Принципи кодування інформації
Питання, пов'язані з кодуванням інформації, належать до технологічних розділів інформатики. В основі кожної технології перетворення інформації дані лежать свої принципи. Вони пов'язані з обраною схемою кодування.
Аналогове кодування
Аналогове кодування полягає в понятті подоби. Мета аналогового кодування – зміна фізичної природи послідовності даних. Це корисно збільшення щільності запису, надійності зберігання, швидкості переміщення, зручності відтворення та інших властивостей даних.
Аналогове кодування - це спосіб кодування, заснований на принципі реєстрації безперервної послідовності сигналів певної фізичної природи у вигляді подібної до неї послідовності даних іншої фізичної природи.
Характерними технічними системами, що реалізують аналогове кодування, є:
фотографічні пристрої (крім цифрових);
пристрої прийому та передачі радіосигналів.
Згідно з визначенням, принцип аналогового кодування має дві характерні особливості.
як вихідна послідовність сигналів, і результуюча послідовність даних мають безперервний характер;
результуючі дані подібні до вихідних сигналів за обраним критерієм подібності.
З принципами безперервності та подібності пов'язане широке поширення аналогового кодування інформації у живій природі. Наприклад, при отриманні візуальної інформації людині важливі два фактори: яскравість та колір об'єкта спостереження. Яскравість визначається амплітудою світлової хвилі, а колір її довжиною (частотою).
Табличне кодування
Табличне кодування - це інформаційна технологія, заснована на періодичному порівнянні елементів сигналу з наявними модельними зразками. Оскількипорівняння не безперервне, а періодичне, за його результатами формується не безперервна, а дискретна послідовність даних. Цю послідовність називають вибіркою даних. Вибірка даних складається з самих модельних зразків, взятих з довідкової таблиці, або з числових кодів, що вказують на положення даних зразків у довідковій таблиці.
У першому випадку кодування називається таблично-символьним. Результатом табличносимвольного кодування є символьний рядок - послідовність символів.
У другому випадку кодування називають таблично-цифровим. Результатом цього кодування теж є вибірка даних, але що складається з символів, та якщо з числових покажчиків, що позначають розташування зразків у довідковій таблиці (у таблиці кодування).
Табличне кодування - це спосіб кодування, заснований на принципі формування дискретної вибірки даних за результатами періодичного зіставлення сигналу, що реєструється з елементами-зразками попередньо заданого набору.
До таблично-символьних технологій кодування належить добре знайома нам писемність. У її основі лежить, як знаєте, запис звуків промови (безперервних аналогових сигналів) з допомогою дискретних символів — букв. Сюди належить і запис музики з допомогою нот. Прикладом таблично-цифрового кодування може бути, наприклад, заміна літер групами цифр, що виражають положення цих літер в алфавіті або будь-якої іншої таблиці кодування.
Як бачите, в основі табличного кодування лежить принцип безперервності, характерний для аналогового кодування, а принцип дискретної виразності. Два звуки «а…» різної протяжності, гучності та тональності виражаються дискретно однією й тією ж літерою – «А».
У табличному кодуванні недотримується також принцип подоби. Так, наприклад, з того факту, що буква «Б» в абетці має номер удвічі більший, ніж номер літери «А», аж ніяк не випливає, що при відтворенні вона повинна звучати вдвічі голосніше або вдвічі довше.
Табличне кодування дуже поширене в інформаційному обміні, що обслуговує суспільні відносини. Досить сказати, що абетки всіх європейських мов — це таблиці зразків, що встановлюють відповідність між звуками та символами, які використовуються для їхнього запису. Вам, звичайно, відомо, що ця відповідність, на жаль, не завжди буває однозначною і нерідко викликає появу прикрих помилок у правописі. Тому під час запису текстів слід керуватися як абеткою, а й правилами орфографії, і навіть затвердженими словниками. Словники та правила теж можна розглядати як різновиди довідкових таблиць.
Як таблично-символьне, так і таблично-цифрове кодування завжди ґрунтуються на якійсь суспільній домовленості, адже таблиця кодування має бути загальновідомою. Якщо це не так, значить має місце штучне обмеження інформаційного обміну, відоме як шифрування. І на основі будь-якого методу шифрування завжди лежить якийсь метод кодування.
Домовленості про таблицю кодування, що використовується, часто спираються на загальноприйняті угоди або на затверджені стандарти.
Цифрове кодування
У аналогового кодування є одна чудова перевага: при його використанні дотримується принцип подібності між сигналом, що записується, і даними, отриманими в результаті запису. В одних випадках це дозволяє зробити запис наочним, а в інших — суттєво спрощує його відтворення та сприйняття. У результаті якісні аналогові записи суб'єктивно сприймаються людьми якнайбільш «природні».
Важлива перевага табличного кодування - лаконічність і однозначність, а важливий недолік - відсутність подібності між сигналом, що записується, і результатом запису. Через відсутність подібності під час відтворення запису не вдається обмежитися сигнальним рівнем інформаційного обміну. Доводиться задіяти другий і навіть третій рівні (рівень розпізнавання образів та рівень інтерпретації змісту). Тому відтворенню записів, виконаних табличним кодуванням, треба навчитися спеціально. Тривалість навчання – все життя. Доки людина залишається в суспільстві, доти знаходить нові, незнайомі раніше формальні знаки, символи, умовні позначення та інші засоби дискретної виразності.
Поєднати принцип подібності, властивий аналоговому кодуванню, з принципом дискретної виразності, властивим табличного кодування, дозволяє так зване цифрове кодування.
Цифрове кодування - це спосіб кодування, заснований на принципі формування вибірки даних шляхом періодичного вимірювання величини сигналу, що реєструється, і запису числових значень, пропорційних результатам вимірювань.
Аналого-цифрове перетворення
Цифрове кодування порівняно з аналоговим забезпечує особливу ефективність зберігання інформації. Після перетворення аналогового запису в цифрову зазвичай вдається зменшити обсяг даних, що зберігаються приблизно в десять разів. На одному компакт-диску цифрового звукозапису, як правило, можна розмістити десяток музичних альбомів, а на одному частотному каналі звичайного ефірного телебачення легко розміщуються десять каналів цифрового телебачення.
Разом з тим, є об'єктивні причини, через які нині не можна повністю відмовитися від аналогових схем запису тавідтворення інформації. Ось лише деякі з них:
не можна відразу замінити в усьому світі великий парк аналогових технічних пристроїв;
цифрові схеми кодування вносять до запису додаткові похибки, пов'язані із самим принципом отримання цифрової послідовності даних. За сучасного рівня розвитку техніки (і технічних стандартів) ці похибки поки що залишаються досить помітними. Через них багато споживачів поки що не готові відмовитися від аналогових пристроїв.