Представление в компьютере текста и изображений

Текстовая информацияв компьютере обычно представляется с помощью кода, в котором каждому символу (букве, знаку и т.д.) присваивается уникальная комбинация двоичных разрядов. В ранний период развития компьютерных технологий разработано много подобных кодов. Компьютеры поддерживают определенную таблицу кодов. В настоящее время наиболее распространены следующие кодировки:

1. ASCII – American Standart Code for Information Interchange (Американский стандартный код для обмена информацией), принятый Американским национальным институтом стандартов (ANSI – American National Standart Institute). Включает 256 двоичных кодов. Первые 32 кода, начиная с нуля, − управляющие символы. Они не соответствуют никаким символам языка, не выводятся на печать и на экран. Начиная с 32 по 127 − коды символов латинского алфавита (строчные и прописные, цифры, знаки препинания). С 0 до 127 значения кодов образуют базовую таблицу, от 128 до 255 − расширенную (таблица 2.2). Ныне код ASCII морально устарел и не соответствует современным потребностям.

Таблица 2.2 - Пример кодирования текста в ASCII

2. В Российском секторе сети Интернет до недавнего времени широко была распространена кодировка КОИ–8 – код обмена информацией, восьмизначный. Разработан в странах бывшего СЭВ (Совет экономической взаимопомощи государств Восточной Европы).

3. Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка символов русского алфавита, имеет название ISO 10646 (International Organisation for Standartisation – Международная организация по стандартизации). Эта система имеет 32-разрядную (32 бита) кодировку каждого символа и включает более 17 миллионов двоичных кодов. Unicode является ее подмножеством.

4. Unicode. Эта кодировка разработана объединенными усилиями нескольких ведущих фирм-производителей программного и аппаратного обеспечения. Она основана на 16-разрядном (16 бит) кодировании символов. Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65536 различных символов – этого поля достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты. Переход на данную систему долгое время сдерживался из-за недостаточных ресурсов средств вычислительной техники (в этой системе все текстовые документы автоматически становятся вдвое длиннее). В настоящее время происходит постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования. Информация о поддержке данного стандарта сопровождается в программных системах словом Unicode или аббревиатурой UTC-16. С помощью программ перекодировки обеспечивается совместимость кодов Unicode с любой из существующих кодовых таблиц.

Наиболее распространенные методы представления изображений можно разделить на растровые, векторные и фрактальные.

При растровом методе изображение представляется как совокупность мельчайших светящихся точек экрана – пикселей (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Растровая и векторная графика

Говоря упрощенно, изображение кодируется в виде длинных строк битов, которые представляют ряды пикселей в картинке. При этом каждый бит равен 0 или 1, в зависимости от того является ли соответствующий пиксель черным или белым. При включении информации о цвете изображений каждый пиксель представляется комбинацией битов, определяющей его цвет. Полученную комбинацию битов часто называют битовой картой (bit map), подчеркивая, что данная комбинация битов представляет собой не более чем карту или схему изображения. Формат файлов *.bmp.

В Интернете на веб-страницах распространены еще два растровых формата.

1. Формат GIF имеет файлы с расширением .gif. Он позволяет хранить прозрачные пиксели и анимацию, сохраняя в одном файле несколько последовательных кадров. Файлы в этом формате сжаты без потерь информации.

2. Формат JPEG имеет файлы с расширением .jpg. Он позволяет при сжатии файлов задавать степень сжатия, то есть процент потерь информации. Чем больше потерь, тем меньший размер будет иметь файл. Фотографии с 50 % потерь обычно смотрятся в Интернете вполне удовлетворительно.

Большинство периферийных устройств современных ЭВМ записывают цвет каждого пикселя, раскладывая его на три составляющих – красную, зеленую и синюю – соответственно трем первичным цветам. Для передачи интенсивности каждой компоненты обычно используется один байт. Поэтому для представления каждого пикселя исходного изображения требуется три байта.

Недостатки растрового способа кодирования:

- большое количество занимаемой памяти;

– при пропорциональном изменении размеров графических объектов до произвольно выбранного значения происходит снижение их качества (появляется зернистость).

В векторном виде изображение представляется в виде совокупности линий, а устройствам вывода передается подробное математическое описание формы и положения линий, образующих изображение (см. рисунок 2.1). Это позволяет избежать проблем масштабирования, характерных для растровых методов.

С помощью векторной технологии реализованы различные шрифты, поддерживаемые современными принтерами и мониторами. Они позволяют изменять размер символов в широких пределах. Примерами являются технология True Type, разработанная компаниями Microsoft и Apple Computer, технология Post Script, разработанная компанией Adobe Systems.

Векторные методы также широко применяются в системах CAD (АutoCAD, P-CAD) (Computer Aided Design), которые используются для автоматизированного черчения, автоматизированного проектирования, геометрического моделирования сложных трехмерных объектов. Недостаток векторных изображений в том, что они пока не позволяют достичь фотографического качества изображений.

Фрактальный метод, как и векторный, основан на математических вычислениях и является наиболее перспективным. Фрактал – это геометрический объект, задаваемый математической формулой. То есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится, изображение строится исключительно по уравнениям.

Наиболее популярные форматы описания документов, хранящих векторные изображения: *.wmf (Windows MetaFile), *.eps (Encapsulated PostScript), *.pdf (Portable Document Format).