Под кодированием понимается преобразование информации в другой (альтернативный) формат. По существу, системы кодирования являются аналогом шифру поимённой подмены, когда каждый единичный модуль информационных данных, подлежащих кодировке, заменяется соответствующим ему шифром.
Однако есть и отличие, и оно состоит в наличии у операции шифрования так называемой изменяемой части (ключа). Эта изменяемая часть для одного и того же передаваемого сообщения и при неизменном алгоритме, способна выдать различные тексты шифровки. При использовании кодировки вместо шифрования, такой изменяемой составляющей просто нет. Именно из-за этого одно и тоже передаваемое сообщение при многократном кодировании не меняет свой вид, а всегда имеет одинаковый формат.
Ещё одним отличием кодирования можно считать использование кодовых заменителей для целых слов и даже предложений или набора цифр. Подмена частей информации, подлежащей кодированию, кодовыми символами выполняется на базе специальных таблиц (аналогичных таблицам шифровальных замен) или определяется с помощью алгоритмов или функций для кодировок.
Компоненты информации, подлежащей кодированию
Компонентами информации, подлежащими кодированию могут быть:
- Предложения (фразы) разговорной речи, отдельные слова или буквы.
- Разные символьные обозначения, к примеру, операции логики и арифметики, знаки препинания, операторы сравнения (больше, меньше, равно) и тому подобное. Надо заметить, что сами знаки операций и операторы сравнения относятся к кодовым обозначениям.
- Цифры (числа).
- Аудио и визуальные объекты (образы).
- Различные явления и ситуации.
- Информация, переданная по наследству.
Кодовыми обозначениями могут выступать:
- Комбинации букв разговорного языка и непосредственно буквы.
- Различные цифры (числа).
- Обозначения в виде графических изображений.
- Звуковые и световые команды (сигналы)
- Электрические и электромагнитные импульсы.
- Комбинация различных химических молекул.
Основные задачи кодирования
Основными задачами (целями) кодирования информации являются:
- Создать дополнительные преимущества для сохранения, анализа и пересылки данных (практически всегда информация в виде кодов занимает меньше места в памяти и более приспособлена для работы с ней и пересылки автоматизированными программными и техническими средствами).
- Обеспечить удобный обмен информацией между объектами.
- Сделать наглядным отображение.
- Выполнить идентификацию субъектов и объектов.
- Скрыть доступ к секретной информации.
Существует одноуровневое кодирование информации и многоуровневое.
Например, световые сигналы светофора (красный, жёлтый, зелёный) - это одно уровневое кодирование.
Многоуровневым кодированием является визуальный образ фотографии, сохранённый как отдельный файл. Сначала фотография расчленяется на отдельные мелкие модули (пиксели), то есть все мелкие составляющие части изображения кодируются элементарными модулями (элементами). Каждый элемент может быть представлен как набор составляющих основных цветов: красного, зелёного и синего каждый с требуемой амплитудой (интенсивностью), выраженной в форме числа. В дальнейшем числовые наборы переформатируются (перекодируются) для того, чтобы сделать информацию более компактной (к примеру, форматы jpeg, png и так далее). В итоге, полученные числовые значения преобразуются (перекодируются) в электромагнитные импульсы и передаются по специальным каналам для коммутации или зонам на информационных носителях.
Необходимо заметить, что конкретные числовые значения при работе программы, представлены согласно правилам используемой системы кодировки чисел.
Существуют обратимые и необратимые способы кодирования информационных данных:
- Если используется обратимое кодирование, то закодированная информация всегда может быть восстановлена без потери данных. К таким типам кодирования можно отнести, к примеру, азбуку Морзе или штрих-кодирование.
- При применении необратимого кодирования нет возможности достоверно восстановить исходную информацию. Примерами могут служить коды аудио и визуальной информации (в форматах jpg, mp3 или avi), а также хеширование.
Существуют системы кодирования с общим доступом и засекреченные системы. Первый тип применяется для улучшения качества обмена информацией, второй тип для обеспечения скрытности данных от несанкционированного доступа.
Системы кодирования с общим доступом
Использование кодирования широко применяется в реальной жизненной практике. Выше было отмечено, что к кодовым обозначениям причислены сами обозначения операций логики и арифметики. К примеру, обозначение «+» при сложении и минус «–» при вычитании изобрели в Германии, в школе математиков «коссистов» (то есть алгебраистов). Они уже были в «Арифметике» Иоганна Видмана, которая была издана в 1489 году. Ранее операцию сложения обозначали символом p (plus) или на латыни словом et, а операция вычитания обозначалась символом m (minus).
Другие примеры общеизвестных кодовых систем:
- Знаки дорожного движения.
- Знаки, обозначающие химические элементы в периодической системе элементов Д.И. Менделеева.
- Обозначения знаков зодиака.
- Сокращения названий изучаемых курсов в расписаниях занятий студентов.
При кодировании способом азбуки Морзе, все символы (буквы, цифры, и другие) заменяются последовательным набором тире и точек. За элементарный временной интервал принято время звучания одной точки, а чтобы отличить тире, его время принято равным длительности трёх точек. Чтобы выделить начало следующего элемента кодирования, используют паузу, длительность которой равна одной точке (это примерно 0,4 секунды). Пауза между символами в слове равна трём точкам, пауза между словами составляет семь точек. Изобрёл эту систему кодирования американский изобретатель и художник Сэмюэль Морзе.
