстанови кодираното съобщение (оригиналното изображение). Например кодиране с морзов код или баркод. При необратимо кодиране недвусмисленото възстановяване на оригиналното изображение е невъзможно. Например, кодиране на аудиовизуална информация (jpg, mp3 или avi формати) или .

морзов код- начин за кодиране на знаци (букви от азбуката, цифри, препинателни знаци и др.) с помощта на последователност от "точки" и "тирета". Единицата за време е продължителността на една точка. Дължината на тире е три точки. Паузата между елементите на един и същи знак е една точка (около 1/25 от секундата), между знаците в една дума - 3 точки, между думите - 7 точки. Кръстен на американския изобретател и художник Самюъл Морс.

Руски писмо	латински писмо	морзов код	Руски писмо	латински писмо	морзов код	символ	морзов код
А	А	· -	Р	Р	· - ·	1	· - - - -
Б	Б	- · · ·	С	С	· · ·	2	· · - - -
V	У	· - -	т	т	-	3	· · · - -
г	г	- - ·	В	У	· · -	4	· · · · -
д	д	- · ·	Ф	Ф	· · - ·	5	· · · · ·
ТЯ)	Е	·	х	Х	· · · ·	6	- · · · ·
Ф	V	· · · -	° С	° С	- · - ·	7	- - · · ·
У	З	- - · ·	Х	О	- - - ·	8	- - - · ·
И	аз	· ·	У	CH	- - - -	9	- - - - ·
Й	Дж	· - - -	SCH	В	- - · -	0	- - - - -
ДА СЕ	К	- · -	Комерсант	н	- - · - -	точка	· · · · · ·
Л	Л	· - · ·	С	Й	- · - -	запетая	· - · - · -
М	М	- -	б (б)	х	- · · -	-	· · - - · ·
Х	н	- ·	Е	Е	· · - · ·	!	- - · · - -
О	О	- - -	Ю	У	· · - -	@	· - - · - ·
П	П	· - - ·	АЗ СЪМ	А	· - · -	Край на контакта	· · - · -

Фиг.22.1. Фрагмент от морзова азбука

Първоначално морзовата азбука се използва за предаване на съобщения в телеграфа. В този случай точки и тирета се предават под формата на електрически сигнали, преминаващи през проводниците. В момента морзовата азбука обикновено се използва на места, където други средства за комуникация не са налични (например в затворите).

Любопитен факт е свързан с изобретателя на първата крушка Томас Алва Едисон (1847-1931). Той беше с нарушен слух и общуваше със съпругата си Мери Стиуел, използвайки морзова азбука. По време на ухажването Едисън предложи брак, като потупва думите с ръка и тя отговори по същия начин. Телеграфният код се превърна в обичайно средство за комуникация за съпрузите. Дори когато отиваха на театър, Едисън поставяше ръката на Мери на коляното му, за да може тя да му „свърже“ диалога на актьорите.

Код на Бодо- цифров 5-битов код. Той е разработен от Емил Бодо през 1870 г. за неговия телеграф. Кодът беше въведен директно с клавиатура, състояща се от пет клавиша, натискането или ненатискането на клавиш съответстваше на предаването или непредаването на един бит в петбитов код. Има няколко разновидности (стандарти) на този код (CCITT-1, CCITT-2, MTK-2 и др.) По-специално, MTK-2 е модификация на международния стандарт CCITT-2 с добавяне на букви на кирилица.

Контролни знаци
Двоичен кодът	Десетична кодът	Предназначение
01000	8	Връщане на карета
00010	2	Превод на редове
11111	31	латински букви
11011	27	Числа
00100	4	Космос
00000	0	руски букви
Двоичен кодът	Десетична кодът	латински писмо	Руски писмо	Числа и други герои
00011	3	А	А	-
11001	25	Б	Б	?
01110	14	° С	° С	:
01001	9	д	д	Кой е там?
00001	1	Е	Е	У
01101	13	Ф	Ф	Е
11010	26	г	г	У
10100	20	Х	х	SCH
00110	6	аз	И	8
01011	11	Дж	Й	Ю
01111	15	К	ДА СЕ	(
10010	18	Л	Л	)
11100	28	М	М	.
01100	12	н	Х	,
11000	24	О	О	9
10110	22	П	П	0
10111	23	В	АЗ СЪМ	1
01010	10	Р	Р	4
00101	5	С	С	"
10000	16	т	т	5
00111	7	У	В	7
11110	30	V	Ф	=
10011	19	У	V	2
11101	29	х	б	/
10101	21	Й	С	6
10001	17	З	У	+

Фиг.22.2. Стандартен код на Baudot MTK-2

Следващата фигура показва перфолента с телетайп със съобщение, предадено с помощта на кода на Бодо.

Ориз. 22.3. Перфорирана лента с Бодо код

Има два интересни факта за кода на Бодо, които трябва да бъдат отбелязани.

1. Служители на телеграфната компания AT & T Gilberto Vernam и майор Джоузеф Моборн през 1917 г. предложиха идеята за автоматично криптиране на телеграфни съобщения въз основа на кода на Бодо. Криптирането беше извършено.

2. Съответствието между английската и руската азбука, прието в MTK-2, е използвано за създаване на компютърни кодировки KOI-7 и KOI-8.

