Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации
Как и все виды информации, изображения в компьютере закодированы в виде двоичных последовательностей. Используют два принципиально разных метода кодирования, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.
И линия, и область состоят из бесконечного числа точек. Цвет каждой из этих точек нам нужно закодировать. Техника формирования изображений из мелких точек является наиболее распространенной и называется растровой.
Представим себе, что на изображение наложена сетка, которая разбивает его на квадратики. Такая сетка называется растром. Теперь для каждого квадратика определим цвет.
У нас получился так называемый растровый рисунок, состоящий из квадратиков-пикселей.
Определение 1
Пиксель (англ. pixel = picture element, элемент рисунка) – это наименьший элемент рисунка, для которого можно задать свой цвет.
Разбив «обычный» рисунок на квадратики, мы выполнили его дискретизацию – разбили единый объект на отдельные элементы. Действительно, у нас был единый и неделимый рисунок. В результаты мы получили дискретный объект – набор пикселей.
Ничего непонятно?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Чтобы уменьшить потери информации, нужно уменьшать размер пикселя, то есть увеличивать разрешение.
Определение 2
Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на дюйм размера изображения.
Разрешение обычно измеряется в пикселях на дюйм (используется английское обозначение ppi = pixels per inch).
Например, разрешение $254$ ppi означает, что на дюйм ($25,4$ мм) приходится $254$ пикселя, так что каждый пиксель «содержит» квадрат исходного изображения размером $0,1×0,1$ мм.
Чем больше разрешение, тем точнее кодируется рисунок (меньше информации теряется), однако одновременно растет и объем файла. Но кроме растровой графики, в компьютерах используется еще и так называемая векторная графика.
Векторные изображения создаются только при помощи компьютера и формируются не из пикселей, а из графических примитивов (линий, многоугольников, окружностей и др.).
Векторная графика – это чертежная графика.
Она очень удобна для компьютерного «рисования» и широко используется дизайнерами при графическом оформлении печатной продукции, в том числе создании огромных рекламных плакатов, а также в других подобных ситуациях.
Векторное изображение в двоичном коде записывается как совокупность примитивов с указанием их размеров, цвета заливки, места расположения на холсте и некоторых других свойств.
Пример 1
Например, чтобы записать на запоминающем устройстве векторное изображение круга, компьютеру достаточно в двоичный код закодировать тип объекта (окружность), координаты его центра на холсте, длину радиуса, толщину и цвет линии, цвет заливки.
В растровой системе пришлось бы кодировать цвет каждого пикселя. И если размер изображения большой, для его хранения понадобилось бы значительно больше места на запоминающем устройстве.
Тем не менее, векторный способ кодирования не позволяет записывать в двоичном коде реалистичные фото. Поэтому все фотокамеры работают только по принципу растровой графики. Рядовому пользователю иметь дело с векторной графикой в повседневной жизни приходится не часто.
Кодирование звуковой информации
Определение 3
Любой звук, слышимый человеком, является колебанием воздуха, которое характеризируется двумя основными показателями: частотой и амплитудой.
Амплитуда колебаний – это степень отклонения состояния воздуха от начального при каждом колебании. Она воспринимается нами как громкость звука.
Частота колебаний – это количество отклонений состояний воздуха от начального за единицу времени. Она воспринимается как высота звука.
Пример 2
Так, тихий комариный писк – это звук с высокой частотой, но с небольшой амплитудой. Звук грозы наоборот имеет большую амплитуду, но низкую частоту.
Схему работы компьютера со звуком в общих чертах можно описать так. Микрофон превращает колебания воздуха в аналогичные по характеристикам электрических колебаний.
Звуковая карта компьютера преобразовывает электрические колебания в двоичный код, который записывается на запоминающем устройстве. При воспроизведении такой записи происходит обратный процесс (декодирование) – двоичный код преобразуется в электрические колебания, которые поступают в аудиосистему или наушники.
Динамики акустической системы или наушников имеют противоположное микрофону действие. Они превращают электрические колебания в колебания воздуха.
Принцип разделения звуковой волны на мелкие участки лежит в основе двоичного кодирования звука. Аудиокарта компьютера разделяет звук на очень мелкие временные участки и кодирует степень интенсивности каждого из них в двоичный код. Такое дробление звука на части называется дискретизацией.
