INFORMATIK · Daten & Codierung

Text
codieren

Wie wird aus einem «A» eine Folge von 0 und 1?

01001000 01100001 01101100 01101100 01101111

01 · Das Problem

Ein Computer kennt nur 0 und 1

Zahlen haben wir schon zu Bits gemacht. Aber ein Text besteht aus Buchstaben, Satzzeichen, Umlauten, Emojis … Wie wird daraus eine Folge von Nullen und Einsen?

Die Antwort: Wir brauchen eine Vereinbarung, welches Zeichen zu welcher Zahl – und damit zu welchen Bits – gehört.

02 · Vorbild Brailleschrift

Punkte: gehoben oder flach

Die Brailleschrift codiert jeden Buchstaben mit 6 Punkten, die je gehoben oder flach sind – wieder nur zwei Zustände. Klick die Punkte oder wähle einen Buchstaben.

—
kein Buchstabe

6 Punkte, je 2 Zustände: 2⁶ = 64 mögliche Muster – genug für Buchstaben, Zahlen und Satzzeichen.

03 · Die Idee

Eine Tabelle: Zeichen → Zahl → Bits

Alle einigen sich auf dieselbe Zuordnung. Welches Zeichen bekommt welche Zahl? Die Zahl schreiben wir binär – fertig sind die Bits.

A→ 65→ 01000001

Genau dieses Prinzip steckt hinter jeder Textcodierung. Der Unterschied liegt nur darin, wie gross die Tabelle ist.

04 · ASCII (1963)

ASCII – die erste grosse Tabelle

7 Bit pro Zeichen → 2⁷ = 128 Zeichen. Genug für das lateinische Alphabet, Ziffern und Satzzeichen.

A → 65
01000001
a → 97
01100001
0 → 48
00110000
␣ → 32
00100000

05 · Das Problem mit ASCII

128 Zeichen sind viel zu wenig

Kein ä, ö, ü, kein é, kein Chinesisch, kein Emoji. Jede Sprachregion baute eigene Tabellen – ein Text aus Japan wurde in Europa zu Kauderwelsch.

Es braucht eine Tabelle für die ganze Welt.

06 · Unicode (1991)

Unicode: eine Nummer für jedes Zeichen

Eine riesige Tabelle mit über 150'000 Zeichen aus allen Sprachen der Welt – jedes mit einer eindeutigen Nummer, oft hexadezimal geschrieben (z.B. U+00E4 für «ä»).

Genial: Die ersten 128 Nummern sind identisch mit ASCII. Alte Texte funktionieren dadurch weiter.

07 · UTF-8

Von der Nummer zu den Bits

UTF-8 übersetzt jede Unicode-Nummer in 1 bis 4 Byte. Der Trick: Die Anzahl führender 1er im ersten Byte verrät, wie viele Bytes das Zeichen hat. Klick ein Zeichen:

Markierungs-Bits  ·  Nutz-Bits (die eigentliche Zeichen-Information)

08 · Zusammengefasst

Braille → ASCII → Unicode → UTF-8

Braille
Zeigt: zwei Zustände genügen.
ASCII
Erste Tabelle, 128 Zeichen.
Unicode
Eine Nummer für jedes Zeichen der Welt.
UTF-8
Übersetzt die Nummer sparsam in Bytes.
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