ASCII и Unicode.

ASCII (Американски стандартен код за обмен на информация) е американска стандартна таблица за кодиране за печатни и контролни знаци. Първоначално е проектиран като 7-битов за представяне на 128 знака, когато се използва в компютрите, 8 бита (1 байт) бяха разпределени на знак, където 8-ият бит служи като проверка на целостта (бит за четност). По-късно, с използването на 8 бита за представяне на допълнителни знаци (общо 256 знака), например букви от национални азбуки, започва да се възприема като половината от 8-битови. По-специално, на базата на ASCII бяха разработени кодировки, съдържащи букви от руската азбука: за операционната система MS-DOS - cp866 (английска кодова страница - кодова страница), за операционната система MS Windows - Windows 1251, за различни операционни системи - KOI-8 (код за обмен на информация, 8 бита), ISO 8859-5 и др.

ASCII кодиране						Допълнителни знаци
Двоичен кодът	Десетична кодът	символ	Двоичен кодът	Десетична кодът	символ	Двоичен кодът	Десетична кодът	символ	Двоичен кодът	Десетична кодът	символ
00000000	0	NUL	01000000	64	@	10000000	128	Ђ	11000000	192	А
00000001	1	SOH	01000001	65	А	10000001	129	Ѓ	11000001	193	Б
00000010	2	STX	01000010	66	Б	10000010	130	‚	11000010	194	V
00000011	3	ETX	01000011	67	° С	10000011	131	ѓ	11000011	195	г
00000100	4	EOT	01000100	68	д	10000100	132	„	11000100	196	д
00000101	5	ENQ	01000101	69	Е	10000101	133	…	11000101	197	Е
00000110	6	ACK	01000110	70	Ф	10000110	134	†	11000110	198	Ф
00000111	7	БЕЛ	01000111	71	г	10000111	135	‡	11000111	199	У
00001000	8	BS	01001000	72	Х	10001000	136	€	11001000	200	И
00001001	9	HT	01001001	73	аз	10001001	137	‰	11001001	201	Й
00001010	10	LF	01001010	74	Дж	10001010	138	Љ	11001010	202	ДА СЕ
00001011	11	VT	01001011	75	К	10001011	139	‹	11001011	203	Л
00001100	12	FF	01001100	76	Л	10001100	140	Њ	11001100	204	М
00001101	13	CR	01001101	77	М	10001101	141	Ќ	11001101	205	Х
00001110	14	ТАКА	01001110	78	н	10001110	142	Ћ	11001110	206	О
00001111	15	SI	01001111	79	О	10001111	143	Џ	11001111	207	П
00010000	16	DLE	01010000	80	П	10010000	144	ђ	11010000	208	Р
00010001	17	DC1	01010001	81	В	10010001	145	‘	11010001	209	С
00010010	18	DC2	01010010	82	Р	10010010	146	’	11010010	210	т
00010011	19	DC3	01010011	83	С	10010011	147	“	11010011	211	В
00010100	20	DC4	01010100	84	т	10010100	148	”	11010100	212	Ф
00010101	21	NAK	01010101	85	У	10010101	149		11010101	213	х
00010110	22	SYN	01010110	86	V	10010110	150	–	11010110	214	° С
00010111	23	ETB	01010111	87	У	10010111	151	-	11010111	215	Х
00011000	24	МОГА	01011000	88	х	10011000	152		11011000	216	У
00011001	25	ЕМ	01011001	89	Й	10011001	153	™	11011001	217	SCH
00011010	26	SUB	01011010	90	З	10011010	154	љ	11011010	218	Комерсант
00011011	27	ESC	01011011	91	[	10011011	155	›	11011011	219	С
00011100	28	FS	01011100	92	\	10011100	156	њ	11011100	220	б
00011101	29	GS	01011101	93	]	10011101	157	ќ	11011101	221	Е
00011110	30	RS	01011110	94	^	10011110	158	ћ	11011110	222	Ю
00011111	31	НАС	01011111	95	_	10011111	159	џ	11011111	223	АЗ СЪМ
00100000	32		01100000	96	`	10100000	160		11100000	224	а
00100001	33	!	01100001	97	а	10100001	161	Ў	11100001	225	б
00100010	34	"	01100010	98	б	10100010	162	ў	11100010	226	v
00100011	35	#	01100011	99	° С	10100011	163	Ј	11100011	227	г
00100100	36	$	01100100	100	д	10100100	164	¤	11100100	228	д
00100101	37	%	01100101	101	д	10100101	165	Ґ	11100101	229	д
00100110	38	&	01100110	102	е	10100110	166	¦	11100110	230	добре
00100111	39	"	01100111	103	ж	10100111	167	§	11100111	231	з
00101000	40	(	01101000	104	з	10101000	168	Йо	11101000	232	и
00101001	41	)	01101001	105	и	10101001	169	©	11101001	233	ти
00101010	42	*	01101010	106	j	10101010	170	Є	11101010	234	Да се
00101011	43	+	01101011	107	к	10101011	171	«	11101011	235	л
00101100	44	,	01101100	108	л	10101100	172	¬	11101100	236	м
00101101	45	-	01101101	109	м	10101101	173	¬	11101101	237	н
00101110	46	.	01101110	110	н	10101110	174	®	11101110	238	О
00101111	47	/	01101111	111	о	10101111	175	Ї	11101111	239	П
00110000	48	0	01110000	112	стр	10110000	176	°	11110000	240	Р
00110001	49	1	01110001	113	q	10110001	177	±	11110001	241	С
00110010	50	2	01110010	114	r	10110010	178	І	11110010	242	т
00110011	51	3	01110011	115	с	10110011	179	і	11110011	243	в
00110100	52	4	01110100	116	т	10110100	180	ґ	11110100	244	е
00110101	53	5	01110101	117	u	10110101	181	µ	11110101	245	х
00110110	54	6	01110110	118	v	10110110	182	¶	11110110	246	° С
00110111	55	7	01110111	119	w	10110111	183	·	11110111	247	з
00111000	56	8	01111000	120	х	10111000	184	Йо	11111000	248	w
00111001	57	9	01111001	121	г	10111001	185	№	11111001	249	SCH
00111010	58	:	01111010	122	z	10111010	186	є	11111010	250	б
00111011	59	;	01111011	123	{	10111011	187	»	11111011	251	с
00111100	60	<	01111100	124	|	10111100	188	ј	11111100	252	б
00111101	61	=	01111101	125	}	10111101	189	Ѕ	11111101	253	ъъъ
00111110	62	>	01111110	126	~	10111110	190	ѕ	11111110	254	Ю
00111111	63	?	01111111	127	DEL	10111111	191	ї	11111111	255	Аз съм

