Кодирование данных в эвм

Для автоматизации работы с данными, относящимися к разным типам, важно унифицировать форму их представления. Для этого в информатике производится кодирование числовых, текстовых, графических данных, звуковой информации, т. е. выражение данных одного типа через данные другого типа.

Кодирование числовых данных

Система кодирования числовых данных в вычислительной технике называется двоичным кодированием. Информация кодируется, как правило, в двоичной или двоично-десятичной системах счисления.

Система счисления – это способ изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения. Это совокупность приемов и правил наименования и обозначения чисел, позволяющих становить взаимно однозначное соответствие между любым числом и его представлением в виде конечного числа символов.

Упорядоченный набор символов, используемых для представления любых чисел в заданной позиционной системе счисления, называют ее алфавитом, а число символов – ее основанием. Известны системы счисления – двоичная, троичная, четверичная, пятеричная, восьмеричная, десятичная, двенадцатеричная, шестнадцатеричная.

Десятичная система счисления – это самая привычная система, имеет основание «10», используемые символы – 0-9. двоичная система счисления имеет основание «2», используемые символы – 0-1. Восьмеричная система счисления имеет основание «8», используемые символы – 0-7. Шестнадцатеричная система счисления имеет основание «16», используемые символы – 0-9, 10=А, 11=В, 12=С и т. д.

Кодирование символьных данных

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число, то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Существуют различные стандарты кодирования символов. Во всем мире в качестве стандарта приняты два стандарта:

• американский стандарт – таблица ASCII-кодов (American Standard Code for Information Interchange);

• расширенный двоично-десятичный код обмена информацией (КОИ-8).

Первый стандарт – это таблица, кодирующая ровно половину возможных символов – от 0-127. Базовая таблица кодирования, построенная по этому стандарту, одинакова для всех IBM-совместимых компьютеров. Вторая половина символов – от 128–255 американским стандартом не определена и предназначена для размещения символов национальных алфавитов. В разных странах, на разных моделях компьютеров, в разных операционных системах могут использоваться и разные варианты второй половины кодовой таблицы.

При кодировании по таблице ASCII-кодов каждый символ занимает 16 бит информации, при кодировании по таблице КОИ-8 каждый символ занимает 8 бит информации

Кодирование графических данных

Растр – это метод кодирования графической информации, принятый в полиграфии. Черно-белое напечатанное графическое изображение состоит из мельчайших точек, образующих растр. Черно-белые иллюстрации традиционно представляются в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета. Для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа (8 бит).

Для кодирования любого изображения нужно разбить его на точки и цвет каждой точки закодировать. Например, черно-белую картинку можно закодировать, используя два бита: 11 – белый цвет, 10 – светло-серый, 01 – темно-серый и 00 – черный.

Для кодирования 256 различных цветов требуется 8 бит. Однако этого недостаточно для кодирования полноцветных изображений живой природы. Человеческий глаз может различать десятки миллионов цветовых оттенков. В современных компьютерах для кодирования цвета одной точки используется три байта.

Каждый цвет представляет собой комбинацию трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Первый байт определяет интенсивность красной составляющей, второй – зеленой, третий – синей.

Белый цвет кодируется полными тремя байтами (255, 255, 255, или – в двоичной системе – 111111111, 11111111, 11111111). Черный цвет – отсутствие всех цветов (0, 0, 0). Красный цвет может быть темным (120, 0, 0) или ярко-красным (255, 0, 0). Такая система кодирования цветной графической информации называется системой RGB (Red, Green, Blue) и обеспечивает однозначное определение 16,5 млн. (2²⁴) различных цветов и оттенков.

Дополнительными цветами являются голубой, пурпурный и желтый. Любой цвет можно представить в виде суммы трех названных составляющих. Такой метод кодирования цвета вместе с дополнительным черным цветом, принятым в полиграфии, обозначается как СMYK по первым буквам названий цветов.

Полноцветным называется режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов (True Color). При такой технологии каждому основному цвету ставится в соответствие дополнительный цвет – дополняющий основной цвет до белого.

Качество графического изображения зависит от количества точек (пикселей) на единице площади. Этот параметр называется разрешением и измеряется в точках на дюйм – dpi.

Расчет объема графической информации сводится к вычислению произведения количества точек на изображении на количество разрядов, необходимых для кодирования цвета одной точки.

Например, для цветной картинки, составленной из 256 (2⁸)цветов в графическом режиме монитора 640 × 480, требуется объем видеопамяти, равный

8 × 640 × 480 = 2 457 600 бит = 307 200 байт = 300 Кбайт.