Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

О ПРИМЕНЕНИИ МЕТОДОВ КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Алешкина Е.В. 1
1 Воронежский институт высоких технологий
В данной статье анализируются особенности кодирования информации, которая позволяет бороться с ошибками. Информация может подвергаться различным воздействиям. Например, в памяти компьютеров могут возникать ошибки вследствие того, существуют всплески напряжения в линии электропередач и в связи с другими причинами. При передаче информации во многих случаях существуют помехи, также ведущие к ошибкам. При исследованиях эффективности кодов использовались изображения. Было установлено, что размер закодированного файла, любым из исследуемых кодов, напрямую зависит от исходного размера файла (не зависимо от того, что нарисовано: простая фигура или сложное цветное изображение). Было продемонстрировано, что код Боуза, Рой-Чоудхури, Хоквингема увеличивает размер исходного изображения сильнее, чем код Рида-Маллера.
кодирование информации
изображение
помеха
ошибка
файл
1. Пахомова А.С. Целенаправленные угрозы компьютерного шпионажа: признаки, принципы и технологии реализации / А.С. Пахомова, О.Н. Чопоров, К.А. Разинкин // Информация и безопасность. 2013. Т. 16. № 2. С. 211-214.
2. Львович И.Я. Снижение количества ошибок распознавания сканированных рукописных текстов / И.Я. Львович, Я.Е. Львович, А.А. Мозговой, А.П. Преображенский, О.Н. Чопоров // Цифровая обработка сигналов. 2016. № 4. С. 43-47.
3. Преображенский А.П. Особенности помехоустойчивого кодирования в каналах связи / А.П. Преображенский // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2016. № 3 (18). С. 75-77.
4. Воронов А.А. Обеспечение системы управления рисками при возникновении угроз информационной безопасности / А.А. Воронов, И.Я. Львович, Ю.П. Преображенский, В.А. Воронов // Информация и безопасность. 2006. Т. 9. № 2. С. 8-11.
5. Попов Е.А. Риск-анализ информационно-телекоммуникационных систем при аддитивном характере параметра нергулярности / Е.А. Попов, Н.Н. Корнеева, О.Н. Чопоров, А.В. Заряев // Информация и безопасность. 2013. Т. 16. № 4. С. 482-485.
6. Ермилов Е.В. Риск-анализ распределенных систем на основе параметров рисков их компонентов / Е.В. Ермилов, Е.А. Попов, М.М. Жуков, О.Н. Чопоров // Информация и безопасность. 2013. Т. 16. № 1. С. 123-126.
7. Щербатых С.С. Применение методов обработки сигналов с помехами / С.С. Щербатых // Международный студенческий научный вестник. 2016. № 3-2. С. 241-242.
8. Нечаева А.И. Характеристики современных систем передачи информации в компьютерных сетях / А.И. Нечаева // Международный студенческий научный вестник. 2016. № 3-2. С. 229-230.
9. Вековищева К.В. Исправляющая способность некоторых кодов / К.В. Вековищева, В.В. Костюченко // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2017. № 1(16). С. 9.

В существующих условиях можно наблюдать, как непрерывным образом идет рост объемов информации, которая как передается, так и принимается. Поэтому весьма актуальными являются проблемы, связанные с ее сохранением [1, 2]. В памяти компьютеров могут возникать ошибки вследствие того, существуют всплески напряжения в линии электропередач и в связи с другими причинами.

При передаче информации во многих случаях существуют помехи, также ведущие к ошибкам. Чтобы обеспечить борьбу с такими ошибками, была проведена разработка специальных способов, в рамках которых кодируется информация, они дают возможности для обнаружения и исправления возможных ошибок. На настоящий момент известно большое число разных типов помехоустойчивого кодирования.

Определенные из них являются настолько сложными, что для них требуется формировать специальный математический аппарат, для других же, можно сказать, что они являются простыми и понятными. Степень эффективности различных подходов кодирования существенным образом отличается.

Проведение изучения способов кодирования часто является проблемой вследствие того, что материал излишним образом математизирован и недостаточно нагляден [3].

Код представляет собой форму представления сообщений, которая не зависит от того какая их физическая суть. В этом отличие кодов от сигналов, которые дают определение физического представления сообщений в системах связи.

Первые исследования проводил Клод Шеннон.

Затем был большой прорыв, основанный на том, что Боуз и Рой-Чоудхури и Хоквингем смогли определить соответствующие коды, на базе которых идет исправление кратных ошибок (говорят о кодах БЧХ), а Рид и Соломон определили такой соответствующий класс кодов, имеющий связь с кодами БЧХ при недвоичных каналах.