Ориз. 22.4. Windows кодова страница 1251

Unicode е стандарт за кодиране на знаци, който представя знаците на почти всички писмени езици. Стандартът е предложен през 1991 г. от организацията с нестопанска цел Unicode Consortium (Unicode Inc.). Използването на този стандарт ви позволява да кодирате по-голям брой знаци (отколкото в ASCII и други кодировки) поради двубайтово кодиране (общо 65536 знака). Unicode документи могат да съществуват съвместно с китайски знаци, математически символи, гръцки, латински и кирилски знаци.

Кодовете в стандарта Unicode са разделени на няколко раздела. Първите 128 кода съответстват на ASCII кодирането. Следват секции от букви от различни скриптове, препинателни знаци и технически символи. По-специално, кодовете 1025 (Ё), 1040-1103 (A-z) и 1105 (ё) съответстват на главните и малките букви на руската азбука.

Брайл- релефно-точков тактилен шрифт, предназначен за писане и четене от слепи хора. Разработена е през 1824 г. от французина Луи Брайл, син на обущар. Луис губи зрението си на тригодишна възраст в резултат на възпаление на очите, което започва, когато момчето е наранено с оръжеен нож (като шило) в работилницата на баща си. На 15-годишна възраст той създава своя релефен точков тип, вдъхновен от простотата на „нощния тип“ на артилерийския капитан Чарлз Барбие, който е използван от военните от онова време за четене на доклади в тъмното.

За представяне на знаци (предимно букви и цифри) на Брайл се използват 6 точки, подредени в две колони, по 3 във всяка.

Ориз. 22.5. Номериране на точки

Всеки символ има свой собствен уникален набор от издигнати точки. Че. Брайлът е система за кодиране на 2 6 = 64 знака. Но наличието на контролни знаци в шрифта (например преход към букви или цифри) ви позволява да увеличите броя на кодираните знаци.

Контролни знаци
символ шрифт брайлово писмо	Предназначение
⠠	писма
⠼	Числа
Букви, цифри и други символи
символ шрифт брайлово писмо	латински писма	руснаци писма	Числа
⠁	А	А	1
⠃	Б	Б	2
⠉	° С	° С	3
⠙	д	д	4
⠑	Е	Е	5
⠋	Ф	Ф	6
⠛	г	г	7
⠓	Х	х	8
⠊	аз	И	9
⠚	Дж	Ф	0
⠅	К	ДА СЕ
⠇	Л	Л
⠍	М	М
⠝	н	Х
⠕	О	О
⠏	П	П
⠟	В	Х
⠗	Р	Р
⠎	С	С
⠞	т	т
⠥	У	В
⠧	V
⠺	У	V
⠭	х	SCH
⠽	Й
⠵	З	У
⠡		Йо
⠯		Й
⠱		У
⠷		Комерсант
⠮		С
⠾		б
⠪		Е
⠳		Ю
⠫		АЗ СЪМ
⠲	точка
⠂	запетая
⠖	Удивителен знак
⠢	Въпросителен знак
⠆	точка и запетая
⠤	Тире
	Космос

Ориз. 22.6. Брайл

Брайлът напоследък се използва широко в обществения живот и ежедневието поради нарастващото внимание към хората с увреждания.

Ориз. 22.7. Надписът "Сочи 2014" на Брайл върху златния медал от Параолимпийските игри 2014.

Баркод- графична информация, нанесена върху повърхността, маркировката или опаковката на продуктите, която представлява поредица от черни и бели ивици или други геометрични фигури с цел разчитането й с технически средства.

