1.Кодування і декодування повідомлень.Двійкове кодування.Одиниці вимірювання інформації

1. Кодування і декодування повідомлень

Ще в прадавні часи люди опрацьовували інформацію, отриману з навколишнього середовища, і подавали її у вигляді наскельних малюнків. Зрозуміло, що передавати збережену таким чином інформацію було дуже незручно.

Ви знаєте, що інформація передається за допомогою повідомлень, які можна подати текстовим, графічним, звуковим способами, а також відео, жестами та декількома способами одночасно — комбінованим повідомленням.
Для подання усних повідомлень ми використовуємо мову. А будь-яке письмове повідомлення складається з набору різних знаків (символів), які належать певному алфавіту. Наприклад, для подання числових даних використовують алфавіт, що складається з 11 знаків: цифр 0–9 і десяткової коми для відокремлення цілої та дробової частини в десятковому дробі.
Інформацію, подану у вигляді, прийнятному для передавання, опрацювання, збереження, називають даними.
Під опрацюванням даних розуміють такий інформаційний процес, в результаті якого ми отримуємо нові дані або дані, подані в інший спосіб.
Повідомлення передаються від джерела до приймача по каналах зв’язку. Після передавання повідомлення набувають вигляду, зрозумілого для приймача.
Під час розмови по телефону звукові сигнали (голос) перетворюються (кодуються) на електричні сигнали, які по мережі передаються до співрозмовника і знову перетворюються (декодуються) на звукові сигнали.
Людина постійно отримує, шукає, зберігає, опрацьовує й передає повідомлення. При цьому вона часто застосовує різні пристрої. Використання пристроїв зумовлює необхідність подання повідомлень за допомогою спеціальних знаків.
Код — це система правил для перетворення повідомлень, що містять текст, звук, зображення, жести тощо.Кодування повідомлень — це процес перетворення за певними правилами одного подання набору даних в інший. Під час кодування повідомлення відбувається зміна вигляду повідомлення без зміни його  змісту.
У процесі обміну повідомленнями ми здійснюємо дві операції: кодування та декодування. Перша пов’язана з переходом від вихідної форми подання повідомлення у форму, яка є зручною для збереження, передавання або опрацювання. А друга — зі зворотним переходом до вихідного подання повідомлення. Отже,
Декодування — це перетворення закодованого повідомлення у форму, прийнятну для приймача.
Процес отримання та передавання повідомлень можна зобразити у вигляді схеми

Джерело повідомлення ⇒

Пристрій кодування ⇒

Передавання повідомлення ⇒

Пристрій декодування ⇒

Отримувач повідомлення

Після виникнення природної мови, а згодом — винайдення писемності найбільш зручним для людини, поширеним і простим став спосіб подання повідомлень за допомогою символів, наприклад ієрогліфів, літер (букв) тощо.
Ті самі повідомлення можна кодувати різними способами. Для кодування повідомлень можуть використовуватись також цифри, знаки, жести, світлові, звукові та електричні сигнали тощо.
Звук А можна, наприклад, закодувати і літерою «А», і певним жестом, і у вигляді короткого та довгого звукових сигналів, які на папері позначають крапкою і тире.
Можна вигадати власний спосіб кодування текстових даних, найпростіший з яких — заміна літер якимись іншими символами, малюнками чи цифрами.
Для декодування повідомлень людина має знати, яким способом воно закодовано. Наприклад, для декодування текстових повідомлень потрібно знати таблицю кодів, у якій позначено коди кожного символу.
Зверніть увагу, що той самий символ може мати різні значення, залежно від області його використання.
Велика латинська літера V може позначати об’єм тіла та римську цифру 5; дорожній знак з літерою «Р» означає «Місце для стоянки».
Приймати, декодувати й опрацьовувати сигнали можуть не лише людина чи створений нею прилад, а й тварини.
Навчений службовий собака вправно виконує команди, які закодовані людиною у вигляді жестів.
Кодування й декодування належать до процесу опрацювання повідомлень, який можна здійснювати за допомогою комп’ютера.
Останнім часом дедалі частіше для кодування даних почали використовувати QR-коди.
QR-код — квадратна картинка, в якій закодовано деякі відомості:

•    звичайний текст;
•    адреса веб-сторінки в Інтернеті;
•    номер телефону;
•    координати місця на карті;
•    персональна візитна картка особи  тощо.