Одной из важных характеристик процесса кодирования звука является частота дискретизации, которая представляет собой количество измерений уровня сигнала за $1$ секунду. Чем выше частота дискретизации, тем точнее фиксируется геометрия звуковой волны и тем качественней получается запись.
В процессе кодирования звуковой информации непрерывный сигнал заменяется дискретным, то есть преобразуется в последовательность электрических импульсов, состоящих из двоичных нулей и единиц.
Качество записи зависит также от количества битов, используемых компьютером для кодирования каждого участка звука, полученного в результате дискретизации. Количество битов, используемых для кодирования каждого участка звука, полученного при дискретизации, называется глубиной звука.
Замечание 1
Чем выше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественно будет звучать оцифрованный звук.
Самое низкое качество оцифрованного звука, которое соответствует качеству телефонной связи, получается, когда частота дискретизации равна $8000$ раз в секунду, глубина дискретизации $8$ битов, что соответствует записи одной звуковой дорожки (режим «моно»).
Самое высокое качество оцифрованного звука, которое соответствует качеству аудио-CD, достигается, когда частота дискретизации равна $48000$ раз в секунду, глубина дискретизации $16$ битов, что соответствует записи двух звуковых дорожек (режим «стерео»).
Кодирование видеозаписи
Поскольку видеоинформация состоит из звуковой и графической компоненты, то и для обработки видеоматериалов требуется очень мощный персональный компьютер. Под обработкой видеоматериалов понимается процесс оцифровки, то есть кодирования видеоинформации.
Пример 3
Представим, что в нашем распоряжении есть какая-либо видеоинформация. Любую видеоинформацию можно дифференцировать, то есть разложить на две ключевые составляющие: звуковую и графическую. Следовательно, операция кодирования видеоинформации будет заключаться в сочетании операций кодирования звуковой информации и кодирования графической информации.
Кодирование звуковой дорожки видеофайла в двоичный код осуществляется по тем же алгоритмам, что и кодирование обычных звуковых данных. Принципы кодирования видеоизображения схожи с кодированием растровой графики, хотя и имеют некоторые особенности.
Как известно, видеозапись – это последовательность быстро меняющихся статических изображений (кадров). Одна секунда видео может состоять из $25$ и больше картинок. При этом, каждый следующий кадр лишь незначительно отличается от предыдущего.
Учитывая эту особенность, алгоритмы кодирования видео, как правило, предусматривают запись лишь первого (базового) кадра. Каждый же последующий кадр формируются путем записи его отличий от предыдущего.
После проведения операции цифрования звука и изображений на выходе получается бинарный, двоичный код, который будет понятен процессору персонального компьютера. Именно в формате двоичного кода наша видеоинформация и будет храниться на электронных носителях.
Если мы захотим проиграть видеоконтент на нашем персональном компьютере или другом устройстве, то нам придется провести операцию восстановления информации, то есть осуществить преобразование информации, записанной в двоичном коде в формат понятный человеку.
Замечание 2
Единственное, на чем хотелось бы акцентировать внимание, это на том, что при просмотре видеоинформации мы одновременно и видим «картинку» и слышим звук.
Чтобы добиться синхронного исполнения звука и смены графических изображений, процессор персонального компьютера выполняет эти операции в различных потоках. За счет этого происходит запараллеливание двух сигналов: звукового и графического, которые в совокупности образуют видеопоток.
Источник: https://spravochnick.ru/informatika/kodirovanie_izobrazheniy_zvukovoy_i_videoinformacii/
Видеокодирование, рабочий процесс. | Электрический блогнот
Решил опубликовать несколько записей, где буду подробно описывать все этапы обработки видео, которые использую в своей практике. Начиная от нелинейного редактирования до финального кодирования. Фактически, пишу памятку для себя, чтобы не забыть где и что делать. Рабочий процесс по кодированию видео уже обкатан. Может эта технология пригодится кому-нибудь в дальнейшем. По моему мнению, данная технология обработки и кодирования видео является очень гибкой и позволяет сочетать в себе все новейшие технологии в области обработки видеопотока (и аудио тоже), при этом оставаясь, фактически, бесплатной. То есть ее можно применять для коммерческих проектов нисколько не заботясь о цене софта. Ну что, погнали
Источник: https://andreyv.ru/videokodirovanie-rabochijj-process-chast-i.html
Панель настройки раздела Подсистема видео – Интеллект 4.8.9 (русский) – Axxonsoft Documentation
Skip to end of metadata
- Created by Sofya Uyutova, last modified on 03.10.2013
Go to start of metadata
Раздел Подсистема видео предназначен для расширенной настройки видеоподсистемы в целях повышения производительности ПК Интеллект.
