Кодирование информации. 3
Кодирование в широком смысле слова – процесс отождествления передаваемых сообщений с некоторым набором символов физической природы (буквы, цифры, графические объекты, свет, цвет и т. д.).
Кодирование в узком смысле слова – отождествление передаваемых сообщений с набором букв или цифр. Каждое сообщение оказывается представимым в виде цифрового слова, или некоторого числа (кодовой комбинации).
Любое кодирование заканчивается
составлением кодовой книги или
кодовой таблицы, в которой перечислены
все сообщения или
Код – правило, по которому записываются различные кодовые слова или числа. Понятие кода является чисто математическим. Любой код должен удовлетворять главному требованию – однозначности соответствия между сообщением и кодовым словом. в противном случае окажется невозможным расшифровать сообщение на приемной стороне. В системах передачи сообщений кодовые слова, или кодовые комбинации, преобразуются в сигналы, передаваемые по каналу связи. При этом каждому символу кода должен соответствовать свой, и только свой, элементарный сигнал.
Рис. 12
Все используемые в системах передачи информации коды можно условно разделить по следующим признакам
1.По числу используемых элементарных символов:
■двоичные (кодовые слова состоят из символов 0, 1);
■троичные (кодовые слова состоят из символов 0, 1, 2);
■K-ичные (кодовые слова состоят из символов 0, 1,…, K);
2.По числу элементарных символов в каждом слове, или кодовой комбинации (по общему числу символов):
■равномерные (блочные); в таких кодах все кодовые слова содержат одно и то же постоянное число элементов, то есть n = const;
■неравномерные; разные сообщения в этих кодах кодируются словами разной длины, то есть n = var;
3.По способности обнаруживать и/или исправлять ошибки:
■непомехоустойчивые (непомехозащищенные, неизбыточные) – коды, неспособные не только исправлять, но даже обнаруживать ошибки;
■помехоустойчивые (помехозащищенные) – коды, способные обнаруживать и/или исправлять ошибки различных типов (избыточные коды);
4.По разделимости
■систематические, в которых есть четкое различение между информационными и избыточными элементами; особенно удобны коды, в которых информационные элементы занимают первые m позиций, а за ними следуют избыточные элементы на k позициях;
■несистематические, в которых нельзя различить информационные и избыточные элементы.
Содержание
1. Кодирование. Основные понятия и определения
2. Классификация кодов
3. Способы представления кодов
3.1 Матричное представление кодов
3.2 Представление кодов в виде кодовых деревьев
3.3 Представление кодов в виде многочленов
3.4 Геометрическое представление кодов
Список литературы
1. Кодирование. Основные понятия и определения
Рассмотрим основные понятия,
связанные с кодированием информации.
Для передачи в канал связи
сообщения преобразуются в
Если N0 - число сообщений источника, то N і N0. Множество состояний кода должно покрывать множество состояний объекта. Полный равномерный n - значный код с основанием m содержит N = mn кодовых комбинаций. Такой код называется примитивным.
2. Классификация кодов
Коды можно классифицировать по различным признакам:
1. По основанию (количеству символов в алфавите): бинарные (двоичные m=2) и не бинарные (m № 2).
2. По длине кодовых комбинаций (слов):
равномерные - если все кодовые комбинации имеют одинаковую длину;
неравномерные - если длина кодовой комбинации не постоянна.
3. По способу передачи:
последовательные и
блочные - данные сначала помещаются в буфер, а потом передаются в канал и бинарные непрерывные.
4. По помехоустойчивости:
простые (примитивные, полные)
- для передачи информации используют
все возможные кодовые
корректирующие (помехозащищенные) - для передачи сообщений используют не все, а только часть (разрешенных) кодовых комбинаций.
5. В зависимости от назначения и применения условно можно выделить следующие типы кодов:
Внутренние коды - это коды,
используемые внутри устройств. Это
машинные коды, а также коды, базирующиеся
на использовании позиционных
Коды для обмена данными и их передачи по каналам связи. Широкое распространение в ПК получил код ASCII (American Standard Code for Information Interchange). ASCII - это 7-битный код буквенно-цифровых и других символов. Поскольку ЭВМ работают с байтами, то 8-й разряд используется для синхронизации или проверки на четность, или расширения кода. В ЭВМ фирмы IBM используется расширенный двоично-десятичный код для обмена информацией EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code).