През 1948 г. Бърнард Силвър, аспирант в Технологичния институт към университета Дрексел във Филаделфия, чу как президентът на местна хранителна верига моли един от деканите да разработи система, която автоматично чете информация за даден продукт, когато бъде проверен. Силвър каза на приятелите си Норман Джоузеф Уудланд и Джордин Йохансън за това. Тримата започнаха да изследват различни системи за етикетиране. Първата им работеща система използваше UV мастило, но беше доста скъпо и избледняваше с времето.

Убеден, че системата е осъществима, Уудланд напуска Филаделфия и се премества във Флорида в апартамента на баща си, за да продължи да работи. На 20 октомври 1949 г. Woodland и Silver подават заявка за изобретение, която е предоставена на 7 октомври 1952 г. Вместо обичайните редове патентът съдържа описание на системата с баркод под формата на концентрични кръгове.

Ориз. 22.8. Патент на система Woodland и Silver с концентрични кръгове, предшественици на съвременните баркодове

За първи път баркодовете започват да се използват официално през 1974 г. в магазините в Трой, Охайо. Системите за баркодиране са намерили широко приложение в обществения живот: търговия, пощенски съобщения, финансови и съдебни съобщения, инвентарни записи, лична идентификация, информация за контакт (уеб връзки, имейл адреси, телефонни номера) и др.

Има линейни (четими в една посока) и двуизмерни баркодове. Всяка от разновидностите се различава както по размера на графичното изображение, така и по количеството представена информация. Следващата таблица показва примери за някои варианти на баркод.

Таблица 22.1. Разновидности на баркодове

име	Пример за баркод	Бележки
Линеен
Универсален продуктов код, UPC (универсален код на продукта)	(UPC-A)	Американски стандарт за баркод за кодиране на идентификатори на продукти и производители. Има разновидности: - UPC-E - 8 цифри са кодирани; - UPC-A - 13 цифри кодирани.
Европейски номер на артикул, EAN (Европейски номер на артикул)	(EAN-13)	Европейски стандарт за баркод за кодиране на идентификатори на продукти и производители. Има разновидности: - EAN-8 – кодирани са 8 цифри; - EAN 13 - 13 цифри са кодирани; - EAN-128 - кодира се произволен брой букви и цифри, комбинирани в регулирани групи. ГОСТ ISO/IEC 15420-2001 „Автоматична идентификация. Баркодиране. Спецификация на EAN/UPC символи (EAN/UPC).
Код 128 (Код 128)		Включва 107 знака. От които 103 са знаци за данни, 3 са начални знаци и 1 е знак за спиране. За кодиране на всички 128 ASCII знака има три набора от знаци - A, B и C, които могат да се използват в рамките на един баркод. EAN-128 кодира информация по азбучен код 128 ГОСТ 30743-2001 (ISO / IEC 15417-2000) „Автоматична идентификация. Баркодиране. Код на спецификацията на символите 128 (Код 128).
2D
матрица на данни (матрични данни)		Максималният брой знаци, които се побират в един код, е 2048 байта. ГОСТ R ISO/IEC 16022-2008 „Автоматична идентификация. Баркодиране. Спецификация на символичната матрица на данните".
QR код (бърз отговор на английски – бърз отговор)		Квадратите в ъглите на изображението ви позволяват да нормализирате размера и ориентацията на изображението, както и ъгъла, под който сензорът е свързан с повърхността на изображението. Точките се преобразуват в двоични числа с проверка на контролната сума. Максималният брой знаци, които се побират в един QR код: - числа - 7089; - цифри и букви (латиница) - 4296; - двоичен код - 2953 байта; - йероглифи - 1817г.
MaxiCode (макс.код)		Размерът е инч по инч (1 инч = 2,54 см). Използва се за системи за изпращане и приемане на товари. GOST R 51294.6-2000 „Автоматична идентификация. Баркодиране. Спецификация на символологията на MaxiCode (Maxicode).
PDF147 (англ. Portable Data File - преносим файл с данни)		Използва се за лична идентификация, счетоводство на стоки, отчитане на регулаторни органи и други области. Поддържа кодиране до 2710 знака и може да съдържа до 90 реда.
Етикет на Microsoft (етикет на Microsoft)		Проектиран за разпознаване с помощта на камери, вградени в мобилни телефони. Може да съдържа толкова знака, колкото Code128. Предназначена за бърза идентификация и получаване на устройството на предварително подготвена информация (уеб връзки, произволен текст с дължина до 1000 знака, телефонен номер и др.), обвързана с код и съхранявана на сървър на Microsoft. Съдържа 13 байта плюс един допълнителен бит за четност.

Представяне на числа в двоична форма (в компютър). Както знаете, информацията, съхранявана и обработвана в компютрите, се представя в двоичен вид. малко(Английски) бинари диги т- двоично число; също игра на думи: engl. bit - парче, частица) - единица за измерване на количеството информация, равна на една цифра в двоичната бройна система. Използвайки бит, можете да кодирате (представите, разграничите) две състояния (0 или 1; да или не). Чрез увеличаване на броя на битовете (цифрите), можете да увеличите броя на кодираните състояния. Например, за байт (английски байт), състоящ се от 8 бита, броят на кодираните състояния е 2 8 = 256.

Числата са кодирани в т.нар. формати с фиксирана и плаваща запетая.

1. Формат на фиксирана точка, се използва главно за цели числа, но може да се използва и за реални числа, които имат фиксиран брой десетични знака след десетичната запетая. За цели числа се приема, че "запетаята" е вдясно след най-малкия бит (цифра), т.е. извън мрежата. В този формат има две представяния: без знак (за неотрицателни числа) и със знак.

За неподписанпредстави, всички цифри се присвояват на представянето на самото число. Например, като използвате байт, можете да представите цели числа без знак от 0 10 до 255 10 (00000000 2 - 11111111 2) или реални числа с един знак след десетичната запетая от 0,0 10 до 25,5 10 (00000000 2 - 1112). За емблематиченпредставителства, т.е. положителни и отрицателни числа, най-значимата цифра е дадена под знака (0 е положително число, 1 е отрицателно).

Има директни, обратни и допълнителни кодове за писане на подписани числа.

V директенВ кода записването на положително и отрицателно число се извършва по същия начин, както при представянето без знак (с изключение на това, че най-значимата цифра се разпределя под знака). Така числата 5 10 и -5 10 се записват като 00000101 2 и 10000101 2 . В директния код има два кода за числото 0: "положителна нула" 00000000 2 и "отрицателна нула" 10000000 2 .

Използвайки обратенкод, отрицателно число се записва като обърнато положително число (0 се променя на 1 и обратно). Например числата 5 10 и -5 10 се записват като 00000101 2 и 11111010 2 . Трябва да се отбележи, че в обратния код, както и в директния, има "положителна нула" 00000000 2 и "отрицателна нула" 11111111 2 . Използването на обратния код ви позволява да извадите едно число от друго, като използвате операцията за събиране, т.е. изваждането на две числа X - Y се заменя с тяхната сума X + (-Y). Това използва две допълнителни правила:

Изваденото число е обърнато (представено като обратен код);

Ако броят на цифрите в резултата е по-голям от представянето на числата, тогава най-лявата цифра (най-високата) се отхвърля и 1 2 се добавя към резултата.

Следващата таблица показва примери за изваждане.

Таблица 22.2. Примери за изваждане на две числа с помощта на обратния код

X-Y	5 – 5	6 – 5	5 – 6	5 – (-6)
x2	00000101	00000110	00000101	00000101
Y2	00000101	00000101	00000110	11111001
Добавяне заместване	5 + (-5)	6 + (-5)	5 + (-6)	5 + 6
Обратен код за изваждане (-Y 2)	11111010	11111010	11111001	00000110
Добавяне	00000101 + 11111010 11111111	00000110 + 11111010 100000000	00000101 + 11111001 11111110	00000101 + 00000110 00001011
	не е задължително	00000000 + 00000001 00000001	не е задължително	не е задължително
Резултат	-0	1	-1	11

Въпреки факта, че обратният код значително опростява изчислителните процедури и съответно скоростта на компютрите, наличието на две "нули" и други конвенции доведоха до появата допълнителенкод. Когато е представено отрицателно число, неговият модул първо се обръща, както е в обратния код, а след това 1 2 веднага се добавя към инверсията.

Следващата таблица показва някои числа в различни кодови представяния.

Таблица 22.3. Представяне на числа в различни кодове

Десетична представителство	Двоичен код на представяне (8 бита)
	прав	обратно	допълнителен
127	01111111	01111111	01111111
6	00000110	00000110	00000110
5	00000101	00000101	00000101
1	00000001	00000001	00000001
0	00000000	00000000	00000000
-0	10000000	11111111	---
-1	10000001	11111110	11111111
-5	10000101	11111010	11111011
-6	10000110	11111001	11111010
-127	11111111	10000000	10000001
-128	---	---	10000000

Когато се представят отрицателни числа в допълнителни кодове, второто правило е донякъде опростено - ако броят на цифрите в резултата е по-голям от броя, определен за представяне на числата, тогава само най-лявата цифра (най-високата) се отхвърля.

Таблица 22.4. Примери за изваждане на две числа с помощта на код за допълване на две

X-Y	5 – 5	6 – 5	5 – 6	5 – (-6)
x2	00000101	00000110	00000101	00000101
Y2	00000101	00000101	00000110	11111010
Добавяне заместване	5 + (-5)	6 + (-5)	5 + (-6)	5 + 6
Допълнителен код за изваждане (-Y 2)	11111011	11111011	11111010	00000110
Добавяне	00000101 + 11111011 00000000	00000110 + 11111011 100000001	00000101 + 11111010 11111111	00000101 + 00000110 00001011
Премахване на най-значимата цифра и добавяне на 1 2	не е задължително	00000001	не е задължително	не е задължително
Резултат	-0	1	-1	11

Може да се твърди, че представянето на числа в допълнителните кодове на две изисква още една операция (след инверсия винаги се изисква събиране с 1 2), което може да не се изисква по-късно, както в примерите с обратни кодове. В този случай работи добре познатият „принцип на чайника“. По-добре е да направите процедурата линейна, отколкото да приложите в нея правилата „Ако А, то В“ (дори и да е едно). Това, което от човешка гледна точка изглежда увеличаване на разходите за труд (изчислителна и времева сложност), от гледна точка на софтуерна и хардуерна реализация, може да се окаже по-ефективно.

Друго предимство на допълнителния код пред обратния е възможността за представяне на едно число (състояние) повече в единица информация, поради изключването на "отрицателната нула". Следователно, като правило, диапазонът на представяне (съхранение) за цели числа със знак с дължина един байт е от +127 до -128.