Внешний вид панели настройки раздела Подсистема видео приведен на рисунке.
Описание параметров настройки раздела Подсистема видео приведено в таблице.
| №п/п | Название параметра | Способ задания значения параметра | Описание параметра | Представление | Значение по умолчанию | Диапазон значений |
| 1 | Поле Кольцо | Ввод значения в поле | Задает значение остатка объема дискового пространства, которое будет использоваться для записи временных файлов, а не для записи видеоархива. При достижении данного остатка, запись видеоархива будет происходить следующим образом: видеозаписи с наиболее ранней датой будут удалены, а на их место будут записаны новые файлы видеоархива.В случае использования для записи видеоархива двух и более дисков переход на следующий диск осуществляется после того, как закончится свободное пространство. Когда все диски полностью заполнены, система начинает перезаписывать самые старые записи. В результате запись в видеоархив происходит по кругу (Ring).Размер свободного дискового пространства при этом не может быть меньше, чем задано строковым параметром FreeMbCritical в разделе реестра HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREITVIntellectVideo для 32-битной системы, HKEY_LOCAL_MACHINE SoftwareWow6432NodeITVIntellectVideo для 64-битной (по умолчанию 100Мб). Это означает, что при достижении остатка, заданного параметром Кольцо, максимальный размер временного файла равен Кольцо – FreeMbCritical. При этом видеофрагмент может содержать меньше кадров, чем задано параметром Число кадров. | Мб | 1000 | Зависит от объема жесткого диска |
| 2 | Поле Число кадров | Ввод значения в поле | Задает максимальное количество кадров в одном файле видеозаписи | кадр | 500 | 10-999. Значение по умолчанию изменять не рекомендуется |
| 3 | Флажок Скрыть маску | Установка флажком | Запрещает отображение на экране видеоизображения, скрытого маской детектора движения. Область видеоизображения, отмеченная маской детектора движения, будет скрыта заливкой серого цвета. Данная функция работает только на некомпрессированном видео, получаемом с локальных плат видеоввода серии FS или FX. | Булевский тип | Нет | Нет – скрытое маской видеоизображениеотображаетсяДа – скрытое маской видеоизображение не отображается |
| 4 | Раскрывающийся список Поддержка старых плат | Выбор значения из списка | Задает тип плат видеоввода, которые сняты с производства, но поддерживаются ПК Интеллект. Для того, чтобы плата видеоввода, которая снята с производства, поддерживалась ПК Интеллект, необходимо при настройке объекта Плата видеоввода выбрать тип платы FS5, а в настройках утилиты tweaki.exe указать тип платы видеоввода, которому она действительно соответствует. Иначе плата ввода не будет обнаружена ПК Интеллект. Данный параметр работоспособен только на 32-битных ОС. | Тип плат видеоввода, снятых с производства | – | KV1999, KV2001, KV2002, KV2003, LinuxHub (модели, произведенные до 2003 года) |
| 5 | Поле со списком Таймаут LinuxHub | Ввод значения в поле/ выбор значения из списка | Задает максимально допустимый интервал времени ожидания программным комплексом Интеллект отклика от сервера LinuxHub | Время в секундах | 30 | 0 до 400000 |
| 6 | Флажок Перестановка полей видеокадра | Установка флажком | Переключает ПК Интеллект с основного на дополнительный драйвер, если при использовании основного драйвера наблюдаются артефакты в видеоизображении | Булевский тип | Нет | Нет – ПК Интеллект работает с основным драйвером.Да – ПК Интеллект работает с дополнительным драйвером |
| 7 | Флажок Перезапуск записи при входе в архив | Установка флажком | Включает перезапуск записи при входе в архив. | Булевский тип | Нет | Да – фрагмент, который записывался в момент входа в архив, принудительно завершается и начинается новый. В результате, пользователь, зайдя в архив, видит на экране стоп-кадр, соответствующий моменту входа.Нет – при входе в архив запись не прерывается |
| 8 | Флажок Пауза при входе в архив | Установка флажком | При заходе в архив кнопка Пауза находится в нажатом состоянии | Булевский тип | Нет | Да – при входе в архив кнопка Пауза нажата, возможно навигация по архиву при помощи стрелок клавиатуры.Нет – при входе в архив кнопка Пауза не нажата. |
