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編碼是什么？
下面從最基本的語(yǔ)音通信開(kāi)始講什么是“編碼”。形容某地比較貧窮，人們常說(shuō)“交通基本靠走，治安基本靠狗，通信基本靠吼”。這段極具戲謔色彩的文字，道出了沒(méi)有現(xiàn)代化工具時(shí)，社會(huì)生活的真實(shí)狀況。兩個(gè)人說(shuō)話，沒(méi)有現(xiàn)代化通信手段，該怎么做？就是那句話—“通信基本靠吼”，在這一方面只能說(shuō)，生理學(xué)會(huì)給你滿意的解釋。
現(xiàn)代社會(huì)中兩個(gè)人說(shuō)話，方法就多了，除了“吼”之外，人類還發(fā)明了麥克風(fēng)、擴(kuò)音喇叭等工具，借助于它們把聲音放大，那是物理學(xué)、聲學(xué)的范疇。單說(shuō)兩個(gè)人遠(yuǎn)距離通話也就是在兩個(gè)人“吼”不到的地方，用麥克風(fēng)或喇叭也傳遞不到的地方，怎么做呢？首先
要解決傳送問(wèn)題。那么遠(yuǎn)的距離，用電磁信號(hào)傳送是個(gè)好的選擇（當(dāng)然，科學(xué)的解釋是這是目前主流的選擇，即使非要用錄音機(jī)把聲音錄制到磁帶上并通過(guò)特快專遞傳送到目的地，也是需要此技術(shù)來(lái)儲(chǔ)存的）。電信號(hào)在金屬介質(zhì)上傳輸最好，而人們又不能用一根光管來(lái)傳送，那樣投入太大且很不實(shí)際。人們需要用合適的銅絲來(lái)解決電磁信號(hào)的傳送。那么如何把一個(gè)人的語(yǔ)音變成電磁信號(hào)呢？拋開(kāi)一切已知的東西，從頭開(kāi)始想象—在信息的源頭，需要一個(gè)盒子，在這個(gè)盒子里有能夠把人的說(shuō)話聲變成電磁信號(hào)的裝置，并且有一個(gè)出口，以防止其成為“孤島”；而在信息目的地，有另外一個(gè)盒子，這個(gè)盒子里面有能夠把電磁信號(hào)還原成人的聲音的裝置?？紤]信息的雙向傳遞，也就是“你說(shuō)給我聽(tīng)，我說(shuō)給你聽(tīng)”，那么兩邊的盒子各自都帶有聲音和電磁信號(hào)互相轉(zhuǎn)換的裝置。如果在18世紀(jì)或者更早，人們會(huì)給這個(gè)盒子起很多有趣的名字，但很不幸，現(xiàn)在是21世紀(jì)，人們已經(jīng)失去的對(duì)比盒子的命名權(quán)，因?yàn)檫@個(gè)盒子就叫作“電話機(jī)”。
前面講過(guò)，“通信”也就是“電信”，是用電磁信號(hào)傳送媒體情報(bào)信息，那么通信第個(gè)要解決的問(wèn)題是，如何把聲音、圖像、文本等變成電磁信號(hào)，如何把一系列的電磁信號(hào)有效傳送給對(duì)方，又如何在對(duì)端將其還原成聲音、圖像和文本。對(duì)于語(yǔ)音通信，從這個(gè)電話機(jī)開(kāi)始，信息開(kāi)始進(jìn)入“編碼之旅”，聲音信息通過(guò)整個(gè)通信網(wǎng)，它數(shù)次變換編碼樣式，最成功到達(dá)彼岸，就像人的出行，坐火車也好，坐飛機(jī)也罷，坐船也是有可能的，期間還不可避免地要走幾步路，最終到達(dá)目的地。而在通信中，任何一種編碼都必須有非常嚴(yán)格、規(guī)范的定義，都要考慮諸多因素。
可以把編碼問(wèn)題用貨物運(yùn)輸?shù)睦觼?lái)作類比。編碼過(guò)程就像對(duì)貨物進(jìn)行拆分和打包，以便把貨物通過(guò)交通工具和軌道安全運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程。
根據(jù)貨物的體型、重量，客戶要求的到貨時(shí)間，價(jià)格等因素，來(lái)決定用火車、飛機(jī)、汽車還是輪船來(lái)運(yùn)輸。有些命題更加復(fù)雜，比如要運(yùn)送貨物到一個(gè)地方，必須通過(guò)陸路和水那么采取何種方式的組合才是最佳的運(yùn)輸路徑？
