4.3. Представление символьной информации

Символьная информация хранится и обрабатывается в компьютере в форме цифрового кода, то есть каждому символу ставится в соответствие отдельное бинарное слово-код. Так как многие типы информации содержат в значительном объеме цифровую информацию, то применяются две системы кодирования: символьной информации и десятичных чисел.

Необходимый набор символов, предусмотренный в конкретном компьютере, обычно включает в себя:

• буквенно-цифровые знаки алфавита;

• специальные знаки (пробел, скобки, знаки препинания и др.);

• знаки операций.

Среди наборов символов наибольшее распространение получили знаки кода ASCII (ASCII – American Standard Code for Information Interchange) - американский стандартный код обмена информацией.

ASCII - это семиразрядный код, обеспечивающий 128 различных битовых комбинаций. Стандартный знакогенератор современного персонального компьютера IBM PC имеет 8-битовую кодировку символов, состоящую из двух таблиц кодирования: базовой и расширенной. Базовая таблица построена по стандарту ASCII и одинакова для всех IBM-совместимых компьютеров. Расширенная таблица относится к символам с номерами от 128 до 255 и может отличаться на компьютерах разного типа.

Для представления букв русского алфавита в рамках ASCII первоначально был разработан вариант кодировки – КОИ-7 (код обмена информацией 7-битный). Расположение символов во второй половине таблицы этой кодировки резко отличается от принятого фирмой IBM, что затрудняет использование зарубежного программного обеспечения на отечественных машинах.

В настоящее время находят широкое применение и другие виды кодировки. Так, в связи с массовым использованием операционных систем и других продуктов компании Microsoft в нашей стране нашла применение кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251. Эта кодировка используется на большинстве персональных компьютеров, работающих на платформе Windows.

Другая распространенная кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информацией восьмизначный). Сегодня кодировка КОИ-8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в некоторых службах российского сектора Интернета. В частности, в нашей стране она является стандартом в сообщениях электронной почты и телеконференций.

В последнее время все большее распространение получает универсальная система кодирования текстовых данных – UNICODE. В данной системе символы кодируются не восьмиразрядными двоичными числами, а 16-разрядными числами. Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65536 различных символов – этого достаточно для размещения в одной таблице всех широко употребляемых языков.

4.4. Представление графической информации

Современные компьютерные системы способны обрабатывать не только текстовые и цифровые данные. Они позволяют работать также с изображениями и с аудио- и видеоинформацией. В отличие от методов представления символьной и числовой информации, для представления изображений, аудио- и видеоинформации пока не существует общепринятых стандартов.

Наиболее распространенные из существующих методов представления изображений можно разделить на две большие категории: растровые методы и векторные методы.

При растровом методе изображение представляется как совокупность точек, называемых пикселями (элемент изображения). Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие.

В качестве таких составляющих используют три основных цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, B). Такая система кодирования называется RGB (по первым буквам названий основных цветов).

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (восемь двоичных разрядов), то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 разряда, рис. 4.1.

Красный	Зеленый	Синий
8 бит	8 бит	8 бит

24 бит

Рис. 4.1. Кодирование цветного изображения

При этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 млн. различных цветов, что близко к чувствительности человеческого глаза.

Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называют полноцветным (True Color).

Кроме RGB, другими популярными системами кодирования цветных изображений являются CMY и HSV.

CMY (Cyan-Magenta-Yellow – голубой-пурпурный-желтый) – цветовая система, применяемая для получения цветных изображений на белой поверхности. Эта система используется в большинстве устройств вывода, таких как лазерные и струйные принтеры. Новые цвета в системе CMY получают вычитанием цветовых составляющих из белого цвета.

Существует другой вариант системы CMY - система CMYК, в которой символ К означает черный цвет. Систему CMYК часто называют четырехцветной, а результат ее применения четырехцветной печатью.

Система HSV – одна из многих цветовых систем, в которых для представления новых цветов не смешивают основные цвета, а изменяют их свойства. Насыщенность определяется количеством белого цвета в оттенке. Так, красный оттенок с 50%-ной насыщенностью соответствует розовому.

Одним из недостатков растровых методов является трудность пропорционального изменения размеров изображения до произвольно выбранного значения. Единственный способ увеличить изображение – это увеличить сами пиксели. Однако это приводит к появлению зернистости – пикселизации.

Векторные методы позволяют избежать проблем масштабирования, характерных для растровых методов. В этом случае изображение представляется в виде совокупности линий и кривых. С помощью подобной технологии описываются различные шрифты, поддерживаемые современными принтерами и мониторами. Они позволяют изменять размер символов в широких приделах и по этой причине получили название масштабируемых шрифтов. Однако векторная технология не позволяет достичь фотографического качества изображений объектов как при использовании растровых методов.