2. Формат с плаваща запетая, използван главно за реални числа. Числото в този формат е представено в експоненциална форма

X = e n * m, (22.1)

където e е основата на експоненциалната функция;
n е редът на основата;
e n - числова характеристика;
m - мантиса (лат. mantissa - увеличаване) - коефициент, с който трябва да се умножи характеристиката на число, за да се получи самото число.

Например десетичното число 350 може да бъде записано като 3,5 * 10 2 , 35 * 10 1 , 350 * 10 0 и т.н. V нормализирана научна нотация, поръчка не избран така, че абсолютната стойност мостана най-малко един, но строго по-малко от десет (1 ≤ |m|< 10). Таким образом, в нормализованной научной записи число 350 выглядит, как 3.5 * 10 2 . При отображении чисел в программах, учитывая, что основание равно 10, их записывают в виде m E ± n, където E означава "*10^" ("... умножете по десет на степен ..."). Например числото 350 е 3.5E+2, а числото 0.035 е 3.5E-2.

Тъй като числата се съхраняват и обработват в компютрите в двоична форма, за тези цели се приема e = 2. Една от възможните форми на двоично представяне на числата с плаваща запетая е следната.

Ориз. 22.9. Двоично представяне на числа с плаваща запетая

Битовете bn± и bm±, което означава знакът на степента и мантисата, се кодират подобно на числата с фиксирана точка: за положителни числа "0", за отрицателни числа - "1". Стойността на поръчката се избира по такъв начин, че стойността на цялата част на мантисата в десетично (и съответно в двоично) представяне да е равна на "1", което ще съответства на нормализираната нотация за двоични числа. Например за числото 350 10 реда е n = 8 10 = 001000 2 (350 = 1,3671875 * 2 8), а за 576 10 - n = 9 10 = 001001 2 (576 = 1,125 * 2). Битовото представяне на стойността на поръчката може да бъде изпълнено в директен, обратен или двоен код за допълване (например, за n = 8 10 двоичната форма е 001000 2). Стойността на мантисата показва дробната част. За да го преобразувате в двоичен, той последователно се умножава по 2, докато стане 0. Например,

Ориз. 22.10. Пример за получаване на дробна част в двоична форма

Целите части, получени в резултат на последователно умножение, са двоичната форма на дробната част (0,3671875 10 = 0101111 2). Останалата част от цифрите на стойността на мантисата се попълва с 0. По този начин окончателната форма на числото 350 във формат с плаваща запетая, като се вземе предвид представянето на мантисата в нормализираната нотация

Ориз. 22.11. Двоична форма на числото 350

В хардуерните и софтуерни реализации на аритметичните операции стандартът за представяне на числа с плаваща запетая се използва широко. IEEE 2754(Последно издание "754-2008 - IEEE Стандарт за аритметика с плаваща запетая"). Този стандарт дефинира формати с плаваща запетая за представяне на числа. единичен(Английски единичен, float) и двойно(английски двойна) точност. Обща структура на форматите

Ориз. 22.12. Общият формат за представяне на двоични числа в стандарта IEEE 754

Форматите за представяне се различават по броя на битовете (байтовете), разпределени за представяне на числа, и съответно по точността на представянето на самите числа.

Таблица 22.5. Характеристики на форматите за двоично представяне в стандарта IEEE 754

Форматиране	единичен	двойно
Общ размер, бит (байт)	32 (4)	64 (8)
Брой битове за поръчка	8	11
Брой битове за мантисата (с изключение на знаковия бит)	23	52
Стойност на поръчката	2 128 .. 2 -127 (±3,4 * 10 38 .. 1,7 * 10 -38)	2 1024 .. 2 -1023 (±1,8 * 10 308 .. 9,0 * 10 -307)
Компенсиране на поръчката	127	1023
Диапазон на представяне на числа (игнорирайки знака)	±1,4 * 10 -45 .. 3,4 * 10 38	±4,9 * 10 -324 .. 1,8 * 10 308
Брой значими цифри на число (няма повече)	8	16

Характеристика на представянето на числата според стандарта IEEE е липсата на бит под знака на поръчката. Въпреки това стойността на поръчката може да приеме както положителни, така и отрицателни стойности. Този момент се отчита от т.нар. „смяна на реда“. След преобразуване на двоичната форма на поръчката (написана в директен код) в десетична, „отклонението на поръчката“ се изважда от получената стойност. Резултатът е "истинската" стойност на реда на числото. Например, ако експонентът е 11111111 2 (= 255 10) за едно число с точност, тогава експонентът всъщност е 128 10 (= 255 10 - 127 10), а ако 00000000 2 (= 0 10), тогава -127 10 (= 0 10 - 127 10).

Стойността на мантисата е посочена, както в предишния случай, в нормализирана форма.

С оглед на гореизложеното числото 350 10 във формат с единична прецизност на стандарта IEEE 754 се изписва по следния начин.

Ориз. 22.13. Двоичната форма на числото 350 според стандарта IEEE

Други характеристики на стандарта IEEE включват възможността за представяне на специални числа. Те включват стойности NaN (не число) и +/-INF (безкрайност), получени от операции като деление на нула. Той също така включва денормализирани числа, които имат мантиса по-малка от единица.