Если в сообщениях существуют внутренние корреляционные связи, когда одно из сообщений определенным образом зависит от другого, мы можем это наблюдать при процессах передачи текста на естественном языке, тогда степень помехоустойчивости любого кода мы можем повысить вследствие того, что есть статистические связи между сообщениями.

В тех случаях, когда такие связи являются слабыми, или неизвестными, или мы их не можем применять для того, чтобы повысить помехоустойчивость, то тогда форму, в которой представляется сообщение, требуется делать избыточной.

Для определенных условий делают увеличение числа символов для кода сообщения, а среди кодовых символов делают введение искусственных корреляционных связей. Тогда помехоустойчивые коды имеют название избыточных. Вследствие того, что избыточность вводится в код, возникают возможности для того, что кроме того, что обнаруживаются и исправляются ошибки, повышается энергетическая эффективность линий связи, идет сужение частотного спектра передаваемого сигнала, сокращается время установления связи, поскольку повышается помехозащищенность тракта синхронизации, идет улучшение корреляционных свойств ансамбля сигналов, за счет простых средств реализуется разнесенный прием [4-6].

При исследованиях использовались изображения (рис. 1). Для каждого изображения было создано 8 файлов (1 файл размером 10*10 см., 2 файл – 15*15 см., 3 – 20*20, 4 – 25*25, 5 – 30*30, 6 – 35*35, 7 – 40*40, 8 – 45*45).

al1a.wmf al1b.wmf al1c.tif

а б в

Рис. 1. а) Черно-белое изображение (фигура «квадрат»); б) Черно-белое изображение (фигура «плюс»); в) Цветное изображение

Таблица 1

Черно-белое изображение (фигура «квадрат»)

Размер файлов, кб

Исходный файл

КОД

БЧХ

Рида-Маллера

1

16,21

46,33

31,13

2

17,51

48,43

34,12

3

18,51

53,44

36,31

4

18,31

55,83

37,52

5

23,51

64,42

43,43

6

26,1

74,22

49,74

7

28,72

84,22

56,61

8

29,13 КБ

85,55

57,44 КБ

Таблица 2

Черно-белое изображение (фигура «плюс»)

Размер файлов, кб

Исходный файл

КОД

БЧХ

Рида-Маллера

1

16,62

47,95

32,33

2

15,7

47,9

32,92

3

19,34

55,73

37,21

4

19,88

58,7

39,4 КБ

5

24,12

69,8

47,2 КБ

6

26,22

77,11

52,7 КБ

7

29,13

85,32

57,1 КБ

8

29,9

89,71

59,8 КБ

Таблица 3

Цветное изображение

Размер файлов, кб

Исходный файл

КОД

БЧХ

Рида-Маллера

1

24,15

69,9

46,5

2

79,6

239

159

3

151

457

302

4

228

686

458

5

317

951

634

6

418

1266

845

7

529

1585

1057

8

613

1845

1226

9

738

2197

1467

Все результаты исследования занесены в табл. 1–3. Жирным шрифтом в табл. 1 и в таблице 2 выделены те строки, где значение «исходного размер файла» максимально (приблизительно) равны. Можно увидеть, что размер файла, закодированный кодом БЧХ изображения «квадрат» и «плюс», равны. Такая же зависимость наблюдается и для кода Рида-Маллера [7-9].

Исходя из выше сказанного: размер закодированного файла, любым из исследуемых кодов, напрямую зависит от исходного размера файла (не зависимо от того, что нарисовано: простая фигура или сложное цветное изображение).

На рис. 2–4, очень хорошо видно, что код Рида-Маллера увеличивает размер исходного изображения в 2 раза, а код БЧХ – в 3 раза.

al2a.wmf

Рис. 2. Гистограмма «Черно-белое изображение (фигура «квадрат»)»

al2b.wmf

Рис. 3. Гистограмма «Черно-белое изображение (фигура «плюс»)»

al2c.wmf

Рис. 4. Гистограмма «Цветное изображение»

Это объясняется тем, что длина информационного слова для кода Рида-Маллера равна 16 битам, а кодовое слово – 32 бита; для кода БЧХ длина информационного слова равна 5, а кодовое слово – 15.


Библиографическая ссылка

Алешкина Е.В. О ПРИМЕНЕНИИ МЕТОДОВ КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-5.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=17483 (дата обращения: 17.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252