Кодирование растровых изображений

Кодовые таблицы

Кодирование чисел

Кодирование данных в ЭВМ

Для кодирования чисел используются 1, 2, 4, 8, 16 байт. Если число представляется на внутримашинном уровне, то на его хранение отводятся, по крайней мере, два байта.

При хранении чисел один бит (крайний левый) отводится под знак числа.

В вычислительной технике, с целью упрощения выполнения арифметических операций, применяют специальные коды (прямой, обратный и дополнительный). За счет этого облегчается определение знака результата вычисления арифметической операции, а операция вычитания чисел сводится к арифметическому сложению. Положительные числа хранятся в прямом коде, а отрицательные числа в дополнительном.

Прямой двоичный код – это такое представление двоичного числа, при котором знак плюс кодируется нулем в старшем разряде числа, а знак минус - единицей. При этом знаковый разряд называется знаковым.

Например, числа +5₁₀ и ‑5₁₀, представленные в прямом четырехразрядном коде, выглядят так: +5₁₀ = 0.101₂; ‑5₁₀ = 1.101₂. Здесь точка условно отделяет знаковые разряды.

Обратный код для отрицательных чисел получается из прямого кода с помощью инверсии, при которой единицы незнаковых разрядов заменяются нулями, а нули заменяются единицами. Например, ‑5₁₀ число в обратном коде выглядит так ‑5₁₀ = 1.010₂.

Дополнительный код для отрицательных чисел получается из обратного кода добавлением единицы к младшему разряду кода. Например, число ‑5₁₀ в обратном коде выглядит так 1.011₂.

Для положительных чисел прямой, обратный и дополнительный коды совпадают.

Для дробных чисел используется формат хранения с плавающей точкой. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму.

N=m*q^p,

где m(<1) – мантисса числа;

q – основание системы счисления;

p – порядок числа.

Пусть дано число в десятичной системе счисления 12,375. Преобразуем его в нормальную форму: 12,375 = 0,12375*10².

Пусть дано число в двоичной системе счисления 1100, 011. Преобразуем его в нормальную форму: 1100,011 = 0,1100011*2¹⁰⁰.

При хранении дробных чисел часть битов отводится для мантиссы числа, часть – для хранения порядка числа, а в крайнем левом бите хранится знак.

Мантисса числа выражается в прямом коде, как для положительных, так и для отрицательных чисел. Различие проявляется только в значении знакового разряда.

При вводе информации каждый символ (буквы, цифры, знаки пунктуации и др.) кодируются определенной последовательностью двоичных цифр в соответствии с международными стандартами кодирования, которые называются таблицами кодирования.

Наиболее широкое распространение имеет кодовая таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange). В первой части таблицы (коды 0-127) содержаться коды латинских букв, цифр, знаков препинания и управляющих символов. Вторая часть таблицы (коды 128-255) предназначена для размещения символов национального алфавита. В разных странах, в разных операционных системах могут использоваться различные варианты второй половины кодовой таблицы, их называют расширениями ASCII.

Система кодировки Unicode предназначена для поддержки символов национального алфавита. Набор знаков в кодировке Unicode имеет несколько форм представления. В большинстве случаев используется двухбайтная кодировка, что позволяет закодировать 65536 символов.

Растровое изображение формируется из множества отдельных точек (пикселей). Каждая точка характеризуется положением и цветом.

Глубина цвета – это число разрядов, отводимых для кодирования цвета каждой точки, т.е. количество битов на один пиксель. Глубина цвета измеряется в битах.

Черно-белые штриховые изображения кодируются одним битом. Для кодирования 256 полутонов оттенков серого цвета требуется 1 байт – этот формат кодирования черно-белых изображений является в настоящее время общепринятым.

Для кодировки растра цветного изображения используются различные стандарты кодировки:

Стандарт 256 цветов (1 байт) позволяет кодировать 256 оттенков цвета.

Стандарт High Color (2 байта) позволяет кодировать до 65 тыс. цветовых оттенков.

Стандарт True Color (3 байта) позволяет кодировать 16,7 млн. различных цветов. Этот формат в своей основе имеет три основных цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, B). Каждый цвет имеет 256 оттенков и кодируется 1 байтом. В результате смешения трех основных цветов получается 16,7 млн. оттенков. Такая система кодирования называется RGB по первым буквам названий основных цветов.