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@@ -0,0 +1,283 @@
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# Représentation d'un texte en machine
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## Attendus
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| Contenus | Capacités attendues |
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| :--: | :-- |
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| Représentation d’un texte en machine.<br />Exemples des encodages ASCII, ISO-8859-1, Unicode | Identifier l’intérêt des différents systèmes d’encodage.<br />Convertir un fichier texte dans différents formats d’encodage. |
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## Contexte
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Source : http://www.retourdemartine.free.fr/
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Prenons l'alphabet courant `A`, `B`, `C`, ... `Z` et plaçons le dans un tableau.
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<table>
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<tr>
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<td>A</td>
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<td>B</td>
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<td>C</td>
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<td>D</td>
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<td>E</td>
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<td>F</td>
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<td>G</td>
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<td>H</td>
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<td>I</td>
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<td>J</td>
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<td>K</td>
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<td>L</td>
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<td>M</td>
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<td>N</td>
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<td>O</td>
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<td>P</td>
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<td>Q</td>
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<td>R</td>
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<td>S</td>
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<td>T</td>
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<td>U</td>
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<td>V</td>
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<td>W</td>
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<td>X</td>
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<td>Y</td>
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<td>Z</td>
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</tr>
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</table>
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Regardons les indices associés à chaque lettre.
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<table>
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<tr>
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<th>0</th>
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<th>1</th>
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<th>2</th>
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<th>3</th>
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<th>4</th>
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<th>5</th>
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<th>6</th>
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<th>7</th>
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<th>8</th>
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<th>9</th>
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<th>10</th>
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<th>11</th>
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<th>12</th>
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<th>13</th>
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<th>14</th>
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<th>15</th>
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<th>16</th>
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<th>17</th>
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<th>18</th>
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<th>19</th>
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<th>20</th>
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<th>21</th>
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<th>22</th>
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<th>23</th>
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<th>24</th>
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<th>25</th>
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</tr>
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<tr>
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<td>A</td>
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<td>B</td>
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<td>C</td>
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<td>D</td>
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<td>E</td>
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<td>F</td>
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<td>G</td>
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<td>H</td>
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<td>I</td>
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<td>J</td>
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<td>K</td>
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<td>L</td>
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<td>M</td>
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<td>N</td>
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<td>O</td>
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<td>P</td>
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<td>Q</td>
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<td>R</td>
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<td>S</td>
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<td>T</td>
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<td>U</td>
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<td>V</td>
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<td>W</td>
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<td>X</td>
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<td>Y</td>
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<td>Z</td>
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</tr>
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</table>
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À un indice correspond une lettre et à une lettre est associée un et un seul indice.
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## Définition
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En généralisant à l'ensemble des caractères (`,`, `é`, `%`, ...), un caractère peut être représenté par un entier, donc avoir une représentation binaire en machine.
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___Définition___
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> L'entier associé à un caractère est appelé ___point de code___ de ce caractère (0 est le point de code de `A`. 25 le point de code de `Z`.)
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___Définition___
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> On parle ainsi d'___encodage de caractères___ : mécanisme qui gère les points de code en octets dans la mémoire de l’ordinateur, puis lit les octets à nouveau en points de code.
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Il a existé et existe plusieurs encodages.
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## Encodage ASCII
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En 1960, l'organisation internationale de normalisation (ISO) décide de créer la norme ASCII (American Standard Code for Information Interchange).
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À chaque caractère est associé un nombre binaire sur 7 bits.
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Source : Wikipédia
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Comme vous pouvez le constater dans le tableau ci-dessus, au "A" majuscule correspond le code binaire $`(1000001)_2`$ $`(65)_{10}`$ ou $`(41)_{16}`$
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___Question___
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> Combien de points de code (et donc de caractères) peuvent être représentés grâce à l'encodage ASCII ?"
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___Solution___
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> Avec 7 bits, on peut coder $`2^7`$ points de code, donc 128 caractères.
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___Travail à effectuer___
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> 1. Quel est le point de code et la représentation en binaire, du caractère `a` ?
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> 2. Comment grâce à la représentation, en binaire, peut-on savoir si une lettre est en majuscule ou minuscule ?
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___Solution___
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> 1. Le caractère `a` a pour point de code 97, soit $`(1100001)_2`$.
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> 2. Le bit de rang 5 est égal à :
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> - 1 si la lettre est en minuscule,
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> - 0 si la lettre est en majuscule.
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La norme ASCII convient bien à la langue anglaise, mais pose des problèmes dans d'autres langues, par exemple le français.
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En effet, l'ASCII ne prévoit pas d'encoder les lettres accentuées.
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## Encodage ISO-8859-1
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Cette norme reprend les mêmes principes que l'ASCII, mais les points de code associés à chaque caractère sont codés sur 8 bits.
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___Question___
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> Combien de points de code (et donc de caractères) peuvent être représentés grâce à l'encodage ISO-8859-1 ?
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___Soution____
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> Sur 8 bits, on peut représenter $`2^8`$ points de code, soit 256 caractères... 2 fois plus que l'encodage ASCII.
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Cette norme va être principalement utilisée dans les pays européens puisqu'elle permet d'encoder les caractères utilisés dans les principales langues européennes (la norme ISO-8859-1 est aussi appelée "latin1" car elle permet d'encoder les caractères de l'alphabet dit "latin").
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Problème, il existe beaucoup d'autres langues dans le monde qui n'utilisent pas l'alphabet dit "latin", par exemple le chinois ou le japonais ! D'autres normes ont donc dû voir le jour.
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Des changements de configuration sont nécessaires pour afficher un texte dans l'encodage adéquat.
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## Encodage Unicode
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Pour éviter ces problèmes, en 1991, une nouvelle norme a vu le jour : Unicode.
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Unicode a pour ambition de rassembler tous les caractères existant afin qu'une personne utilisant Unicode puisse, sans changer la configuration de son traitement de texte, à la fois lire des textes en français ou en japonais.
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Unicode est une table qui regroupe tous les caractères existant au monde. Unicode accepte plusieurs systèmes de codage : UTF-8, UTF-16, UTF-32.
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Le plus utilisé, notamment sur le Web, est UTF-8.
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### Nombre s'octets en UTF-8
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Pour encoder les caractères Unicode, UTF-8 utilise un nombre variable d'octets (jusque 4) :
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- Les caractères de numéro 0 à 127 sont codés sur un octet dont le bit de poids fort est toujours nul,
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- Les caractères de numéro supérieur à 127 sont codés sur plusieurs octets.
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- Dans ce cas, les bits de poids fort du premier octet forment une suite de 1 de longueur égale au nombre d'octets utilisés pour coder le caractère, les octets suivants ayant 10 comme bits de poids fort.
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<table>
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<caption><b>Définition du nombre d'octets utilisés</b></caption>
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<thead>
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<tr><th>Représentation binaire en UTF-8</th><th>Signification</th></tr>
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</thead>
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<tbody>
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<tr><td>0xxxxxxx</td><td>1 octet codant 1 à 7 bits</td></tr>
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<tr><td>110xxxxx 10xxxxxx</td><td>2 octets codant 8 à 11 bits</td></tr>
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<tr><td>1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx</td><td>3 octets codant 12 à 16 bits</td></tr>
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<tr><td>11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx</td><td>4 octets codant 17 à 21 bits</td></tr>
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</tbody>
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</table>
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### Méthode pour obtenir la représentation binaire en UTF-8 d'un caractère
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1. Représenter le point de code associé au caractère en binaire
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2. En fonction du nombre de bits, définir le nombre d'octets nécessaires pour une représentation en UTF-8
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3. Découper les blocs de bits en autant d'octets nécessaires.
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Exemple : le caractère `A` a pour point de code 65 dans la table Unicode.
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1. Représentation binaire de 65 : <tt>100 0001</tt>
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2. 7 bits sont nécessaires $`\rightarrow`$ 1 octet nécessaire pour le représenter en UTF-8</li>
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3. Représentation en UTF-8 : <tt><b>0</b>1000001</tt> ou $`(41)_{16}`$
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Exemple : le caractère œ a pour point de code 339 dans la table Unicode.
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1. Représentation binaire de 339 : <tt>1 0101 0011</tt>
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2. 9 bits sont nécessaires $`\rightarrow`$ 2 octets nécessaires pour le représenter en UTF-8
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3. l'octet de poids faible codant les 6 bits de poids faible, l'octet poids fort codant les 3 bits de poids forts
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4. Représentation en UTF-8 : <tt><b>110</b>0101 <b>10</b>010011</tt> ou $`(\text{C}5\,93)_{16}`$
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___Travail à effectuer___
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> 1. Quelle est la représentation binaire du caractère `b` (point de code : 98) en UTF-8 ?
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> 2. Quel est le point de code représenté par $`(\text{C}2\,80)_{16}`$ en UTF-8 ?
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___Solution___
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> 1. Le point de code 98 a comme représentatio binaire : $`(1100010)_`$
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> - 7 bits sont nécessaires ⇒ 1 octet nécessaire pour le réprésenter en UTF-8
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> - Représentation en UTF-8 : <tt><b>0</b>1100010</tt> ou $`(62)_{16}`$
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> 2. $`(\text{C}2\,80)_{16} = (11000010\,10000000)_{16}`$
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Le point de code est représenté par les bits <tt>110<b>00010</b> 10<b>000000</b></tt>. Soit $`(10000000)_2 = (128)_{10}`$
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<table>
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<caption><b>Exemples de codage UTF-8</b></caption>
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<thead>
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<tr>
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<th>Point de code</th>
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<th>Caractère</th>
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||||
<th>Représentation binaire UTF-8</th>
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</tr>
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||||
</thead>
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||||
<tbody>
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||||
<tr>
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||||
<td>66</td>
|
||||
<td>B</td>
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||||
<td><tt><b>0</b>1000010</tt></td>
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||||
</tr>
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||||
<tr>
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||||
<td>233</td>
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||||
<td>é</td>
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||||
<td><tt><b>110</b>00011 <b>10</b>101001</tt></td>
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</tr>
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||||
<tr>
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||||
<td>8364</td>
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||||
<td>€</td>
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||||
<td><tt><b>1110</b>0010 <b>10</b>000010 <b>10</b>101100</tt></td>
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||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>119070</td>
|
||||
<td>𝄞</td>
|
||||
<td><tt><b>11110</b>000 <b>10</b>011101 <b>10</b>000100 <b>10</b>011110</tt></td>
|
||||
</tr>
|
||||
</tbody>
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</table>
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___Observation___
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Dans toute chaîne de caractères UTF-8, on remarque que :
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- tout octet de bit de poids fort nul code un caractère ASCII sur un octet,
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- tout octet de bits de poids fort valant <tt><b>11</b></tt> est le premier octet d'un caractère codé sur plusieurs octets,
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- tout octet de bits de poids fort valant <tt><b>10</b></tt> est à l'intérieur d'un caractère codé sur plusieurs octets.
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