Виглядає QR-код як квадратне зображення, на якому зазвичай розташовані три великі квадрати у кутах. Вони слугують своєрідними орієнтирами для програм-зчитувачів. За їх допомогою визначається рівень нахилу та деформація пропорцій. Решта фігур — це власне і є зашифровані відомості. На відміну від класичного штрих-коду, QR-код може містити в собі доволі великі обсяги даних.
Спеціальний вигляд QR-кодів забезпечує зчитування та розкодування даних за допомогою сучасних пристроїв, обладнаних камерами, наприклад, мобільних телефонів. Достатньо навести камеру телефону на код, й одразу можна отримати доступ до його  вмісту.
З розповсюдженням потужних мобільних телефонів, обладнаних вбудованими камерами, QR-коди почали широко використовувати у світі.
Для зчитування QR-кодів за допомогою мобільного телефону на ньому потрібно встановити спеціальну програму (мал. 1.2).
QR-коди створюють за допомогою спеціальних програм, які можна завантажити на комп’ютер, або використовують спеціальні сайти в Інтернеті. Наприклад, за допомогою онлайнового сервісу для генерування QR-коду створено QR-код його адреси http://ua.qr-code-generator.com/

QR-коди (від англ. Quick Response — швидка реакція, швидка відповідь) були розроблені в 1994 р. японською компанією DensoWave. В Японії QR-коди набули широкого розповсюдження ще на початку  2000-х років: їх розміщують на упаковці товарів, друкують у буклетах, використовують у рекламі, довідниках,
іграх тощо.

2. Двійкове кодування

Повідомлення можуть кодуватися різними способами.  Вибір  способу кодування залежить від виду повідомлення, яке необхідно кодувати: текст, число, графічне зображення або звук чи відео. Для опрацювання    за допомогою комп’ютера повідомлення подаються (кодуються) у вигляді послідовностей електричних або магнітних сигналів двох видів. Кожний сигнал одного виду умовно позначають цифрою 0, а іншого виду —  1.

Кодування повідомлень із використанням двох сигналів називається двійковим. Набір даних, отриманий у результаті двійкового кодування, називається двійковим кодом.

Цифра 0 або 1 у двійковому коді повідомлення має назву біт (англ. binary digit — двійкова цифра).

У комп’ютері дані подаються електричними або магнітними сигналами, що набувають тільки двох значень: 0 — вимкнено (нема струму, розмагнічено) або 1 — увімкнено (є струм, намагнічено).

За допомогою нуля й одиниці кодують будь-які дані, що опрацьовує комп’ютер. Такий код має назву . Саме двійкове кодування є найпростішим для технічної реалізації в сучасних пристроях.

Усі дані: числа, текст, малюнки, схеми, фотографії, музика, відео тощо — кодуються в комп’ютері за допомогою двійкового коду.

Однією з двох цифр 0 або 1 можна закодувати, наприклад:

• правильність твердження: неправильно (0) або правильно (1);
• стан вимикача: вимкнено (0) або ввімкнено (1) тощо.

Із двох бітів можна скласти 4 (4=22) коди (00, 01, 10 і 11). Ними можна закодувати, наприклад, чотири чверті координатної площини: 00 — ліва верхня; 01 — права верхня; 10 — ліва нижня; 11 — права нижня.

Із трьох бітів можна скласти вже 8 (8=23) кодів (000, 001, 010,  011, 100, 101, 110, 111). Ними можна закодувати, наприклад, сторони горизонту.  Із чотирьох бітів можна скласти 24=16 кодів, з п’яти —     25=32 коди і т. д. З восьми бітів можна скласти 28=256 кодів, і цієї кількості кодів достатньо, щоб закодувати всі літери англійського та українського (або якогось іншого) алфавітів, арабські цифри, розділові знаки, знаки арифметичних дій, а також деякі інші символи.

Послідовність із восьми бітів має назву байт.

1 байт = 8 біт

 3.Одиниці вимірювання інформації

Одиницями виміру інформації є біти (0 або 1) і байти (1 байт = 8 бітів). Наприклад, повідомлення "ІНФОРМАТИКА" складається з 11 символів, кожний з яких кодується ланцюжком з 8 нулів і одиниць. Отже, це повідомлення має інформаційний обсяг 88 бітів, або 11 байтів.

Більшими одиницями виміру інформації є кілобайти, мегабайти й гігабайти:

1 Кбайт (один кілобайт) = 1024 байт;

1 Мбайт (один мегабайт) = 1024 Кбайт;

1 Гбайт (один гігабайт) = 1024 Мбайт.

На кожній сторінці вашого підручника міститься трохи менше 40 рядків, у кожному рядку — приблизно 60 символів. Отже, сторінка підручника має інформаційний обсяг близько 2400 байтів, а весь підручник, що складається з 176 сторінок, — 422 400 байтів інформації. Щоб перейти від байтів до кілобайтів, розділимо це число на 1024. Одержимо: 422 400 байт = 413 Кбайт. Для переходу до мегабайтів виконаємо розподіл числа 413 на 1024. Одержимо: 413 Кбайт = 0,4 Мбайти.

Значно більший інформаційний обсяг мають графічні файли. Так зображення, що полягає з 600 х 800 пікселів, кожний з яких кодується ланцюжком з 24 нулів і одиниць (3 байта), має інформаційний обсяг 600 х 800 х 3 = 1 440 000 байт = 1406 Кбайт =  1,37 Мбайт.

Обсяг комп'ютерних інформаційних носіїв також виміряється в мегабайтах і гігабайтах. Так, тридюймова дискета має обсяг (ємність) 1,44 Мбайти, стандартний жорсткий диск — 40-120 Гбайти, компакт-диск (CD) — 650 Мбайт, цифровий диск (DVD) — від 4,7 до 17 Гбайт