Кодування текстових даних

Якщо кожному символу алфавіту поставити у відповідність певне ціле число - його код, то за допомогою двійкового коду можна кодувати і текстову інформацію. Вісьмох двійкових розрядів досить для кодування 256 різних символів. Цього вистачить, щоб закодувати усі символи англійської і російської мов (як рядкові, так і прописні), а також роздільні знаки, символи основних арифметичних операцій і деякі загальноприйняті спеціальні символи.

Технічно це виглядає досить просто, однак для того, щоб увесь світ однаково кодував текстові дані, потрібні єдині таблиці кодування, а це поки неможливо через протиріччя між символами національних алфавітів, а також протиріччя корпоративного характеру.

Для англійської мови, яка захопила де-факто нішу міжнародного засобу спілкування, протиріччя вже зняті. Інститут стандартизації США (ANSI — American National Standard Institute) ввів у дію 8-розрядну систему кодування ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартний код інформаційного обміну США), яка підтримує кодування 256 ( 2⁸ ) незалежних значень.

Ця система складається з двох кодових таблиць – базової і розширеної. Базова таблиця закріплює значення кодів від 0 до 127, розширена – від 128 до 255. Перші 32 коди базової таблиці ASCII віддані виробникам апаратних засобів (у першу чергу виробникам комп'ютерів і друкувальних пристроїв). У цій області розміщаються так звані управляючі коди, яким не відповідають ніякі символи мов, і, відповідно, ці коди не виводяться ні на екран, ні на пристрої друку, але ними можна управляти виведенням інших даних.

Коди з 32 до 127 призначені для кодування символів англійського алфавіту, розділових знаків, цифр, арифметичних операцій і деяких допоміжних символів.

Розширеначастина системи кодування використовується національними системами.

Якщо проаналізувати організаційні труднощі, пов'язані зі створенням єдиної системи кодування текстових даних, то можна дійти до висновку, що вони викликані обмеженим набором кодів (256). Якщо кодувати символи не восьми розрядними, а 16-розрядними двійковими числами, то діапазон можливих значень кодів стане набагато більше. Тому для уніфікації кодування текстових даних була розроблена універсальна система UNICODE, в основі якої лежить 16-розрядне кодування символів. Шістнадцять розрядів дозволяють забезпечити унікальні коди для 65 536 ( 2¹⁶ ) різних символів — цього досить для розміщення в одній таблиці символів більшості мов планети.

Незважаючи на тривіальну очевидність такого підходу, простий механічний перехід на дану систему довгий час стримувався через недостатню розвиненість ресурсів обчислювальної техніки: у системі кодування UNICODE усі текстові документи автоматично стають удвічі довшими.

Зараз технічні засоби досягли необхідного рівня забезпеченості ресурсами і сьогодні спостерігається поступовий перехід документів і програмних засобів на універсальну систему кодування UNICODE.

Кодування графічних даних

Основними форматами представлення зображень є растрові і векторні. У векторному форматі зображення поділяється на примітиви - прямі лінії, багатокутники, кола і сегменти кіл, параметричні криві, залиті певним кольором або шаблоном, зв'язні області, набрані певним шрифтом уривки тексту і т. ін. Для пересічних примітивів задається порядок, в якому один з них перекриває інший. Кожен примітив описується своїми геометричними координатами. Координати примітивів бувають як дво-, так і тривимірними. Для тривимірних зображень, природно, набір примітивів розширюється, в нього включаються і різні поверхні - сфери, еліпсоїди і їх сегменти, параметричні різноманіття і ін.

Двовимірне векторне зображення	Тривимірне векторне зображення

Двомірні векторні формати гарні для представлення креслень, діаграм, шрифтів і відформатованих текстів. Такі зображення зручно редагувати - зображення і їх окремі елементи легко піддаються масштабуванню і іншим перетворенням. Приклади двомірних векторних форматів - Postscript, PDF (Portable Document Format), WMF (Windows Metafile), PCL (Printer Control Language). Прикладом векторного представлення анімаційних зображень є Macromedia Flash. Тривимірні векторні формати широковикористовуються в системах автоматизованого проектування і для генерації фотореалістичних зображень методами трасування променів і т. ін.