В каналах связи широко
используется телетайпный код МККТТ
(международный
При кодировании информации для передачи по каналам связи, в том числе внутри аппаратным трактам, используются коды, обеспечивающие максимальную скорость передачи информации, за счет ее сжатия и устранения избыточности (например: коды Хаффмана и Шеннона-Фано), и коды обеспечивающие достоверность передачи данных, за счет введения избыточности в передаваемые сообщения (например: групповые коды, Хэмминга, циклические и их разновидности).
Коды для специальных применений - это коды, предназначенные для решения специальных задач передачи и обработки данных. Примерами таких кодов является циклический код Грея, который широко используется в АЦП угловых и линейных перемещений. Коды Фибоначчи используются для построения быстродействующих и помехоустойчивых АЦП.
Основное внимание в курсе уделено кодам для обмена данными и их передачи по каналам связи.
ЦЕЛИ КОДИРОВАНИЯ:
1) Повышение эффективности
передачи данных, за счет достижения
максимальной скорости
2) Повышение помехоустойчивости при передаче данных.
В соответствии с этими целями теория кодирования развивается в двух основных направлениях:
1. Теория экономичного (эффективного,
оптимального) кодирования занимается
поиском кодов, позволяющих в
каналах без помех повысить
эффективность передачи
2. Теория помехоустойчивого
кодирования занимается
3. Способы представления кодов
В зависимости от применяемых
методов кодирования, используют различные
математические модели кодов, при этом
наиболее часто применяется
3.1 Матричное представление кодов
Используется для
3.2 Представление кодов в виде кодовых деревьев
Кодовое дерево - связной граф, не содержащий циклов. Связной граф - граф, в котором для любой пары вершин существует путь, соединяющий эти вершины. Граф состоит из узлов (вершин) и ребер (ветвей), соединяющих узлы, расположенные на разных уровнях. Для построения дерева равномерного двоичного кода выбирают вершину называемую корнем дерева (истоком) и из нее проводят ребра в следующие две вершины и т.д.
Пример кодового дерева для полного кода приведен на рис.1.
1 0
1 0 1 0
1 0 1 0 1 0 1 0
111 110 101 100 011 010 001 000
Рис.1. Дерево для полного двоичного кода при n = 3
Дерево помехоустойчивого кода строится на основе дерева полного кода путем вычеркивания запрещенных кодовых комбинаций. Для дерева неравномерного кода используется взвешенный граф, при этом на ребрах дерева указываются вероятность переходов. Представление кода в виде кодового дерева используется, например, в кодах Хаффмена.
3.3 Представление кодов в виде многочленов
Представление кодов в
виде полиномов основано на подобии
(изоморфизме) пространства двоичных n
- последовательностей и
Код для любой системы счисления с основанием Х может быть представлен в виде:
G (x) = an-1 xn-1+ an-2 xn-2+... + a1 x+ a0 =,
где аi - цифры данной системы счисления (в двоичной 0 и 1);
х - символическая (фиктивная) переменная, показатель степени которой соответствует номерам разрядов двоичного числа-
Например: Кодовая комбинация 1010110 может быть представлена в виде:
G (x) =1Чx6+0Чx5+1Чx4+0Чx3+1Чx2+
При этом операции над кодами эквивалентны операциям над многочленами. Представление кодов в виде полиномов используется например, в циклических кодах.
3.4 Геометрическое представление кодов
Любая комбинация n - разрядного двоичного кода может быть представлена как вершина n - мерного единичного куба, т.е. куба с длиной ребра равной 1. Для двухэлементного кода (n = 2) кодовые комбинации располагаются в вершинах квадрата. Для трехэлементного кода
(n = 3) - в вершинах единичного куба (рис.2).
В общем случае n мерный куб имеет 2n вершин, что соответствует набору кодовых комбинаций 2n.
n = 2 n = 3
Рис.2. Геометрическая модель двоичного кода
Геометрическая интерпретация кодового расстояния. Кодовое расстояние - минимальное число ребер, которое необходимо пройти, чтобы попасть из одной кодовой комбинации в другую. Кодовое расстояние характеризует помехоустойчивость кода.
Список литературы
Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов. -М.: Связь, 1984.
Кудряшов Б.Д. Теория информации. Учебник для вузов Изд-во ПИТЕР, 2008. - 320с.
Рябко Б.Я., Фионов А.Н. Эффективный метод адаптивного арифметического кодирования для источников с большими алфавитами // Проблемы передачи информации. - 1999. - Т.35, Вып. - С.95 - 108.