В заключение относно числата с плаваща запетая, няколко думи за прословутото " грешка при закръгляване". Защото в двоичната форма на числово представяне се съхраняват само няколко значими цифри, то не може да „покрие“ цялото разнообразие от реални числа в даден диапазон. В резултат на това, ако числото не може да бъде точно представено в двоична форма, то се представя като възможно най-близкото. Например, ако "1,7" се добави последователно към двойното число "0,0", тогава може да бъде открита следната "картина" на променящи се стойности.

0.0
1.7
3.4
5.1
6.8
8.5
10.2
11.899999999999999
13.599999999999998
15.299999999999997
16.999999999999996
18.699999999999996
20.399999999999995
22.099999999999994
23.799999999999994
25.499999999999993
27.199999999999992
28.89999999999999
30.59999999999999
32.29999999999999
33.99999999999999
35.699999999999996
37.4
39.1
40.800000000000004
42.50000000000001
44.20000000000001
45.90000000000001
47.600000000000016
…

Ориз. 22.14. Резултат от последователно добавяне на число 1.7 (Java 7)

Друг нюанс се открива при добавяне на две числа, които имат значително различен ред. Например, добавянето на 10 10 + 10 -10 ще доведе до 10 10 . Дори ако последователно трилион (10 12) пъти добавят 10 -10 към 10 10 , резултатът ще остане същият 10 10 . Ако добавим произведението 10 -10 * 10 12 към 10 10 , което е същото от математическа гледна точка, резултатът ще бъде 10000000100 (1,0000000100 * 10 10).

Генетичен код- кодираната аминокиселинна последователност от протеини, характерна за всички живи организми. Кодирането се извършва с помощта на 3 нуклеотида, които са част от ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина). DCH е макромолекула, която осигурява съхранение, предаване от поколение на поколение и изпълнение на генетичната програма за развитие и функциониране на живите организми. Може би най-важният кодекс в историята на човечеството.

В ДНК се използват четири азотни бази - аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (Т), които в рускоезичната литература се обозначават с буквите A, G, C и T. Тези букви правят нагоре по азбуката на генетичния код. В молекулите на ДНК нуклеотидите се подреждат във вериги и по този начин се получават последователности от генетични букви.

Протеините на почти всички живи организми са изградени само от 20 вида аминокиселини. Тези аминокиселини се наричат ​​канонични. Всеки протеин е верига или няколко вериги от аминокиселини, свързани в строго определена последователност. Тази последователност определя структурата на протеина и следователно всички негови биологични свойства. Синтезът на протеин (т.е. внедряването на генетична информация в живите клетки) се извършва въз основа на информацията, съдържаща се в ДНК. Три последователни нуклеотида (триплет) са достатъчни, за да кодират всяка от 20-те аминокиселини, както и сигнала „стоп“, което означава края на протеиновата последователност.

Ориз. 22.15. ДНК фрагмент

2 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) – Институт за инженери по електротехника и електроника.

3 Съдържа азотна основа, комбинирана със захар и фосфорна киселина.

22.3. Системи с тайни кодове

Тайните кодове, подобно на шифрите, са предназначени да пазят информацията поверителна. Първоначално системите с секретни кодове са система, базирана на подобие на жаргонен код. Те възникнаха, за да скрият имената на реални хора, споменати в кореспонденцията. Това бяха малки списъци, в които бяха записани скрити имена, а срещу тях бяха написани замествания на код (замествания). Официалните кодове, използвани от папските емисари и посланици на средиземноморските градове-държави, за да скрият съдържанието на съобщенията, намерени в ранните архиви на Ватикана, датират от 14-ти век. С нарастването на нуждата от сигурност на кореспонденцията представителите на градовете-държави разполагаха с по-обширни списъци, които включваха не само кодови замествания на имената на хора, но и държави, градове, видове оръжия, провизии и т.н. За да се повиши сигурността на информацията, към списъците бяха добавени шифровани азбуки за кодиране на думи, които не са включени в списъка, както и правила за тяхното използване, базирани на различни стеганографски и криптографски методи. Такива колекции се наричат номенклатори". От 15 до средата на 19 век те бяха основната форма на поверителност на информацията.

До 17-ти век номенклаторите на думите в обикновения текст и техните кодови замествания са в азбучен ред, докато френският криптолог Антоан Росиньол не предлага използването на по-силни номенклатори от две части. Те имаха два раздела: единият изброяваше елементите на обикновения текст по азбучен ред, а кодовите елементи бяха смесени. Във втората част имаше списъци с кодове по азбучен ред, а елементите на обикновения текст вече бяха смесени.

Изобретяването на телеграфа и морзовата азбука, както и полагането на трансатлантическия кабел в средата на 19 век. значително разшири обхвата на тайните кодове. В допълнение към традиционните си области на употреба (при дипломатическа кореспонденция и за военни цели), те са получили широко приложение в търговията и транспорта. Системите с тайни кодове от онова време съдържаха думата " кодът"(Код на Държавния департамент (1867)", "Американски кодекс за окопи", "Речни кодове: Потомак", "Черен код") или " шифър„(„Шифър на Държавния департамент (1876)“, „Зелен шифър“). Трябва да се отбележи, че въпреки наличието на думата "шифр" в името, кодирането беше поставено в основата на тези системи.

