Кодирование текстовых данных

Сопоставив каждому символу алфавита определенное целое чис­ло, с помощью двоичного кода можно кодировать текстовую информа­цию. Восемь двоичных разрядов позволяет закодировать 256 символов. Этого вполне достаточно, чтобы выразить все символы английского и русского языков (строчные и прописные), знаки препинания, символы основных арифметических операций и некоторые другие символы.

Институт стандартизации США (ANSI – American NationalStandardInstitute) ввел в действие систему кодированияASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange– стандартный код инфор­мационного обмена США). В системе ASCIIзакреплены две таблицы –базоваяирасширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Первые 32 кода базовой таблицы (0-31) отведены производите­лям аппаратных средств для размещения кодов управляющих, выводом данных. С 32 по 127 размещены коды символов английского алфавита (строчных и прописных), знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомагательных символов.

Аналогичные системы кодирования текстовых данных были раз­работаны и в других странах. Поддержка производителей оборудования и программ вывела американский код ASCII на уровень международного стандарта, и национальным системам кодирования пришлось отступить в расширенную часть системы кодирования, определяющую значения кодов со 128 по 255. Отсутствие единого стандарта в этой области привело к множественности одновременно действующих кодировок.

Так кодировка символов русского языка Windows-1251исполь­зуется на большинстве компьютеров, работающих на платформе Windows. Кодировка КОИ-8 (код обмена информацией восьмизначный) имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в российском секторе Интернета.

Организационные трудности, связанные с созданием единой сис­темы кодирования текстовых данных, вызваны ограниченным набором кодов (256). Избежать их позволяет система, основанная на 16‑ти разряд­ном кодировании символов, получившая название универсальной–UNICODE. 16 двоичных разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65536 различных символов – этого достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты. В настоящее время наблюдается постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования, хотя при этом размеры текстовых документов и увеличиваются вдвое.

Кодирование графических данных

Для представления графической информации на двумерной пло­скости (например, экране монитора, странице книги и т.п.) в вычисли­тельной технике применяются два подхода: растровый и векторный.

Растровая графика оперирует изображениями в виде растров. Растр (bitmap) – это описание изображения на плоскости путем разбие­ния его на одинаковые элементы –пиксели(pixel– picture element) и присвоение каждому цветового атрибута. При конечном числе таких элементов непрерывная цветовая функция изображения будет прибли­женно представлена конечной совокупностью значений атрибутов.

Растровое изображение представляет собой набор точек, которые последовательно (по строкам) формируют изображение.

Количество точек, приходящееся на единицу длины (традицион­но – на дюйм dpi) называетсяразрешениеми определяет качество изоб­ражения. Чем выше разрешение (т.е. число точек), тем выше качество изображения. Используется и принятая в типографском деле величина, характеризующая качество изображенияlpi– число линий на дюйм (линеатура). Кромеdpi(точек на дюйм) иlpi(линий на дюйм), разре­шение может измеряться в пикселях(точках на экране монитора). Например, разрешение монитора может составлять 1024×768. Это озна­чает, что по горизонтали на экране 1024 точки, а по вертикали – 768. При этом разрешение экрана составляет порядка 72 dpi.

Растровые данные представляют набор числовых значений, опре­деляющих цвета отдельных точек, расположенных на правильной сетке и формирующих изображение. Количество возможных цветов – глубину цветапиксела определяетбитовая глубина.

Однобитовый пиксел может быть одного из двух цветов, напри­мер, белого или черного. Для представления черно-белых иллюстраций используют восьмибитовый пиксел с 256 градациями серого цвета (больше не различает глаз).

В настоящее время для кодирования цветных графических изоб­ражений применяют цветовые модели с глубиной цвета в 24 и 32 бита.

Растровый метод хранения и представления изображения естест­венен для мониторов, принтеров и сканеров. Он позволяет применять для обработки изображения математические методы, так как соответствую­щий файл является матрицей чисел. Только растровый метод позволяет сохранять и обрабатывать полноцветное изображение. Однако объем ин­формации, хранимой в растровом формате, велик. Кроме того, создание рисунков и редактирование изображения, заданного в растровом форма­те, трудно и сводится к попиксельной прорисовке. Так, например, даже изменение длины отрезка прямой, сохраненного в растровом формате, затруднительно, ведь отрезок – это просто определенный цвет у некото­рой совокупности точек.

Отсюда происходит простая идея – хранить в памяти машины отрезок прямой не как набор точек, а как вектор. Вектор можно задать двумя парами чисел (координатами начала и конца) плюс информация о цвете – причем сразу для всех точек, а не для каждой. По тому же прин­ципу можно хранить окружности (радиус + центр + цвет) и т.д. Такой подход резко снижает объем используемой памяти, – объем векторного файла может быть в десятки и даже сотни раз меньше, чем у растрового для одного и того же изображения. Кроме того, рисунок проще редакти­ровать, например, переместить или изменить размер какого-либо объекта.

При векторном подходеграфическая информация описывается как совокупность неких абстрактных геометрических объектов (линии, фигуры, импортированная графика и текст) и представляется с помощью определенных в численном виде контрольныхключевых точек. С век­торными данными всегда связаныинформацияобатрибутах(цвете, толщине линий) инаборсоглашений(правил), позволяющей программе начертить требуемые объекты. Векторная графика наиболее естественна для штрихового изображения.

Растровое представление является естественным в тех случаях, когда нам не известна дополнительная информация об изображаемых объектах (например, цифровым фотоаппаратом можно снимать изобра­жения произвольного содержания). В случае же векторного описания примитивами являются более сложные объекты (линии и области, огра­ниченные линиями), что предполагает априорные знания о структуре изображения. В последнее время проявляется ярко выраженная тенден­ция к преобладанию устройств ввода-вывода двумерной графической ин­формации, основанных на растровом принципе как более универсальном.