No Image

Что такое кодировка unicode информатика

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
22 января 2020

Каждый пользователь Интернета в попытках настроить ту или иную его функцию хотя бы однажды видел на дисплее написанное латинскими буквами слово «Юникод». Что это такое, вы узнаете, прочитав эту статью.

Определение

Кодировка "Юникод" — стандарт кодирования символов. Он был предложен некоммерческой организацией Unicode Inc. в 1991 году. Стандарт разработан с целью объединения как можно большего числа разнотипных символов в одном документе. Страница, которая создана на его основе, может содержать в себе буквы и иероглифы из разных языков (от русского до корейского) и математические знаки. При этом все символы в данной кодировке отображаются без проблем.

Причины создания

Когда-то, задолго до появления единой системы "Юникод", кодировка выбиралась исходя из предпочтений автора документа. По этой причине нередко, чтобы прочитать один документ, нужно было использовать разные таблицы. Иногда это приходилось делать по несколько раз, что существенно усложняло жизнь обычному пользователю. Как уже было сказано, решение этой проблемы в 1991 году было предложено некоммерческой организацией Unicode Inc., предложившей новый тип кодирования символов. Он был призван объединить морально устаревшие и разнообразные стандарты. "Юникод" — кодировка, которая озволила добиться немыслимого на тот момент: создать инструмент, поддерживающий огромное количество символов. Результат превзошел многие ожидания – появились документы, одновременно содержащие как английский, так и русский текст, латынь и математические выражения.

Но созданию единой кодировки предшествовала необходимость разрешения ряда проблем, которые возникли из-за огромного разнообразия стандартов, уже существовавших на тот момент. Самые распространённые из них:

  • эльфийские письмена, или «кракозябры»;
  • ограниченность набора символов;
  • проблема преобразования кодировок;
  • дублирование шрифтов.

Небольшой исторический экскурс

Представьте, что на дворе 80-е. Компьютерная техника еще не так распространена и имеет вид, отличный от сегодняшнего. В то время каждая ОС по-своему уникальна и доработана каждым энтузиастом под конкретные нужды. Необходимость обмена информацией превращается в дополнительную доработку всего на свете. Попытка прочитать документ, созданный под другой ОС, зачастую выводит на экран непонятный набор символов, и начинаются игры с кодировкой. Не всегда получается сделать это быстро, и порой необходимый документ удаётся открыть через полгода, а то и позже. Люди, которые часто обмениваются информацией, создают для себя таблицы преобразования. И вот работа над ними выявляет интересную деталь: создавать их нужно по двум направлениям: «из моей в твою» и обратно. Сделать банальную инверсию вычислений машина не может, для нее в правом столбце исходник, а в левом — результат, но никак не наоборот. Если появлялась необходимость использовать какие-либо специальные символы в документе, их необходимо было сначала добавить, а потом еще и объяснить партнеру, что ему нужно сделать, чтобы эти символы не превратились в «кракозябры». И не будем забывать, что под каждую кодировку приходилось разрабатывать или внедрять собственные шрифты, что приводило к созданию огромного количества дублей в ОС.

Представьте еще, что на странице шрифтов вы увидите 10 штук идентичных Times New Roman с маленькими пометками: для UTF-8, UTF-16, ANSI, UCS-2. Теперь вы понимаете, что разработка универсального стандарта была настоятельной необходимостью?

«Отцы-создатели»

Истоки создания Unicode следует искать в 1987 году, когда Джо Беккер из Xerox вместе с Ли Коллинзом и Марком Дэвисом из компании Apple начали исследования в сфере практического создания универсального набора символов. В августе 1988 года Джо Беккер опубликовал проект предложения по созданию 16-битной международной многоязычной системы кодирования.

Через несколько месяцев рабочая группа Unicode была расширена за счет включения Кена Уистлера и Майка Кернегана из RLG, Гленн Райт из Sun Microsystems и нескольких других специалистов, что позволило завершить работы по предварительному формированию единого стандарта кодирования.

Общее описание

В основе Unicode лежит понятие символа. Под этим определением понимается абстрактное явление, существующее в конкретном виде письменности и реализуемое через графемы (свои «портреты»). Каждый символ задается в "Юникоде" уникальным кодом, принадлежащим конкретному блоку стандарта. Например, графема B есть и в английском, и в русском алфавитах, но в Unicode ей соответствуют 2 разных символа. К ним применяется преобразование в строчную букву, т. е. каждый из них описывается ключом базы данных, набором свойств и полным названием.

Преимущества Unicode

От остальных современников кодировка "Юникод" отличалась огромным запасом знаков для «шифрования» символов. Дело в том, что его предшественники имели 8 бит, то есть поддерживали 28 символов, а вот новая разработка имела уже 216 символов, что стало гигантским шагом вперед. Это позволило закодировать практически все существующие и распространённые алфавиты.

С появлением "Юникода" отпала надобность использовать таблицы преобразования: как единый стандарт он просто сводил на нет их необходимость. Точно так же канули в Лету и «кракозябры» — единый стандарт сделал их невозможными, равно как и исключил необходимость создания дублей шрифтов.

Читайте также:  Установка форк плеера на телевизор lg

Развитие Unicode

Конечно, прогресс не стоит на месте, и с момента первой презентации минуло уже 25 лет. Однако кодировка "Юникод" упрямо удерживает свои позиции в мире. Во многом это стало возможным благодаря тому, что он стал легко внедряемым и получил распространение, будучи признанным разработчикам проприетарного (платного) и открытого ПО.

При этом не стоит полагать, что сегодня нам доступна та же кодировка "Юникод", что и четверть века назад. На данный момент ее версия сменилась на 5.х.х, а количество кодируемых символов возросло до 231. От возможности использовать больший запас знаков отказались, чтобы всё еще сохранить поддержку для Unicode-16 (кодировки, где максимальное их количество ограничивалось цифрой 216). С момента своего появления и до версии 2.0.0 "Юникод-стандарт" увеличил количество символов, которые в него входили, практически в 2 раза. Рост возможностей продолжался и в последующие годы. К версии 4.0.0 уже появилась необходимость увеличить сам стандарт, что и было сделано. В результате "Юникод" обрел тот вид, в котором мы его знаем сегодня.

Что еще есть в Unicode?

Помимо огромного, постоянно пополняющегося количества символов, "Юникод"-кодирование текстовой информации имеет еще одну полезную черту. Речь идет о так называемой нормализации. Вместо того чтобы пролистывать весь документ символ за символом и подставлять соответствующие значки из таблицы соответствия, используется один из существующих алгоритмов нормализации. О чем речь?

Вместо того чтобы тратить ресурсы вычислительной машины на регулярную проверку одного и того же символа, который может быть схожим в разных алфавитах, используется специальный алгоритм. Он позволяет вынести схожие символы отдельной графой таблицы подстановки и обращаться уже к ним, а не раз за разом перепроверять все данные.

Таких алгоритмов разработано и внедрено четыре. В каждом из них преобразование происходит по строго определенному принципу, отличающемуся от других, поэтому назвать какой-то один из них наиболее эффективным не представляется возможным. Каждый разрабатывался для определенных нужд, был внедрён и успешно используется.

Распространение стандарта

За 25 лет своей истории кодировка "Юникод" получила, вероятно, наибольшее распространение в мире. Под этот стандарт подгоняются также программы и web-страницы. О широте применения может говорить тот факт, что Unicode сегодня используют более 60 % интернет-ресурсов.

Теперь вам известно, когда появился стандарт "Юникод". Что это такое, вы также знаете и сможете оценить все значение изобретения, сделанного группой специалистов Unicode Inc. более 25 лет назад.

Любые числа (в определенных пределах) в памяти компьютера кодируются числами двоичной системы счисления. Для этого существуют простые и понятные правила перевода. Однако на сегодняшний день компьютер используется куда шире, чем в роли исполнителя трудоемких вычислений. Например, в памяти ЭВМ хранятся текстовая и мультимедийная информация. Поэтому возникает первый вопрос:

Как в памяти компьютера хранятся символы (буквы)?

Каждая буква принадлежит определенному алфавиту, в котором символы следуют друг за другом и, следовательно, могут быть пронумерованы последовательными целыми числами. Каждой букве можно сопоставить целое положительное число и назвать его кодом символа. Именно этот код будет храниться в памяти компьютера, а при выводе на экран или бумагу «преобразовываться» в соответствующий ему символ. Чтобы отличить представление чисел от представления символов в памяти компьютера, приходится также хранить информацию о том, какие именно данные закодированы в конкретной области памяти.

Соответствие букв определенного алфавита с числами-кодами формирует так называемую таблицу кодирования. Другими словами, каждый символ конкретного алфавита имеет свой числовой код в соответствии с определенной таблицей кодирования.

Однако алфавитов в мире очень много (английский, русский, китайский и др.). Поэтому следующий вопрос:

Как закодировать все используемые на компьютере алфавиты?

Для ответа на этот вопрос пойдем историческим путем.

В 60-х годах XX века в американском национальном институте стандартизации (ANSI) была разработана таблица кодирования символов, которая впоследствии была использована во всех операционных системах. Эта таблица называется ASCII (American Standard Code for Information Interchange – американский стандартный код для обмена информацией). Чуть позже появилась расширенная версия ASCII.

В соответствие с таблицей кодирования ASCII для представления одного символа выделяется 1 байт (8 бит). Набор из 8 ячеек может принять 2 8 = 256 различных значений. Первые 128 значений (от 0 до 127) постоянны и формируют так называемую основную часть таблицы, куда входят десятичные цифры, буквы латинского алфавита (заглавные и строчные), знаки препинания (точка, запятая, скобки и др.), а также пробел и различные служебные символы (табуляция, перевод строки и др.). Значения от 128 до 255 формируют дополнительную часть таблицы, где принято кодировать символы национальных алфавитов.

Читайте также:  Установить квоту на папку

Поскольку национальных алфавитов огромное множество, то расширенные ASCII-таблицы существуют во множестве вариантов. Даже для русского языка существуют несколько таблиц кодирования (распространены Windows-1251 и Koi8-r). Все это создает дополнительные трудности. Например, мы отправляем письмо, написанное в одной кодировке, а получатель пытается прочитать ее в другой. В результате видит кракозябры. Поэтому читающему требуется применить для текста другую таблицу кодирования.

Есть и другая проблема. В алфавитах некоторых языков слишком много символов и они не помещаются в отведенные им позиции с 128 до 255 однобайтовой кодировки.

Третья проблема — что делать, если в тексте используется несколько языков (например, русский, английский и французский)? Нельзя же использовать две таблицы сразу …

Чтобы решить эти проблемы одним разом была разработана кодировка Unicode.

Стандарт кодирования символов Unicode

Для решения вышеизложенных проблем в начале 90-х был разработан стандарт кодирования символов, получивший название Unicode. Данный стандарт позволяет использовать в тексте почти любые языки и символы.

В Unicode для кодирования символов предоставляется 31 бит (4 байта за вычетом одного бита). Количество возможных комбинаций дает запредельное число: 2 31 = 2 147 483 684 (т.е. более двух миллиардов). Поэтому Unicode описывает алфавиты всех известных языков, даже «мертвых» и выдуманных, включает многие математические и иные специальные символы. Однако информационная емкость 31-битового Unicode все равно остается слишком большой. Поэтому чаще используется сокращенная 16-битовая версия (2 16 = 65 536 значений), где кодируются все современные алфавиты.

В Unicode первые 128 кодов совпадают с таблицей ASCII.

Юникод (Unicode), это многоязычный, основанный на ASCII стандарт кодирования символов, а также, связанное с ним, семейство многобайтных кодировок. Если некоторые слова из предыдущего предложения вам не понятны, давайте рассмотрим их подробнее.

Что такое кодировка

Современные компьютеры всё ещё достаточно глупые и, в большинстве своём, не умеют работать ни с чем, кроме чисел. Мы рассматриваем на своих мониторах фотографии, смотрим фильмы, играем в игры. Но для компьютеров всё это лишь безликий поток нулей и единичек. Так же и текст — для компьютера это просто набор байтов. Буквы и любые другие символы представляются в машинной памяти, как числа.

Поэтому программистам при работе с текстом приходится делать подобные соглашения: «А давайте каждому символу будет соответствовать один байт. Причём, если в байте будет число 43, то будем считать, что это цифра ноль. А если число 66, то пусть это будет заглавная латинская буква B».

Подобный список всех используемых символов и соответствующих им чисел и называется кодировкой. Вы, скорее всего, уже слышали названия многих кодировок: Windows-1251, KOI-8, ну и, конечно, Unicode.

Крякозябры

Наверное, часто бывала ситуация, когда вы открываете страницу в браузере, а там вместо текста какая-то мешанина из чудных символов. Или просто сплошные вопросительные знаки. Или вы пишете любовное письмо своей девушке, а она звонит вам и говорит «что за нечитаемый бред ты мне прислал? Я обиделась».

Это всё из-за того, что в мире наплодилось слишком много разных кодировок. И текст в одной из них выглядит совершенно не так, как в другой. Дело в том, что компьютер не знает какую кодировку вы используете для текста. Для него это просто последовательность каких-то чисел.

Например, ваш текстовый редактор настроен на кодировку Windows-1251. И вы пишете «Здравствуйте, дорогая Маша!». Вы нажимаете первую букву и программа думает: «ага, русская заглавная буква Зэ — код 199». И записывает число 199 в файл. Маша получает ваше письмо, но в её почтовом клиенте стоит кодировка KOI8-R (потому что Маша любит старый Unix). А в этой кодировке числу 199 соответствует строчная буква «г». И Маша читает: «гДПЮБЯРБСИРЕ, ДНПНЦЮЪ лЮЬЮ!». Маша обиделась!

Чтобы подобного не происходило, нужно каким-то образом указывать кодировку в которой набран текст. Например, в HTML это делается с помощью тега:

ASCII

В определённый момент времени распространение получила кодировка ASCII (American Standard Code for Information Interchange). В ней определены 128 символов с кодами от 0 до 127. Сюда включён латинский алфавит, цифры и основные знаки препинания ( Основная латиница ), а также Управляющие символы .

Практически все современные кодировки, использующиеся на персональных компьютерах являются ASCII-совместимыми. То есть первые 128 символов у них кодируются одинаково, а различия начинаются с кода 128 и выше. Вышеупомянутые Windows-1251 и KOI8-r также основаны на ASCII и если бы письмо начиналось бы с «Hello, my dear Maria!», то недопонимания не возникло бы.

Читайте также:  Уточнение корня методом половинного деления

Основан на ASCII и Юникод.

Однобайтные кодировки

Одна из причин, по которой появилось такое большое количество кодировок, это то, что вначале каждая компания придумывала свои стандарты, не обращая внимания на другие. Вторая причина заключается в том, что старые кодировки были однобайтными. То есть каждому символу в тексте соответствует один байт в памяти компьютера.

Однобайтные кодировки всем хороши: они компактны, с ними легко работать (нужно достать пятый символ — просто берём пятый байт от начала). Единственная проблема: в них помещается мало символов. Ровно столько, сколько значений может принимать один байт, то есть обычно, это 256. Например, в Windows-1251 мы отдали 128 символов под ASCII, добавили 66 букв русского алфавита (строчные и заглавные), несколько знаков препинания и вот у нас уже остаётся не так много свободных позиций. Даже на псевдографику не хватает.

То есть свести в одну кодировку все возможные символы даже европейских алфавитов достаточно сложно. А уж для китайцев с их тысячами иероглифов вообще всё тоскливо. А о всяких смайликах, эмоджи и иконках самолётиков и думать нечего. Поэтому для кириллицы приходилось изобретать свою кодировку, а для греческого языка другую.

Впрочем, такая ситуация сохранялась достаточно долго. Потому что проблемы англоязычных пользователей и программистов решила ASCII, а до китайских проблем им не было дела. С ростом же глобального интернета вдруг оказалось, что в мире говорят не только на английском языке, поэтому с кодировками нужно что-то менять.

Многобайтные кодировки

Самым простым решением было взять два байта вместо одного. Плюс такого решения: теперь можно в рамках одной кодировки использовать 65 тысяч символов. Минусы тоже есть:

  • Для всех возможных символов, иероглифов и смайликов даже 65 тысяч символов мало.
  • Текстовые файлы стали занимать вдвое больше места, даже тексты на английском. Слишком расточительно.
  • Кодировки перестали быть ASCII-совместимыми и многие программы не могли с ними работать.

Стандарт Unicode

В конечном итоге всё вылилось в стандарт Юникода, который худо-бедно, но решает практически все стоявшие перед кодировками проблемы.

С одной стороны, Юникод позволяет кодировать практически неограниченное количество символов. В последнем стандарте определено более 100 000 различных символов всех современных и многих уже мёртвых языков, а также различные иконки и пиктограммы. С другой стороны, некоторые способы кодирования позволяют Юникоду оставаться ASCII-совместимыми. Что позволяет работать, как и раньше многим программам, а также американским и другим англоязычным пользователям, многие из которых появления Юникода даже не заметили. В Юникоде также собраны все символы из всех популярных стандартов кодирования, что позволяет преобразовать в него любой текст из старой кодировки.

Практически все современные программы, работающие с текстом, понимают Юникод. Более того, обычно они в нём и работают. Например, даже когда вы открываете сайт в старой доброй Windows-1251, браузер сначала внутри у себя перекодирует все тексты в Юникод, а потом отображает их. В общем, Юникод, это светлое будущее интернета и всей компьютерной индустрии.

Отличие набора символов от кодировки

Термины «кодировка», «стандарт кодирования», «набор символов» обычно используются, как синонимы, но между ними есть и тонкие различия. Важно понимать разницу между «стандартом» и, собственно, «кодировкой». Некий стандарт просто говорит, что буква «A», это число 65, а буква «B» — 66. Кодировка же отвечает за то, как эти числа представить в памяти компьютера.

В эпоху однобайтных кодировок, это различие было практически неуловимо. Число 65 — байт со значением 65 или последовательность битов 01000001 . Для многобайтных же уже возникают вопросы: сколько байтов использовать, в каком порядке, фиксированное число байтов или нет?

То есть в стандарте Юникода определено, что кириллической букве «А» соответствует абстрактное число 1040. Как представить это число в виде последовательности байтов решает уже конкретная кодировка — UTF-8, UTF-16, UTF-32.

То есть текстовый файл не может быть в кодировке «Юникод», а только в конкретной кодировке «UTF-8» или «UTF-16».

Кодировки и шрифты

Юникод, как и любая другая кодировка не описывает того, как следует отрисовывать символы. Для него число 1040, это «кириллическая заглавная буква А». А какая она, печатная, прописная, наклонная, жирная или с завитушками, это не его дело.

За изображение символа отвечают шрифты. Поэтому один и тот же символ в разных шрифтах может выглядеть по разному, а то и вообще отсутствовать.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев