Принципи на кодиране на информация

Въпросите, свързани с кодирането на информация, се отнасят до технологичните области на информатиката. Всяка технология за преобразуване на информация в данни се основава на свои собствени принципи. Те са свързани с избраната схема за кодиране.

Аналогово кодиране

Аналоговото кодиране се основава на концепцията за сходство. Целта на аналоговото кодиране е да промени физическата природа на последователността от данни. Това може да бъде полезно за увеличаване на плътността на записа, надеждността на съхранението, скоростта на движение, удобството при възпроизвеждане и други свойства на данните.

Аналоговото кодиране е метод на кодиране, основан на принципа на запис на непрекъсната последователност от сигнали от определено физическо естество под формата на подобна последователност от данни от различно физическо естество.

Типични технически системи, които прилагат аналогово кодиране, са:

фотографски устройства (различни от цифрови);

устройства за приемане и предаване на радиосигнали.

По дефиниция принципът на аналоговото кодиране има две характерни черти-

както оригиналната сигнална последователност, така и получената последователност от данни са непрекъснати;

получените данни са подобни на оригиналните сигнали според избрания критерий за сходство.

Принципите на приемственост и сходство са свързани с широкото използване на аналогово кодиране на информация в живата природа. Например, когато получавате визуална информация за човек, два фактора са важни: яркостта и цветът на наблюдавания обект. Яркостта се определя от амплитудата на светлинната вълна, а цветът се определя от нейната дължина (честота).

Кодиране на таблица

Табличното кодиране е информационна технология, базирана на периодичното сравнение на сигналните елементи с наличните образци на модела. Тъй като сравнението не е непрекъснато, а периодично, резултатите от него формират не непрекъсната, а дискретна последователност от данни. Тази последователност се нарича вземане на данни. Извадката от данни се състои или от самите образци на модела, взети от таблицата за търсене, или от цифрови кодове, указващи позицията на тези проби в таблицата за търсене.

В първия случай кодирането се нарича таблично-символно. Резултатът от табличното кодиране на символи е символен низ - последователност от символи.

Във втория случай кодирането се нарича таблично-цифрово. Резултатът от това кодиране също е извадка от данни, но състояща се не от символи, а от цифрови указатели, указващи местоположението на пробите в справочната таблица (в таблицата за кодиране).

Табличното кодиране е метод на кодиране, основан на принципа на формиране на дискретна извадка от данни, базиран на резултатите от периодичното сравнение на записания сигнал с пробни елементи от предварително определен набор.

Добре познатата система за писане принадлежи към таблично-символните технологии за кодиране. Той се основава, както знаете, на запис на речеви звуци (непрекъснати аналогови сигнали) с помощта на дискретни символи - букви. Това включва и запис на музика с помощта на бележки. Пример за таблично цифрово кодиране е например замяната на буквите с групи от цифри, изразяващи позицията на тези букви в азбуката или в друга таблица за кодиране.

Както можете да видите, табличното кодиране се основава не на принципа на непрекъснатост, характерен за аналоговото кодиране, а на принципа на дискретна изразителност. Два звука "а ..." с различна дължина, обем и тоналност се изразяват дискретно от една и съща буква - "А".

Принципът на сходство също не се спазва при таблично кодиране. Така например, от факта, че буквата „В“ в азбуката има число, двойно по-голямо от броя на буквата „А“, това по никакъв начин не предполага, че по време на възпроизвеждане трябва да звучи два пъти по-силно или два пъти по-силно дълго.

Кодирането на таблици е много широко разпространено в обмена на информация за връзки с обществеността. Достатъчно е да се каже, че азбуките на всички европейски езици са таблици с модели, които установяват съответствието между звуците и символите, използвани за записването им. Вие, разбира се, знаете, че тази кореспонденция, уви, не винаги е еднозначна и често причинява досадни правописни грешки. Следователно, когато записвате текстове, човек трябва да се ръководи не само от азбуката, но и от правилата за правопис, както и от одобрените речници. Речниците и правилата също могат да се разглеждат като разновидности на справочни таблици.

Както табличното символно, така и цифровото кодиране винаги се основават на някакъв вид социално споразумение, тъй като кодиращата таблица трябва да бъде общоизвестна. Ако случаят не е такъв, тогава има изкуствено ограничение на обмена на информация, известно като криптиране. И всеки метод на криптиране винаги се основава на някакъв метод на криптиране.

Конвенциите за използваната кодираща таблица често се основават на общоприети конвенции или на одобрени стандарти.

Цифрово кодиране

Аналоговото кодиране има едно забележително предимство: при използването му се спазва принципът на сходство между записания сигнал и данните, получени в резултат на записа. В някои случаи това ви позволява да направите записа ясен, а в други значително опростява възпроизвеждането и възприемането му. В резултат на това висококачествените аналогови записи се възприемат субективно от хората като най-„естествените“.

Важно предимство на кодирането на таблици е лаконичността и недвусмислеността, а важен недостатък е липсата на сходство между записания сигнал и резултата от записа. Поради липсата на сходство по време на възпроизвеждането на записа, не е възможно да се ограничи нивото на сигнала на обмена на информация. Трябва да използваме второто и дори третото ниво (нивото на разпознаване на образци и нивото на интерпретация на съдържанието). Следователно възпроизвеждането на записи, направени с таблично кодиране, трябва да бъде специално обучено. Продължителността на обучението е целият живот. Докато човек остава в обществото, дотогава той намира нови, непознати досега формални знаци, символи, условности и други средства за дискретна изразителност.

Да се комбинира принципът на сходство, присъщ на аналоговото кодиране, с принципа на дискретна изразителност, присъщ на кодирането в таблица, позволява т.нар. Цифрово кодиране.

Цифровото кодиране е метод на кодиране, основан на принципа на вземане на проби от данни чрез периодично измерване на величината на записания сигнал и записване на числови стойности, пропорционални на резултатите от измерването.

Аналогово-цифрово преобразуване

Цифровото кодиране, в сравнение с аналоговото, осигурява специална ефективност на съхранение. След конвертиране на аналогов запис в цифров обикновено е възможно да се намали количеството на съхранените данни с около десет пъти. Като правило, един цифров аудио CD може да побере дузина музикални албуми, а един честотен канал на конвенционалната наземна телевизия може лесно да побере десет цифрови телевизионни канала.

В същото време има обективни причини, поради които в момента е невъзможно напълно да се изоставят аналоговите схеми за запис и възпроизвеждане на информация. Ето само няколко от тях:

невъзможно е да се замени обширен парк от аналогови технически устройства по целия свят за една нощ;

схемите за цифрово кодиране въвеждат допълнителни грешки в записа, свързани със самия принцип на получаване на цифрова последователност от данни. При сегашното ниво на развитие на технологиите (и техническите стандарти) тези грешки все още са доста забележими. Поради тях много потребители все още не са готови да се откажат от аналоговите устройства.