Кодування даних
1.3. Двійкове кодування
Йосиф Ривкінд / Тетяна Лисенко
Людмила Чернікова / Віктор Шакотько
На цьому уроці ми вивчатимемо:
Кодування даних / Двійкове кодування
Сутність двійкового кодування
Одиниці вимірювання довжини двійкового коду
Двійкове кодування текстових, числових і графічних даних
Кодування даних / Двійкове кодування
СИГНАЛИ ДЛЯ КОДУВАННЯ ПОВІДОМЛЕНЬ
Порівняйте кількість сигналів, потрібних для кодування:
Кодування даних / Двійкове кодування
АЗБУКА МОРЗЕ
Найменшу кількість сигналів для кодування текстових повідомлень має азбука Морзе – лише 2 сигнали: крапка та тире.
З 1844 року азбуку, запропоновану американським художником Семюелем Морзе (1791–1872), використовували для передавання повідомлень телеграфом.
ПАРТА ∙ – – ∙ ∙ – ∙ – ∙ – ∙ –
Кодування даних / Двійкове кодування
Виконайте завдання в інтернеті
Закодуйте своє прізвище та ім’я азбукою Морзе. Прослухайте, як звучить закодоване повідомлення, вибравши кнопку "Відтворити".
Кодування даних / Двійкове кодування
Виконайте завдання в інтернеті
Декодуйте слова, закодовані азбукою Морзе. Щоб побачити коди букв української абетки, виберіть кнопку зі знаком запитання. Уведіть розкодоване слово по літерах. Виберіть кнопку "Готово" для переходу до наступного слова.
Кодування даних / Двійкове кодування
ДВІЙКОВЕ КОДУВАННЯ
Кодування повідомлень з використанням сигналів лише двох видів називають двійковим кодуванням.
Повідомлення, отримане в результаті двійкового кодування, називають двійковим кодом.
Кодування даних / Двійкове кодування
ДВІЙКОВЕ КОДУВАННЯ В КОМП’ЮТЕРІ
У сучасних комп’ютерах усі повідомлення кодуються послідовностями електричних, або магнітних, або оптичних сигналів двох видів.
Сигнал одного виду умовно позначають цифрою 0, а іншого виду – 1.
Цифра 0 або 1 у двійковому коді повідомлення називається біт (англ. binary digit – двійкова цифра).
Біт позначається маленькою літерою б: 1 б
Кодування даних / Двійкове кодування
КІЛЬКІСТЬ ДВІЙКОВИХ КОДІВ
Одним бітом (0 та 1) можна закодувати, наприклад, стан вимикача: вимкнено – 0 або увімкнено – 1.
З двох бітів можна скласти 4 (22) різні коди та закодувати, наприклад, сторони горизонту: 00 – північ; 01 – схід; 10 – південь; 11 – захід.
З трьох бітів можна скласти 8 (23) різних кодів: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 і закодувати, наприклад, номери рядків або стовпців шахівниці.
Із чотирьох бітів можна скласти 24 = 16 кодів, з п’яти – 25 = 32 коди і т. д.
Кодування даних / Двійкове кодування
Виконайте вправу в інтернеті
Запишіть, використовуючи лише цифри 0 та 1, найкоротші коди, якими можна закодувати наведені дані
Вправа «Двійкове кодування»
Кодування даних / Двійкове кодування
ДВІЙКОВЕ КОДУВАННЯ
Кодування даних / Двійкове кодування
БІТ І БАЙТ
З 8 бітів можна скласти 28 = 256 різних кодів, і закодувати всі літери англійського та українського алфавітів, цифри, розділові знаки, знаки арифметичних дій і деякі інші символи.
У таблицях КОІ8-U та Windows-1251 міститься саме по 256 кодів символів.
Послідовність з 8 бітів називають байтом.
1 байт = 8 біт
1 Б = 8 б
Кодування даних / Двійкове кодування
ДОВЖИНА ДВІЙКОВОГО КОДУ
Обсяг даних, або довжина двійкового коду повідомлення, – це кількість бітів у двійковому коді цього повідомлення.
Також для вимірювання довжини двійкового коду використовують похідні одиниці – байти та інші.
Довжина двійкового коду пов’язана з розмірами файлів, ємністю носіїв даних, обсягом даних, що передаються мережами, тощо.
Кодування даних / Двійкове кодування
ДВІЙКОВЕ КОДУВАННЯ ТЕКСТОВИХ ДАНИХ
У таблиці кодів символів Windows-1251 кодом кожного символа є ціле число від 0 до 255, довжина його двійкового коду – 1 байт.
Для двійкового кодування тексту потрібно код кожного його символа з таблиці Windows-1251 замінити його двійковим кодом.
У кодовій таблиці Юнікод довжина двійкового коду різних символів різна – від 1 Б до 4 Б. У літер української абетки довжина коду – 2 Б.
Кодування даних / Двійкове кодування
ДВІЙКОВЕ КОДУВАННЯ ЧИСЛОВИХ ДАНИХ
Для двійкового кодування чисел їх переводять у двійкову систему числення.
Двійковий запис числа містить лише цифри 0 та 1. Цифри вказують, скільки одиниць, двійок, четвірок, вісімок та інших степенів числа 2 міститься в заданому числі.
10112 = 1 ∙ 8 + 0 ∙ 4 + 1 ∙ 2 + 1 = 1110
Якщо двійковий запис числа доповнити зліва нулями до отримання кількості цифр, кратної восьми, то отримаємо послідовність байтів, якими кодується число.
Кодування даних / Двійкове кодування
Виконайте завдання в інтернеті
Подайте число в двійковій системі числення. Інструкція – у відео.
Binary Bulbs
Кодування даних / Двійкове кодування
ДВІЙКОВЕ КОДУВАННЯ ГРАФІЧНИХ ДАНИХ
Алгоритм двійкового кодування графічного зображення залежить від формату файлу зображення та кількості бітів для кодування кольорів – глибини кольору.
У графічному редакторі Paint для зображення у форматі BMP можна вибрати значення глибини кольору:
Кодування даних / Двійкове кодування
Виконайте вправу в інтернеті
Порівняйте якість зображень, збережених з різною глибиною кольору, та довжину двійкового коду цих зображень
Вправа «Глибина кольору»
Кодування даних / Двійкове кодування
ДВІЙКОВЕ КОДУВАННЯ МУЛЬТИМЕДІЙНИХ ДАНИХ
Двійкове кодування звукових даних полягає у двійковому кодуванні числових значень характеристик звуку.
Довжина двійкового коду звукових повідомлень залежить від частоти дискретизації та кількості бітів, що використовують для кодування амплітуди.
Довжина двійкового коду рухомих зображень залежить від кількості кадрів і способу кодування зображень у кадрах.
На довжину двійкового коду також впливає вибраний формат мультимедійних файлів.
Кодування даних / Двійкове кодування
Виконайте вправу в інтернеті
Розподіліть, від чого залежить довжина двійкового коду даних різних типів
Вправа «Довжина двійкового коду»
Успіхів вам
у навчанні!
Йосиф Ривкінд / Тетяна Лисенко / Людмила Чернікова / Віктор Шакотько