Ориз. 22.16. Фрагмент от Шифъра на Държавния департамент (1899)

Разработчиците на код, като авторите на шифри, често добавят допълнителна сигурност, за да направят кодовете си по-трудни за разбиване. Такъв процес се нарича повторно криптиране. В резултат на това системите с секретни кодове комбинираха както стеганографски, така и криптографски методи за гарантиране на поверителността на информацията. Най-популярните от тях са показани в следващата таблица.

Таблица 22.6. Начини за гарантиране на поверителността на информацията в системите с секретни кодове

начин	Тип	Бележки	Примери (кодирана дума - кодово обозначение)
Замяна на дума (фраза) с друга дума с произволна дължина	стеганографски	Аналогов - .	1. Номенклатурен указател на град Сиена (XV век): Cardinales (кардинал) - Florenus; Антонело да Фурли (Antollo da Furli) - Форте. 2. Кодекс на Държавния департамент от 1899 г.: Русия (Русия) - насърчава; Кабинет на Русия (Правителството на Русия) - Подкани. 3. Шифърът на ръководителя на комуникационната служба (1871): 10:30 - Анна, Ида; 13-и (тринадесети) - Чарлз, Мейсън.
Замяна на дума (фраза) с низ от символи с фиксирана дължина	стеганографски	Аналогов - .	1. Американски код за окопи (1918): Патрул (патрул) - RAL; Атака (атака) - DIT. 2. Код на Държавния департамент А-1 (1919): Дипломат (дипломат) - BUJOH; Дипломатически корпус (дипломатически корпус) - BEDAC.
Замяна на дума (фраза) с число	стеганографски	Аналогов - . За една кодирана дума могат да се използват няколко кодови обозначения.	1. Номенклатурник Вениамин Толмаджа (1779): Защита (отбрана) - 143; Атака (атака) - 38. 2. Код за излъчване на съюзнически търговски кораби през Втората световна война (BAMS): остров - 36979; пристанище - 985.
Замяна на дума (фраза) с набор от цифри с фиксирана дължина	стеганографски	Аналогов - .	1. Американски код за окопи (1918 г.): Патрул (патрул) - 2307; Атака (атака) - 1447г. 2. Американски сервизен радиокод No 1 (1918): Масло (масло) - 001; Лошо (лошо) - 642.
Замяна на букви	криптографски	Аналози - шифър , . Като кодово обозначение могат да се използват букви, цифри, графични обозначения. Използва се за думи, които не са в кодирания списък.	1. Номенклатурен указател на град Сиена (XV век): q - ; с-. 2. Номенклатурник Джеймс Медисън (1781): o - 527; п-941. 3. Американски код за окопи (1918): a - 1332 .. 2795 или CEW .. ZYR. Той също така съдържаше 30 алфавита за заместване на шифри за повторно криптиране на обозначения на кодове.
Замяна на комбинация от букви	криптографски	Аналогов - . Като кодово обозначение могат да се използват букви, цифри, графични обозначения.	1. Номенклатурен указател на град Сиена (XV век): бб -; tt-. 2. Номенклатура X-Y-Z (1737): ce - 493; ab-1194.
Използване на празни знаци	стеганографски	Аналогов - . Използвани са безсмислени (лат. nihil importantes) символи, за да объркат криптоаналитиците.	1. Номенклатура на град Сиена (XV век): , . 2. Речни кодове: Потомак (1918): ASY.
Използване на адитивни числа	криптографски	Аналогов - . Добавящото число, добавено към цифровото кодово обозначение, служи като променлива част на кода (ключ).	Шифър на Държавния департамент от 1876 г.: Правилото „Кон“ в началото на съобщението означаваше, че добавеното число 203 е използвано за кодиране на следващите кодови точки; "Ястреб" (ястреб) - 100.
Пермутация на букви (цифри) в кодовата нотация	криптографски	Аналогов - .	Телеграфен код за осигуряване на секретност при предаването на телеграми (1870 г.): едно от правилата предписва пермутация на последните три цифри в цифрово кодово обозначение, състоящо се от пет цифри.
Пренареждане на кодове	криптографски	Аналогов - .	Шифър на Държавния департамент 1876: правилото "Тигър" (тигър) в началото на съобщението означаваше, че декодираното съобщение трябва да се чете от последната дума до първата (отзад напред); "Тапир" (тапир) - размяна на всяка двойка думи (т.е. първа и втора, трета и четвърта и т.н.).

Комбинацията от различни методи за кодиране и повторно криптиране в кодовата система е обичайна практика сред разработчиците на код и се използва почти от самото начало на появата им. Така че дори в номенклатора, използван в град Сиена през 15-ти век, в допълнение към кодовите замествания на думите, те се използват за замяна на букви, тях и празни знаци. Тази практика процъфтява в края на 19-ти и началото на 20-ти век. По-специално, в „Шифърът на Държавния департамент от 1876 г. (Инж. Червена книга - Червена книга), състояща се от 1200 страници, и нейното допълнение „Недекодируем код: Допълнение към Шифъра на Държавния департамент“ са използвани:

Кодови обозначения под формата на думи и цифри;