對(duì)于一件形狀復(fù)雜的貨物，可以把它拆成若干份，貨物到達(dá)目的地以后，是不是還要考慮組裝？別指望組裝的這個(gè)人對(duì)這件貨物很了解，只有對(duì)每個(gè)部件作好編號(hào)，兩個(gè)貨棧協(xié)商好拆包、組裝規(guī)則（也許是一張圖紙），才能把貨物拆散、打包；同時(shí)，還要考慮用哪種合適的交通工具在特定的軌道上運(yùn)輸，以及是否要在外包裝上標(biāo)注“輕放”“向上”“防潮等字樣到達(dá)目的地后還要檢查是否所有貨物的所有部件都已經(jīng)安全到達(dá)，若沒(méi)有安全到達(dá)，還要考慮如何花最小的代價(jià)重新發(fā)送一個(gè)新的部件。
任何選擇都是適應(yīng)需求的，“絕又對(duì)合適”任何場(chǎng)景和需求的選擇是不存在的。任何編碼都是為了適應(yīng)不同的傳送需求，這一點(diǎn)和貨運(yùn)的例子如出一轍。
飛機(jī)是迄今最快捷的交通工具，但其運(yùn)輸成本也是最高的，如果運(yùn)輸貨物從北京到天津，大可不必用飛機(jī)來(lái)“擺譜”；輪船是大宗貨物的上佳選擇，但要運(yùn)輸新鮮瓜果蔬菜的話，千萬(wàn)不要指望它，希望在船上腌醬菜的除外。再比如，有的貨物運(yùn)輸對(duì)實(shí)時(shí)性的要求很高，而體積較大，么就要考慮如何把貨物拆得大小得體，并通過(guò)較快的運(yùn)輸工具和路線進(jìn)行運(yùn)輸。太大的包會(huì)需要很大的車（如火車和卡車），如果走水路，還需要考慮輪船航運(yùn)，而很大的交通工具的運(yùn)送時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)；拆分后的包如果很大，丟失一個(gè)包造成的影響將會(huì)很大，而太小的包會(huì)增加打包時(shí)間，并且會(huì)增加額外的開(kāi)銷（比如要考慮貨物打包后的外包裝，其既占空間又增加重量，可能還要多印刷幾個(gè)“輕放”之類的標(biāo)簽?zāi)兀?。另外，包多了以后，車的?shù)量也要增多，又需要增加人手來(lái)開(kāi)車和押運(yùn)，所有成本都會(huì)不同程度地增加。除此之外，有的包丟失一個(gè)兩個(gè)沒(méi)有關(guān)系，就像在公路上運(yùn)輸煤，掉落幾塊煤并不會(huì)影響其他煤的使用，而有的貨物，比如數(shù)控機(jī)床，一旦拆開(kāi)，必須保證每個(gè)部件都送達(dá)對(duì)方，少一個(gè)包（即少若干部件）就會(huì)造成整臺(tái)機(jī)床無(wú)法使用?？傊?，需要根據(jù)貨物的特點(diǎn)打包，然后選擇合適的交通工具運(yùn)輸。
當(dāng)然，通信和貨運(yùn)還是有很大區(qū)別的。對(duì)于貨物和汽車，絕對(duì)不會(huì)有人把它們弄混，用肉眼就能區(qū)別出來(lái)。而在通信中傳送的信息和承載這些信息的額外“包裝”是組合在一起的，要區(qū)分它們，就沒(méi)這么容易。比如銅線上傳送的是電壓的高低，無(wú)論是信息開(kāi)銷（“包裝”），還是信息本身，都是類似“0”“1”這樣的狀態(tài)電壓，如果不用特定的技術(shù)，是沒(méi)辦法把它們區(qū)別開(kāi)的。后面講到的每種技術(shù)體制，如以太網(wǎng)、IP、ATM、SDH，都有專門(mén)的技術(shù)把“信息開(kāi)銷”和“信息”區(qū)別開(kāi)來(lái)。除此之外，通信中的信號(hào)還有一些特性是貨運(yùn)不具備的，那就是電磁信號(hào)的可復(fù)制性和可再生性。在貨運(yùn)中，貨物如果丟失，只能重新購(gòu)買(mǎi)一份相同的，因?yàn)樨浳餆o(wú)法復(fù)制和再生。而在通信網(wǎng)中，如果某個(gè)信號(hào)丟失，從信息源處可以很容易復(fù)制出一個(gè)一樣的信號(hào)而再次發(fā)送，而整個(gè)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，只需考慮如何偵測(cè)是否有信號(hào)丟失，若有信號(hào)丟失，如何通知信息源重新傳送該信號(hào)。