Проте перетворення реальної сцени (наприклад, отриманої оцифруванням відеозображення або скануванням фотографії) у векторний формат є складним завданням. Програми-векторізатори існують, але споживають дуже багато ресурсів, а якість зображення у багатьох випадках виходить низькою. Більш практичним для цих цілей виявився підхід, який використовує більшість сучасних пристроїв візуалізації - растрові дисплеї.

У растровому форматі зображення розбивається на прямокутну матрицю дрібних точок - пікселів. Вони утворюють характерний візерунок, називаний растром.

Растрове зображення

Кожен піксель характеризується лінійними координатами та індивідуальними властивостями кожної точки (яскравістю, кольором), які можна виразити за допомогою цілих чисел, у тому числі і у двійковому коді. Тому можна сказати, що растрове кодування дозволяє використовувати двійковий код для представлення графічних даних.

Параметри растрового зображення:

• роздільна здатність зображення (розмір матриці),

• розрядність одного піксела (глибина кольору).

Загальноприйнятим на сьогоднішній день вважається використання для представлення чорно-білих ілюстрацій 256 градацій сірого кольору. Тому для кодування яскравості будь-якої точки зазвичай досить восьмирозрядного двійкового числа.

Для кодування кольорових графічних зображень застосовується принцип декомпозиції довільного кольору на основні складові. У якості таких складових використовують три основні кольори: червоний (Red, R), зелений (Green, G) і синій (Blue, В), оскільки вважається, що будь-який колір, видимий людським оком, можна одержати шляхом механічного змішування цих трьох основних кольорів. Така система кодування називається системою RGB (по перших буквах назв основних кольорів).

Якщо для кодування яскравості кожної з основних складових кольору використовувати по 256 значень (8 двійкових розрядів), то на кодування кольору однієї точки треба затратити 24 розрядів. При цьому система кодування забезпечує однозначне визначення 16,5 млн різних кольорів, що насправді близько до чутливості людського ока. Режим представлення кольорової графіки з використанням 24 двійкових розрядів називається повнокольоровим (True Color).

Кожному з основних кольорів можна поставити у відповідність додатковий колір, тобто колір, що доповнює основний колір до білого. Неважко помітити, що для кожного з основних кольорів додатковим буде колір, утворений сумою пари інших основних кольорів.

Відповідно, додатковими кольорами є: блакитний (Cyan, С), пурпурний (Magenta, M) і жовтий (Yellow, Y). Принцип декомпозиції довільного кольору на складові компоненти можна застосовувати не тільки для основних кольорів, але і для додаткових, тобто будь-який колір можна представити у виді суми блакитної, пурпурної і жовтої складових. Такий метод кодування кольору прийнятий у поліграфії, але в поліграфії використовується ще і четверта фарба — чорна (Black, К). Тому дана система кодування позначається чотирма літерами CMYK (чорний колір позначається буквою К, тому, що буква В вже зайнята блакитним кольором). Для представлення кольорової графіки в цій системі треба мати 32 двійкових розряди. Такий режим теж називається повнокольоровим (True Color).

Якщо зменшити кількість двійкових розрядів для кодування кольору кожної точки, то можна скоротити обсяг даних, але при цьому діапазон кольорів помітно скорочується. Кодування кольорової графіки 16-розрядними двійковими числами називається режимом High Color.

При кодуванні інформації про колір за допомогою 8 біт даних можна передати тільки 256 колірних відтінків. Такий метод кодування кольору називається індексним. Оскільки 256 значень недостатньо, щоб передати весь діапазон кольорів, доступний людському оку, то код кожної точки растра виражає не колір сам по собі, а тільки його номер (індекс) в довідковій таблиці, яка називається палітрою. Зрозуміло, ця палітра повинна прикладатися до графічних даних — без неї не можна правильно відтворити інформацію на екрані чи папері.