Основные задачи и определения

Теория кодирования информации является одним из разделов теоретической информатики. К основным задачам, решаемым в данном разделе, необходимо отнести следующие: разработка принципов наиболее экономичного кодирования информации; согласование параметров передаваемой информации с особенностями канала связи; разработка приемов, обеспечивающих надежность передачи информации по каналам связи, т.е. отсутствие потерь информации[3]. Две последние задачи связаны с процессами передачи информации. Первая же задача – кодирование информации – касается не только передачи, но и обработки, и хранения информации, т.е. охватывает широкий круг проблем; частным их решением будет представление информации в компьютере.

Кодирование информации - процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки. Говоря строже, это правило, описывающее отображение одного набора знаков в другой набор знаков. Процесс преобразования сообщения в комбинацию символов в соответствии с кодом называется кодированием, а процесс восстановления сообщения из комбинации символов называется декодированием. Подобные преобразования сообщения осуществляются в момент поступления сообщения от источника в канал связи (кодирование) и в момент приема сообщения получателем (декодирование). Устройства, обеспечивающие кодирование и декодирование, соответственно называют кодировщиком и декодировщиком [4].

Для представления дискретной информации используется некоторый алфавит. Однако однозначное соответствие между информацией и алфавитом отсутствует. Другими словами, одна и та же информация может быть представлена посредством различных алфавитов. В связи с такой возможностью возникает проблема перехода от одного алфавита к другому, причём, такое преобразование не должно приводить к потере информации. Алфавит, с помощью которого представляется информация до преобразования называется первичным; алфавит конечного представления – вторичным. В теории кодирования также выделяют понятие кода – совокупности знаков (символов) и системы определённых правил, при помощи которой информация может быть представлена (закодирована) в виде набора символов для передачи, обработки и хранения информации[5]. Конечная последовательность кодовых знаков называется символом. Код – набор символов, которому приписан некоторый смысл. Любой код должен обеспечивать однозначное чтение сообщения (надежность), так и, желательно, быть экономным (использовать в среднем поменьше символов на сообщение). Экономное сообщение может повысить скорость обработки, но может и уменьшить ее. Например, очень экономно использовать вместо фамилий и имен учеников школы коды типа 10А5 (десятый класс «А», пятый по порядку в журнале). Но тогда надо либо помнить все соответствия между фамилиями и кодами, либо каждый раз обращаться к журналу. Повысить качество всех параметров одновременно нельзя: улучшение одного из них, как правило, ухудшает другой. Выход из положения нашли в том, что на разных этапах передачи информации совершенствуют разные параметры, т. е. в процессе передачи информацию несколько раз перекодируют, причём с разными целями. Например, текст телеграммы, написанный на обычном языке, преобразуют в один из телеграфных кодов, который технически удобнее передавать, а при приёме снова превращают в обычный текст. Но иногда выбирают наиболее важный параметр и улучшают в первую очередь его.

Кодирование предшествует передаче и хранению информации. При этом хранение связано с фиксацией некоторого состояния носителя информации, а передача – с изменением состояния с течением времени (т.е. процессом). Эти состояния или сигналы будем называть элементарными сигналами – именно их совокупность и составляет вторичный алфавит.

Возможность восстановить текст означает, что в языке имеется определенная избыточность, за счет которой мы восстанавливаем отсутствующие элементы по оставшимся. Ясно, что избыточность находится в вероятностях букв и их комбинациях, их знание позволяет подобрать наиболее вероятный ответ. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. С помощью компьютерных программ можно преобразовывать полученную информацию, в том числе - текстовую. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов. Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц, т.е. словами, компьютеры работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми.

Необходимо отметить, что кодирование информации распадается на определенные этапы: 1) Определение объёма информации, подлежащей кодированию. 2) Классификация и систематизация информации. 3) Выбор системы кодирования и разработка кодовых обозначений. 4) Непосредственное кодирование.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: