Урок №05 1840-е 17 мин
Азбука Морзе
Две метки — короткая и длинная — и правило, сколько молчать между ними. Этого хватило, чтобы опутать мир проводами, позвать на помощь с тонущего корабля и мигать фонарём с мостика на мостик.
В этом уроке
- чем код отличается от шифра
- почему у частых букв короткие коды и как устроено дерево Морзе
- как измеряют время: точка, тире и паузы 1–3–1–3–7
- откуда взялся SOS и как устроена русская азбука
Вашингтон, Капитолий, 24 мая 1844 года. Художник-портретист Сэмюэл Морзе садится за аппарат и начинает нажимать на рычажок. В шестидесяти километрах, на вокзале в Балтиморе, его помощник Альфред Вейл смотрит, как перо выдавливает на бумажной ленте короткие и длинные чёрточки. Через несколько минут Вейл отстукивает фразу обратно: «What hath God wrought» — «Вот что творит Бог!». Эту строку из Книги Чисел предложила юная Энни Элсворт, дочь чиновника патентного ведомства. С этой минуты новость могла лететь со скоростью тока.
Телеграф передаёт по проводу одно-единственное: есть ток или нет. Чтобы из этого получился текст, нужен договор — какие сочетания «есть — нет» означают какие буквы. Такой договор и называется азбукой Морзе.
Код — не шифр
Сначала разберёмся со словами. Шифр прячет смысл: без ключа текст не прочесть. Код просто записывает текст другими знаками, и таблица открыта всем. В азбуке Морзе нет ключа, её печатают в справочниках и на плакатах. Она нужна не для того, чтобы скрыть сообщение, а для того, чтобы его передать — по проводу, по радио, светом или стуком.
Почему же она в курсе о шифрах? Потому что через эфир шло всё: и открытые телеграммы, и шифровки. Радист на войне принимал морзянкой колонки бессмысленных букв, а шифровальщик потом превращал их в приказ. Код — это конверт, шифр — запертая шкатулка внутри.
Морзе был художником и профессором живописи, а не инженером. Над аппаратом и азбукой с ним работал Альфред Вейл. По распространённой версии, именно Вейл заглянул в типографскую кассу, чтобы узнать, каких литер у наборщиков больше всего, и дал самым частым буквам самые короткие коды. Сколько в этом правды, историки спорят: Вейл сам ничего такого не записал.
Длинное и короткое
В азбуке всего два знака: точка — короткий сигнал и тире — длинный. Буква — это несколько таких знаков подряд. А — ·−, Б — −···, Е — одна точка, Т — одно тире.
Почему Е так повезло? Потому что в английском, для которого придумывали код, E — самая частая буква. Каждая лишняя метка на частой букве — это лишние секунды на каждом слове, а на тысячах телеграмм — часы работы. Поэтому частым буквам дали короткие коды, редким — длинные: у Q и Z по четыре метки. Через сто лет ту же идею математики назовут сжатием данных: чем чаще символ, тем короче его запись.
Все коды удобно сложить в дерево. Начинаем с корня. Точка — шаг влево, тире — шаг вправо. Где остановились, там и буква. Один шаг влево — Е, вправо — Т. Два шага: И, А, Н, М. Чем глубже, тем длиннее код и тем реже буква.
Посмотрите на нижний ряд в русской азбуке: все шестнадцать мест заняты, от Х (····) до Ш (−−−−). В латинской там дыры — четырёх меток английскому алфавиту не нужно столько. Русских букв больше, и азбука использует дерево почти целиком; только Э и Ъ уходят на пятый уровень.
Почему буква E в азбуке Морзе — всего одна точка?
Чем чаще буква, тем больше времени экономит её короткий код. E, а за ней T — самые частые буквы английского, поэтому у них по одной метке. Тот же принцип лежит в основе современных методов сжатия данных.
Всё решает время
Точка и тире различаются только длительностью. Но молчание между ними тоже несёт смысл: по нему понятно, где кончилась буква и где — слово. Без пауз код превращается в кашу. ···−−−··· по-английски можно прочесть как SOS, а можно как SMB или VMS; по-русски — как «СОС», «ЖМС», «СЧИ» и ещё десятком способов.
Поэтому всё в азбуке Морзе меряют одной единицей — длиной точки:
- точка — 1 единица звука;
- тире — 3 единицы звука;
- пауза между метками внутри буквы — 1 единица тишины;
- пауза между буквами — 3 единицы;
- пауза между словами — 7 единиц.
Правило 1–3–1–3–7 легко запомнить, а слышится оно как ритм. Опытные радисты не считают точки — они слышат букву целиком, как короткую мелодию. Русских телеграфистов учили «напевам»: А, например, звучит как «ай-даа» — короткий слог и длинный.
Скорость передачи меряют в словах в минуту. Эталоном служит слово PARIS: вместе с паузой после него оно занимает ровно 50 единиц. Двенадцать слов в минуту — это 600 единиц за 60 секунд, то есть точка длиной в одну десятую секунды. Попробуйте сами.
Если буквы читаются неправильно, скорее всего, тире получаются коротковаты, а паузы внутри буквы — длинноваты. Именно поэтому у радистов уходили месяцы на то, чтобы «поставить руку»: ровный ритм важнее скорости.
Звук, свет и SOS
Провод — не единственный путь. Когда в конце XIX века появилось радио, азбука Морзе перешла в эфир: передатчик включал и выключал несущую волну, а в наушниках радиста это звучало писком. На кораблях и в армии морзянкой мигали сигнальные фонари — с мостика на мостик, ночью, без проводов и без лишних ушей. Код одинаково хорошо ложится на любой сигнал, который можно включить и выключить.
Самый известный сигнал — SOS: ··· −−− ···. Его утвердила международная радиотелеграфная конвенция в Берлине в 1906 году, а действовать он начал в 1908-м. Вопреки легенде, SOS не сокращение — ни «Save Our Souls», ни «Save Our Ship». Его выбрали за ритм: три коротких, три длинных, три коротких невозможно спутать ни с чем, даже сквозь треск помех. Передают его без пауз между буквами, одним сигналом.
В апреле 1912 года радист «Титаника» Джек Филлипс сначала передавал старый сигнал бедствия CQD, а потом, по совету коллеги, добавил новый — SOS. Это был один из первых случаев, когда SOS прозвучал в эфире при настоящей катастрофе.
Морзянку принимали на слух, но её можно и увидеть. Ниже — перехват, сгенерированный прямо в вашем браузере. Под кнопкой — запись сигнала, как её нарисовал бы самописец: чёрные полоски — звук, промежутки — тишина.
Ночью радист береговой станции принял название судна, которое просит лоцмана. Как называется судно?
Слушайте ритм или смотрите на полоски. Короткие — точки, длинные — тире; короткий промежуток — внутри буквы, длинный — между буквами. В названии пять букв.
Код: −−−· ·− ·−−− −·− ·−. Найдите каждую букву в дереве выше или в переводчике Морзе.
Пять букв: −−−· — Ч, ·− — А, ·−−− — Й, −·− — К, ·− — А. Судно называется «Чайка».
Если не хочется считать на слух, скачайте WAV и бросьте его в переводчик: он сам найдёт тон, измерит точки и паузы и прочитает запись. Так же устроена вторая дверь квеста.
Русская азбука
Код, которым пользуются сегодня, не совсем тот, что придумали Морзе и Вейл. В американском варианте были паузы внутри букв и тире разной длины, и на длинных европейских линиях это путало телеграфистов. В 1848 году немецкий инженер Фридрих Герке переделал часть кодов, оставив только точку и одно тире. Этот вариант со временем приняли как международный, а американский код дожил на железных дорогах США до середины XX века.
Азбука Морзе быстро пришла и в Россию. Русские буквы получили коды похожих по звучанию латинских: А как A, Б как B, В как W, Г как G, Д как D, К как K, Т как T. Для звуков, которых в латинице нет, взяли свободные сочетания: Ч — −−−·, Ш — −−−−, Щ — −−·− (как латинское Q), Ю — ··−−, Я — ·−·−.
Из-за этого один и тот же код читается по-разному. ·−− по-английски W, а по-русски В. −−·− — Q или Щ. Принимая перехват, радист должен знать, на каком языке идёт передача. Буквы Е и Ё передаются одинаково, а цифры и знаки препинания у всех общие.
С маяка вам мигают фонарём. Судя по всему, это предупреждение. О чём?
Свет — тот же код, только глазами. Короткая вспышка — точка, длинная — тире. Если не успеваете, выберите «медленно» и записывайте метки на бумаге.
Вспышки: −− · ·−·· −··−. Последняя буква — мягкий знак.
−− — М, · — Е, ·−·· — Л, −··− — Ь. Маяк предупреждает: мель.
Заметьте: −··− по-русски Ь, а по-английски X. Читая чужой сигнал, сначала выясните язык.
Азбука Морзе — код, а не шифр: таблица открыта, ключа нет. Её сила в простоте: два знака и правило пауз 1–3–1–3–7 позволяют передать текст любым сигналом, который можно включить и выключить.
Радист слышит две буквы подряд. Сколько единиц тишины должно пройти, чтобы он понял, что началось новое слово?
Паузы растут ступенями: 1 внутри буквы, 3 между буквами, 7 между словами. Разница в разы позволяет на слух отличить одно от другого даже на большой скорости.
Что взять с собой
- Азбука Морзе — код: она не прячет текст, а позволяет передать его по проводу, радио или светом.
- Частые буквы получили короткие коды: E и Т — одна метка. Все коды складываются в дерево: точка — влево, тире — вправо.
- Всё меряется длиной точки: тире — 3, паузы — 1, 3 и 7. Без пауз код не прочесть однозначно.
- SOS — не сокращение, а легко узнаваемый ритм. Русская азбука похожа на латинскую, но один и тот же код в разных языках означает разные буквы.
Точка и тире — это, по сути, два состояния: есть сигнал или нет. Компьютеры живут ровно так же, только называют их единицей и нулём. В следующем уроке разберёмся, как буквы становятся битами и байтами — и почему Base64 ничего не шифрует. Дальше: двоичный код, hex и Base64 →
Утилиты урока
Всё из урока — в рабочем виде: вставьте свой текст.