Семенюк В.В. Экономное кодирование дискретной информации. - СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2001
Дмитриев В.И. Прикладная теория информации. М.: Высшая школа, 1989.
Нефедов В.Н., Осипова В.А. Курс дискретной математики. М.: МАИ, 1992.
Колесник В.Д., Полтырев Г.Ш. Курс теории информации. М.: Наука, 2006.
Способы кодирования графической информации
В главе 1 указывалось, что существует несколько классов программного обеспечения, которые используются в области настольных издательских систем и, в частности, в цифровой графике. Эти классы программ разделяются в зависимости от способа кодирования графической информации.
Действительно, цифровая графика бывает двух видов.
Пиксельная графика (bitmaped images, scanned images, raster images) представляет собой совокупность дискретных элементов, которые различаются только цветом (тоном) и взаимным расположением.
Основам и параметрам пиксельной графики полностью посвящена часть III. В главах 14 и 15 рассматриваются достоинства и недостатки пиксельной графики, а также преобразование в векторную графику (трассировка). Часть VII целиком посвящена тоновой и цветовой коррекции.
Векторная графика (vector drawing, vector illustration) представляет собой линейно-контурное изображение, которое состоит из независимого описания границ векторных объектов и их заполнения ("заливок").
Основам векторной графики полностью посвящена часть IV. В главах 14 и 15 рассматриваются достоинства и недостатки векторной графики, а также преобразование в пиксельную графику (растеризация).
Кодирование информации осуществляется достаточно просто, если существует конечный перечень элементов. В этом можно убедиться, прочитав часть II.
Однако подавляющее
Для того чтобы получить возможность кодировать графическую информацию, необходимо найти способ выделения хотя бы искусственных элементов.
Резюме
Специалисты графического дизайна в самом широком значении этого слова используют настольные издательские системы в своей творческой деятельности в качестве мощного и в определенных областях даже интеллектуального инструмента.
Для работы компьютерных программ вся требуемая информация должна быть преобразована в цифровую форму. Это достаточно легко, если в предметной области изначально существует конечный перечень элементов (например, буквенные и цифровые символы — текстовая информация).
Вместе с тем, особенностью
любого вида графической информации
является принципиальное отсутствие однозначно
выделенных и универсальных естественных
элементов. Для преодоления этого
были разработаны особые технологии
получения искусственных
Познакомившись с
Введение
Представление данных на мониторе
компьютера в графическом виде впервые
было реализовано в середине 50-х
годов для больших ЭВМ, применявшихся
в научных и военных
Существует специальная
область информатики, изучающая
методы и средства создания и обработки
изображений с помощью
В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную. Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.
Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия, как черно-белая и цветная графика. На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие.
На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий зародилась и стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики и анимации.
Заметное место в компьютерной графике отведено развлечениям. Появилось даже такое понятие, как механизм графического представления данных (Graphics Engine). Рынок игровых программ имеет оборот в десятки миллиардов долларов и часто инициализирует очередной этап совершенствования графики и анимации.
Хотя компьютерная графика
служит всего лишь инструментом, ее
структура и методы основаны на передовых
достижениях фундаментальных и
прикладных наук: математики, физики, химии,
биологии, статистики, программирования
и множества других. Это замечание
справедливо как для
1.Компьютерная графика
Компьютерная графика
– это наука, предметом изучения
которой является создание, хранение
и обработка моделей и их изображений
с помощью ЭВМ, т.е. это раздел
информатики, который занимается проблемами
получения различных
Под компьютерной графикой обычно понимают автоматизацию процессов подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения графической информации с помощью компьютера. Под графической информацией понимаются модели объектов и их изображения.
Компьютерная графика - это область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков,чертежей, мультипликации) накомпьютере.Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры. На любом предприятии время от времени возникает необходимость в подаче рекламных объявлений в газеты и журналы, в выпуске рекламной листовки или буклета. Иногда предприятия заказывают такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агенствам, но часто обходятся собственными силами и доступными программными средствами.
Без компьютерной графики
не обходится ни одна
Основные трудозатраты
в работе редакций и
Необходимость широкого
использования графических
Область применения компьютерной
графики не ограничивается одними художественными
эффектами. Во всех отраслях науки, техники,
медицины, в коммерческой и управленческой
деятельности используются построенные
с помощью компьютера схемы, графики,
диаграммы, предназначенные для
наглядного отображения разнообразной
информации. Конструкторы, разрабатывая
новые модели автомобилей и самолетов,
используют трехмерные графические
объекты, чтобы представить
2.Виды компьютерной графики
Существует три вида компьютерной графики:
· Растровая графика
· Векторная графика
· Фрактальная графика
Растровое изображение, цифровое изображение - это файл данных или структура, представляющая прямоугольную сетку пикселей или точек цветов на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах. То есть, растровая графика - это формат изображения, который содержит информацию о расположении, количестве и цвете пикселей.
Главным достоинством растровой графики является создание (воспроизведение) практически любого рисунка, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому (в теории, конечно, возможно, но файл размером 1 МБ в формате BMP будет иметь размер 200 МБ в векторном формате).
Векторная графика (другое название - геометрическое моделирование) - это использование геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники, для представления изображений в компьютерной графике. Термин используется в противоположность к растровой графике, которая представляет изображения как матрицу пикселей (точек).
Изначально человеческий глаз воспринимает изображение подобно растровому образу. Картинка проецируется на сетчатку, состоящую из отдельных, реагирующих на свет клеток. Далее система глаз-мозг распознаёт в изображении отдельные объекты, геометрические фигуры, которые уже легче обрабатывать и запоминать.
Фрактальная графика основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.
3.Графические системы
. С
истемы
растро
вой
и
векторной
графики
.
Растровая графика
Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать:
· разрешение оригинала;
· разрешение экранного изображения;
· разрешение печатного изображения.
Разрешение оригинала. Разрешение оригинала измеряется в точках на дюйм (dots
per
inch
–
dpi
) и зависит от требований
к качеству изображения и
Разрешение экранного изображения. Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселом.Размер пиксела варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений),разрешение оригинала и масштаб отображения.
Мониторы для обработки
изображений с диагональю 20–21 дюйм
(профессионального класса),как правило,
обеспечивают стандартные экранные разрешения
640х480, 800х600, 1024х768,1280х1024,1600х1200,
Расстояние между соседними точками люминофора у качественного монитора составляет 0,22–0,25 мм.
Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi, для распечатки на цветном или лазерном принтере 150–200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующем устройстве 200–300 dpi. Установлено эмпирическое правило, что при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем линиатура растра устройства вывода. В случае, если твердая копия будет увеличена по сравнению с оригиналом, эти величины следует умножить на коэффициент масштабирования.
Разрешение печатного
изображения и понятие
Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит от интенсивности тона в данной ячейке. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра. То есть, если в ячейку попал абсолютно черный цвет, размер точки растра совпадет с размером элемента растра. В этом случае говорят о 100% заполняемости. Для абсолютно белого цвета значение заполняемости составит 0%. На практике заполняемость элемента на отпечатке обычно составляет от 3 до 98%. При этом все точки растра имеют одинаковую оптическую плотность, в идеале приближающуюся к абсолютно черному цвету. Иллюзия более темного тона создается за счет увеличения размеров точек и, как следствие, сокращения пробельного поля между ними при одинаковом расстоянии между центрами элементов растра. Такой метод называют растрированием с амплитудной модуляцией (AM).
Интенсивность тона (так называемую светлоту) принято подразделять на 256 уровней. Большее число градаций не воспринимается зрением человека и является избыточным. Меньшее число ухудшает восприятие изображения (минимально допустимым для качественной полутоновой иллюстрации принято значение 150 уровней). Нетрудно подсчитать, что для воспроизведения 256 уровней тона достаточно иметь размер ячейки растра 256 = 16 х 16 точек.
При выводе копии изображения на принтере или полиграфическом оборудовании линиатуру растра выбирают, исходя из компромисса между требуемым качеством, возможностями аппаратуры и параметрами печатных материалов. Для лазерных принтеров рекомендуемая линиатура составляет 65-100 Ipi, для газетного производства – 65-85 lpi, для книжно-журнального – 85-133 lpi, для художественных и рекламных работ – 133-300 lpi.

- Кодирование информации
- Кодирование информации в нервной системе
- Кодирование информации в системах обработки данных
- Кодирование и хранение медицинских товаров
- Кодирование методом Хаффмана
- Кодирование речи в цифровых системах связи
- Кодирование товаров в мировой практике и РФ
- Кодирование данных и единиц их измерений
- Кодирование информации
- Кодирование информации
- Кодирование информации
- Кодирование информации
- Кодирование информации
- Кодирование информации