| 9 | Флажок Использовать аппаратное ускорение PureVideo/CUDA | Установка флажком | Включает на Сервере поддержку аппаратной технологии PureVideo/CUDA при декомпрессии видеосигналов с IP- устройств, если установлена видеокарта PureVideo HD второго или третьего поколения (Nvidia VP2 и VP3). Используется для уменьшения загрузки центрального процессора за счет ресурсов графического процессора видеокарты | Булевский тип | Да | Нет – технология PureVideo/CUDA не используется.Да – технология PureVideo/CUDA используется |
| 10 | Кнопка Обновить индекс | Нажатие на кнопку | Удаляет файл, который хранит индексы записей. После удаления файла при помощи кнопки Rebuild index необходимо перезапустить ПК Интеллект для формирования нового файла с обновленными индексами записей | – | – | – |
| 11 | Флажок Демо-режим | Установка флажком | Запускает ПК Интеллект в Демонстрационном режиме. При этом будет выделен один канал для демонстрации видеороликов. Видеороликом может быть любой файл видеоархива ПК Интеллект, записанный в корневую директорию установки ПО | Булевский тип | Нет | Нет – демо-режим отключенДа – демо-режим включен |
| 12 | Раскрывающийся список Приоритет | Выбор значения из списка | Задает приоритет выполнения всех процессов ПК Интеллект | Названия приоритетов процессов | Below normal | Realtime, High, Above normal, Normal, Below normal, Low. |
| 13 | Раскрывающийся список Аналоговый видеовыход | Выбор значения из списка | Выбор режима работы аналогового выхода | Названия доступных режимов | Все | Все – вывод видеосигнала с камеры на отдельный аналоговый мониторОдин – вывод видеосигналов с камер, подключенных к разным платам видеоввода, на один аналоговый монитор |
| 14 | Флажок Использовать virtual grabber | Установка флажком | Открывает доступ к настройкам виртуальной платы видеоввода (граббера) в ПК Интеллект | Булевский тип | Нет | Да – значение Virtual доступно из раскрывающегося списка Тип на панели настройки объектов Плата видеовводаНет – значение Virtual недоступно для объектов Плата видеоввода |
| 15 | Поле со списком Время записи | Ввод значения в поле/ выбор значения из списка | Задает в секундах длину файла, ограничивая размер фрагмента не количеством фреймов в нем, а временем, в течении которого он пишется | Время в секундах | Без ограничений | |
| 16 | Флажок Компрессор | Установка флажком | Включение или выключение перекодирования видео в формат Motion Wavelet или MJPEG | Булевский тип | Нет | Да – перекодирование производится.Нет – перекодирование не производится. |
| 17 | Раскрывающийся список Компрессор | Выбор значения из списка | Выбор формата, в который следует кодировать видео | Доступные форматы видео | MJPEG | MJPEG, Motion Wavelet |
| 18 | Таблица Камера без сжатия видео | Ввод значения в поле | Задает номера видеокамер, подключенных к платам видеоввода с программной компрессией. Для указанных видеокамер не будет выполняться программное сжатие видеосигналов, т.е. будет игнорироваться настройка компрессора в ПК Интеллект | Порядковый номер видеокамеры | – | Зависит от количества зарегистрированных в системе видеокамер |
Источник: https://doc.axxonsoft.com/confluence/pages/viewpage.action?pageId=83497091
Обработка изображений – работаем с фото и видео / Хабр
- На Хабре не раз и не два публиковались статьи о системах распознавания лиц, которые оказывались бесполезными, несмотря на громкие заявления их разработчиков. Но иногда бывает и по-другому. Так, новая технология, тестируемая «в полевых условиях» в одном из аэропортов США, показала свою высокую эффективность. Уже на третий день работы она помогла выявить злоумышленника, который пытался пробраться в страну под чужим паспортом. Мужчина пытался попасть в США из Бразилии, прилетев рейсом от 22 августа. Воспользовался он паспортом гражданина Франции, хотя сам французом не был. Возможно, в обычной ситуации у него бы все и получилось. Но на его беду, за пару дней до прилета в аэропорту была установлена новая система распознавания лиц.Читать дальше →
- Автоматическое распознавание спутниковых или аэро-снимков — это наиболее перспективный способ получения информации о расположении различных объектов на местности. Отказ от ручной сегментации снимков особенно актуален, когда речь заходит о обработке больших участков земной поверхности в сжатые сроки. Недавно у меня появилась возможность применить теоретические навыки и попробовать себя в области машинного обучения на реальном проекте сегментации изображений. Цель проекта — распознавание лесных насаждений, а именно крон деревьев на спутниковых снимках высокого разрешения. Под катом я поделюсь полученным опытом и результатами.Читать дальше →
- Если вы занимаетесь веб-разработкой, то высока вероятность того, что вам знакомы два чудовища, о которых пойдёт речь в статье, перевод которой мы сегодня публикуем. Речь идёт об изображениях и о дедлайнах. Иногда, по каким-то причинам, картинки никак не хотят помещаться в те места макетов страниц, которые для них предназначены, а вы не можете потратить несколько часов на то, чтобы с этим разобраться.Автор этого материала говорит, что он часто сталкивался с подобной проблемой, и эти столкновения кое-чему его научили. Здесь он хочет рассказать о пяти подходах к управлению размерами изображений, которые нравятся ему больше всего.Читать дальше →
- В этой статье мы займемся построением базовой модели сверточной нейросети, которая способна выполнять распознавание эмоций на изображениях. Распознавание эмоций в нашем случаем представляет собой задачу двоичной классификации, целью которой является разделение изображений на позитивные и негативные.Весь код, документы в формате notebook и прочие материалы, включая Dockerfile, можно найти здесь.Читать дальше →
- Приветствую этот прекрасный Хабр! Данный пост является небольшим руководством, в котором вы узнаете очень интересный и полезный лайфхак. Намедни(в конце марта) для участия в выставке форума “Шаг в будущее” мне было необходимо нарисовать плакаты для стенда. Размеры боковин — метр на метр, центральной части — два метра на метр. Чтобы в офисе не возникло проблем с печатью, я создал в фотошопе файлы в натуральную величину. И тогда проблемы начались у меня.Читать дальше →
- Хабр, привет!Я работаю в команде маркетинга Inventive Retail Group. Мы входим в группу ЛАНИТ. Один из наших активов — сеть монобрендовых магазинов re:Store. Я расскажу вам о том, как интернет-конкурс фотографии вырос в полноценную оффлайн-выставку. Из этой статьи вы узнаете, как выглядят кадры профессионального фотографа, снятые на iPhone, какую музыку слушает искусственный интеллект, где в Москве находится лучшее место для рекламного баннера.Читать дальше →
- В те времена, когда я еще верил, что программируя для себя на обеденном перерыве или после работы, можно создать свой стартап, у меня был один проект. И проект требовал такого алгоритма поиска объекта на изображении, чтобы и обучить его было быстро на новый объект, и чтобы он много вычислительных ресурсов не потреблял. Почитав статьи про перцептивный хэш (раз статья и два), я решил, а почему бы не использовать его для ограничения количества исследуемых областей изображения? И начал строить свой велосипед, вместо того чтобы использовать признаки Хаара. использовать перцептивный хэш, как фильтр областей изображения, чтобы после фильтра оставались лишь те участки, где вероятнее всего находится искомый объект. В конце статьи есть ссылка на код на C++ с использованием библиотеки OpenCV.Читать дальше →
- Пожалуй нет ни одной другой технологии сегодня, вокруг которой было бы столько мифов, лжи и некомпетентности. Врут журналисты, рассказывающие о технологии, врут политики которые говорят о успешном внедрении, врут большинство продавцов технологий. Каждый месяц я вижу последствия того как люди пробуют внедрить распознавание лиц в системы которые не смогут с ним работать.Тема этой статьи давным-давно наболела, но было всё как-то лень её писать. Много текста, который я уже раз двадцать повторял разным людям. Но, прочитав очередную пачку треша всё же решил что пора. Буду давать ссылку на эту статью. Итак. В статье я отвечу на несколько простых вопросов:
- Можно ли распознать вас на улице? И насколько автоматически/достоверно?
- Позавчера писали, что в Московском метро задерживают преступников, а вчера писали что в Лондоне не могут. А ещё в Китае распознают всех-всех на улице. А тут говорят, что 28 конгрессменов США преступники. Или вот, поймали вора.
- Кто сейчас выпускает решения распознавания по лицам в чём разница решений, особенности технологий?
Большая часть ответов будет доказательной, с сылкой на исследования где показаны ключевые параметры алгоритмов + с математикой расчёта. Малая часть будет базироваться на опыте внедрения и эксплуатации различных биометрических систем.
Я не буду вдаваться в подробности того как сейчас реализовано распознавание лиц. На Хабре есть много хороших статей на эту тему: а, б, с (их сильно больше, конечно, это всплывающие в памяти). Но всё же некоторые моменты, которые влияют на разные решения — я буду описывать. Так что прочтение хотя бы одной из статей выше — упростит понимание этой статьи. Начнём!
Читать дальше →
-
Американский союз гражданских свобод (American Civil Liberties Union, ACLU) продолжает кампанию против использования систем распознавания лиц федеральными агентствами и полицией. ACLU настаивает, что качество этих систем слишком низкое для реального использования. В результате будет много ложных срабатываний, из-за чего пострадают невинные люди.
Пытаясь убедить Конгресс США запретить использование этих систем, правозащитники предприняли дерзкую, но эффективную акцию: они прогнали через систему распознавания лиц Amazon Rekognition всех американских конгрессменов. Результат оказался немного предсказуем: система распознала 28 конгрессменов как преступников.
Фотографии «героев» на скриншоте вверху.
Читать дальше →
- Недавно мы рассказывали о том, как нас анализируют в кинотеатрах с помощью технологии компьютерного зрения: эмоции, жесты и вот это всё. Сегодня публикуем разговор с нашим коллегой из подразделения Microsoft Research. Он занимается созданием того самого зрения. Под катом подробности о развитии технологии, немного о GDPR, а также о сферах применения. Присоединяйтесь!Читать дальше →
- Длинный сигнал – тире;
- Короткий сигнал – точка;
- Нет сигнала – пауза.
- Для записи разговорной речи в режиме реального времени используется стенография;
- Для написания и отправки письма жителю другой страны используем язык получателя;
- Для набора русского текста на англоязычной клавиатуре используем транслит. К примеру, «Привет»>«Privet» и так далее.
- 1001000 – символ «H»
- 1000101 – символ «E»
- 1001100 – символ «L»
- 1001100 – символ «L»
- 1001111 – символ «O»
- 0101100 – символ «,» и так далее, пока вся последовательность не будет декодирована.
-
Алгоритм – уникальная последовательность математических действий с двоичными числами;
-
Ключ – бинарная последовательность, которая добавляется к шифруемому сообщению.
- Симметричная – в таких криптосистемах кодирования для шифрования и дешифрования используют один и тот же ключ. Недостаток системы – низкая стойкость ко взлому;
- Ассиметричная – для шифрования используются закрытый и открытый ключ. Таким образом, посторонний человек не сможет расшифровать (декодировать) сообщение, даже если алгоритм известен.
Источник: https://habr.com/hub/image_processing/page2/
Кодирование и декодирование информации: что это такое
Рассмотрим детальнее, что такое кодирование сообщений, а также декодирование информации.
Для передачи информации люди используют естественные языки.
В повседневной жизни мы общаемся с помощью неформальной речи, а в деловой сфере используем формальный язык.
Сегодня для передачи и отображения информации мы используем вычислительную технику, которая «не понимает» наш язык без специальных операций – кодирования и декодирования.
Рассмотрим эти понятия детальнее, а также все виды и наглядные примеры кодирования/декодирования.
Cодержание:
Прежде чем разобраться с основами процедуры кодирования, следует ознакомиться с несколькими простейшими понятиями.
Код – это набор любых символов или других визуальных обозначений информации, который образует представление данных. В компьютерной технике под кодом подразумевают отдельную систему знаков, которые используют для обработки, передачи и хранения сообщений и файлов.
Кодирование – это процесс преобразования текстовой информации в код. Кодов существует огромное количество. Каждый из них отличается своим алгоритмом работы и алфавитом.
К примеру, компьютер, смартфон, ноутбук и любые другие компьютерные устройства работают с двоичным кодом.
Двоичный код использует алфавит, который состоит из двух символов – «0» и «1».
Декодирование – это процедура обратная к кодированию. Декодировщик обратно превращает код в понятную для человека форму представления данных. Среди известных примеров постоянной работы с декодированием можно отметить азбуку Морзе: для «прочтения» сообщения нужно сначала преобразовать полученный код в слова.
В компьютерной технике кодирование происходит, когда пользователь вводит любую информацию в систему – создает файлы, печатает текст и так далее.
Для понимания обычных букв кириллицы или латиницы они превращаются в набор нолей и единиц.
Чтобы отобразиться на экране компьютера, система проводит декодирование числовой последовательности и выводит результат на экран.
Все эти действия выполняются за тысячные доли секунды.
вернуться к меню ↑
Первым техническим средством кодирования данных был созданный в 1792 году телеграф Шаппа.
Устройство передавало оптическую информацию в простейшем виде с помощью специальной таблицы кодов, в которой каждой букве латинского алфавита соответствовала одна фигура.
В результате, телеграф мог отобразить и передать набор фигур.
Скорость передачи таких сообщений составляла всего два слова в минуту.
Телеграф Морзе
Созданный в 1837 году телеграф Морзе стал революционном устройством кодирования/декодирования информации.
Принцип кодирования заключался в преобразовании любого сообщения в три символа алфавита:
Подобная связь используется по сей день в мореходной сфере для мгновенной передачи сообщений между суднами.
Радиоприёмник
В 1899 году А. Попов создал первый в мире беспроводной телеграф или радиоприемник.
Принцип его работы заключался в кодировании электрических сигналов азбукой Морзе и её дальнейшей передаче на длительные расстояния.
Позже был изобретен телеграф Бодо, который решал проблему неравномерности кода и сложность декодирования.
Следующий этап в развитии кодирования – это создание вычислительных машин и их работа с бинарной системой исчисления.
вернуться к меню ↑
Для перевода информации в код могут быть использованы разные способы и алгоритмы кодирования.
Использование каждого из методов зависит от среды, цели и условий создания кода.
С разными алгоритмами кодирования мы сталкиваемся в повседневной жизни:
вернуться к меню ↑
Самый простой и распространенный способ кодирования – это представление информации в двоичном (бинарном) коде.
С его помощью работают все компьютеры и вычислительные системы.
Компьютер может выполнять сверхбыстрые вычисления с помощью только двух условий – наличия тока и его напряжение.
С помощью единиц передается высокое напряжение, а с помощью нолей – низкое.
Для перевода привычных нам слов, цифр и символов в десятичное представление следует использовать специальные таблицы конверсии.
На рисунке ниже изображена таблица для цифровой и символьной раскладки, а также для букв латиницы.
К примеру, в результате перевода фразы «Hello, how are you?» получим последовательность «10010001000101100110010011001001111010110001000001001000100111110101110100001000001101001010001010100000101100110011111010101».
Чтобы выполнить декодирование информации, необходимо разделить бинарный код на части, каждая из которых равна семи ячейкам:
Также, в теории кодирования можно встретить не только двоичную систему, но и троичную, четвертую, пятую, шестую…шестнадцатеричную и другие системы.
Шестнадцатеричная система исчисления используется в языках программирования низкого уровня.
Таким образом, удаётся добиться более быстрого выполнения кода центральным процессором. Примером такого языка является машинный код ассемблер.
Создание программ на языке низкого уровня является самым сложным и непрактичным, поэтому на практике используют компиляторы – утилиты, которые преобразовывают языки высокого уровня в низкий.
Так шестнадцатеричная система декодируется в двоичную.
Рис.3 – пример декодирования зыков программирования разных уровней
Также, шестнадцатеричная система используется в создании программной документации, так намного проще записывать байты.
Для обозначения одного байта требуется только две шестнадцатеричные цифры, а не восемь, как в двоичной системе.
Онлайн-кодировщики
Для быстрого преобразования любого текста в набор символов бинарной или других систем исчисления удобнее использовать автоматические кодировщики.
Также, они могут декодировать текст, самостоятельно определяя, какую систему использовал пользователь для кодировки.
Популярным сервисом для создания или расшифровки двоичного кода является DecodeIT .
Ресурс показывает высокую точность преобразования в обе стороны и отличается очень простым пользовательским интерфейсом.
Рис.4 — Сервис DecodeIT
вернуться к меню ↑
Кодирование символов – это еще одна важная часть работы любого компьютерного устройства. От вышеописанных числовых систем она отличается тем, что кодирование происходит уже на этапе работы программы с определенным текстом, сообщением и другим видом данных.
Для кодирования символов используются различные стандарты, среди которых Юникод, ASCII, UTF-8 и другие.
Зачем нужна кодировка символов?
Любые символы на экране компьютера или смартфона отображаются за счет двух вещей:
1 Векторного представления;
2 Предустановленных знаков и их кода.
Знаки – это шрифты, которые поддерживаются устройством. В ОС Windows они находятся в окне Панель управления (директория «Шрифты»).
С помощью этой папки вы можете добавлять или удалять существующие представления символов.
С помощью программного кода выбирается нужное векторное направление символа и его изображение из папки «Шрифты».
Таким образом, на экране появляется буква и текст.
За установку шрифтов отвечает операционная система вашего компьютера, а за кодировку текста – программы, в которых вы набираете или просматриваете текстовые данные.
Разбирая код, приложение обрабатывает кодировку знака и ищет его соответствие в поддерживаемом для этого же документа шрифте.
Если соответствие не найдено, вместо текста вы увидите набор непонятных символов.
Рис.5 – пример ошибки кодирования символов в Блокноте Windows
Чтобы символы кириллицы и латиницы открывались без проблем в большинстве программ, было предложено ввести стандарты кодирования.
Один из наиболее популярных – это Юникод (или Unicode).
Он поддерживается практически всеми существующими шрифтами и программным обеспечением.
Также, широко используются технологии UTF-8, ASCII.
Если в программе текст отображается в нечитабельной форме, пользователь может самостоятельно его декодировать.
Для этого достаточно зайти в настройки текстового редактора и сохранить файл с кодировкой Юникод или другими популярными форматами кодирования.
Затем откройте файл заново, текст должен отображаться в нормальном режиме.
Рис.6 – декодирование текста в редакторе
вернуться к меню ↑
Часто возникает необходимость не только закодировать информацию, но и скрыть её содержимое от посторонних.
Для таких целей используется шифрование.
Простыми словами, шифрование – это кодирование информации, но не с целью её корректного представления на экране компьютера, а с целью сокрытия данных от тех, кому не положено получать доступ к шифрованной информации.
Алфавит шифрования состоит из двух элементов:
Дешифрование – это обратный процесс к защитному кодированию, который подразумевает превращение данных в первоначальный вид с помощью известного ключа.
Криптография – это наука о шифровании данных. Всего различают два раздела криптографии:
Где используется криптография?
Кодирование информации с целью шифрования используется уже более трех тысяч лет.
Истории известны первые попытки шифрованной передачи сообщений между известными полководцами царями и просто высокопоставленными людьми.
Также, шифрованное кодирование используется в обычных социальных сетях, мессенджерах.
К примеру, Telegram – мессенджер, главной особенностью которого является кодирование сообщений пользователей таким образом, чтобы никто посторонний не смог взломать переписку.
Также, алгоритмы шифрования встроены во все операционные системы, облачные хранилища.
Они нужны для защиты ваших личных данных.
Рис.7 – принцип работы защищенного соединения
вернуться к меню ↑
Стеганография – это еще один способ кодирования информации.
Он схож с упомянутой выше криптографией, но если основной целью криптографии является защита секретной информации, то стеганография отвечает за сокрытие самого факта о том, что существуют какие-либо защищаемые данные.
Процедура стенографического кодирования подразумевает встраивание сообщения в картинки, музыкальные файлы, видео и так далее.
Каждая буква секретного сообщения кодируется в бинарную форму, затем она заменяет один из пикселей.
Таким образом, можно закодировать даже большие сообщения без какого-либо визуального изменения фотографии, так как на современных гаджетах не видны отдельные пиксели картинки.
Аналогичным образом происходит кодирование звука в музыку, каждой частоте присваивается определенная буква.
Декодировать стенографическую информацию можно только с помощью специальных утилит, которые и зашифровали сообщение или путем взлома.
Достаточно сопоставить картинку до и после встраивания секретного текста, количество пикселей будет отличаться.
Затем используется специальное ПО для перебора и расшифровки каждого пикселя и воссоздания сообщения.
вернуться к меню ↑
Кодирование информации используется сотни лет для удобной передачи данных между устройствами.
С развитием технологий и переносом банковской сферы в техническую среду появилась необходимость в использовании алгоритмов кодирования, которые бы шифровали информацию, сохраняя её от несанкционированного доступа.
Сегодня без технологий кодирования данных невозможна работа ни одного компьютера, смартфона, сайта или банковского счета.
Тематические видеоролики:<\p>
Источник: http://geek-nose.com/kodirovanie-i-dekodirovanie-informacii/
Загрузка...