Kodiranje podatkov

Kdaj informacijo razumemo?
Kadar prepoznamo in razumemo podatke, s katerimi je informacija predstavljena.

Zgornja "definicija" pa še ni dovolj. Poglejmo primer: "Kolo poškodovano ima avto.". V tem stavku prepoznamo in razumemo podatke, pa vendar ne nosi informacije, ker so besede nanizane v stavek v nasprotju z dogovorjenimi slovničnimi pravili.

Da bi bila predstavitev informacij čim bolj enostavna, so se v zgodovini razvila določena pravila za  zapis podatkov, s katerimi predstavimo informacijo. Imenujemo jih kodna pravila ali kar kod. Tako kodiramo: tone po določenih pravilih z notami, glasove s črkami, števila s števkami itd.

Ne glede na to, kako kodiramo podatke, razlikujemo dva bistveno različna načina kodiranja:
 

Kodiranje lahko imenujemo vsako pretvorbo podatkov iz ene v drugo obliko; najpogosteje kodiramo v neko zaporedje simbolov. Cilji kodiranja:

shranjevanje / prenašanje / obdelava podatkov;

razumljivosti predstavitve (besede s črkami, števila s ciframi, prometni znaki ipd.);

varovanje / skrivanje vsebine ( = šifriranje);

Računalnik omogoča tudi shranjevanje in obdelavo podatkov, namenjenih za multimedijske predstavitve (podatki v obliki števil, besedila, glasbe, grafika, gibljive slike).

Če želimo za prikazovanje podatkov uporabiti ustrezno obliko podatkov, moramo poznati nekaj osnov kodiranja. Dobro je vedeti, kako nekaj predstavimo (opišemo) v dvojiškem sistemu.
Poglejmo primer: S kakšnim številom bitov lahko informacijo predstavimo oz. koliko različnih kombinacij lahko predstavimo s tremi biti?

1 2 3 4 5 6 7 8    - štev. kombinacij
0 1 0 0 0 1 1 1
0 0 1 0 1 0 1 1
0 0 0 1 1 1 0 1

Primer pokaže, da lahko s tremi biti predstavimo 8 različnih kombinacij oz. M = 2^N. V našem primeru je: M=2*3=8.
Z osmimi bit pokažemo toraj na eno izmed 256 možnosti (2*8).

Večjo količino informacije torej predstavimo z večjim številom bitov.

V naravi je večina fizikalnih sistemov analogne narave. Da bi njihove lastnosti binarno kodirali, moramo analogne vrednosti najprej predstaviti z nekimi diskretnimi (digitalnimi) vrednostmi – pravimo, da podatke digitaliziramo (predstavimo jih s končno mnogo različnimi stanji). Ko so vrednosti enkrat diskretne, jih lahko brez težav kodiramo tudi v binarno obliko, primerno za rač. obdelavo.

Kodiranje števil

Ker je osnova dvojiški sistem (0 in 1), moramo števila pretvoriti v dvojiški sistem. Iz desetiškega sistema v dvojiški pretvarjamo tako, da število delimo z 2 in pišemo ostanke. Rezultat so ostanki, ki jih zapišemo v obratnem vrstem redu.

Primer: Pretvorimo število 8 iz desetiškega v dvojiški sistem:
8 : 2 = 4 + 0
4 : 2 = 2 + 0
2 : 2 = 1 + 0
1 : 2 = 0 + 1   Rezultat: 8(10) = 1000(2)

Nekaj pretvorjenih vrednosti:

Število            : 0  1    2    3      4      5     6      7         8
Dvojiški zapis : 0  1  10  11  100  101  110  111  1000

Zapis v dvojiškem sistemu je za ljudi manj uporaben, saj pretvorjena števila sestavlja veliko število števk. To pa si ljudje težko zapomnimo.
 

Kodiranje znakov

Če želimo binarno kodirati kak drug tip podatkov (ne le cela števila), npr. črke abecede, se moramo dogovoriti za standarden način kodiranja. Kateremu znaku torej prirediti katero binarno kodo. Tako prireditveno tabelo med podatki in binarnimi kodami imenujemo kodna tabela.

npr.
Znak                    A    B       C
Dvojiška koda    00    01    10
 

Dogovorili so se, kateri znaki bodo uporabljeni v računalništvu in vsakemu dodelili ustrezno kodo. Gre za standard ASCII (American Standard Code for Information Interchange). To je v bistvu tabela z 256 znaki. Za njihovo kodiranje potrebujemo 8 bitov oz. 1 zlog (byte).

Nekaj primerov:

Znak                         A                            a
Dvojiška koda    01000001                01100001
Desetiška koda        65                            97
 

Kodiranje grafike

Tudi grafični elementi so v računalniku predstavljeni z biti. Kombinacija bitov pa je rezultat matematičnih izračunavanj.

Monitor razdelimo v mrežo slikovnih pik ali pikslov. Vsak piksel nato posebej opišemo. Pri črnobeli sliki potrebujemo za kodiranje barve piksla le en bit (črna ali bela barva). Za 8 barv bi potrebovali 3 bite in za 256 barv 8 bitov.

Nekaj primerov:
BELA           111
MODRA        011
RUMENA      110
RDEČA           010
 

Kodiranje zvoka

Če želimo informacijo predstaviti na multimedijski način, uporabimo pri predstavitvi tudi zvok. Tudi zvok je zapisan s kombinacijo ničel in enic. Če bi na vezje, ki krmili zvočnik, poslali kombinacijo 01010101, bi slišali enakomeren pisk (kot pri napačno pritisnjeni tipki). Pri kodiranju govora, glasbil, ... pa potrebujemo za zapis zvoka (podobno kot pri predstavitvi večih barv) večje število bitov.