À la découverte d'Unicode/Codage

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À la découverte d'Unicode
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Sommaire

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Le contexte

Les textes Unicode

Pour les développeurs

Annexes

Si chaque caractère peut être représenté à travers les point des codes définis par le répertoire Unicode, l'informatique nécessite de leur attribuer en plus d'un numéro, une représentation binaire.

Si l'on pourrait attendre à ce qu'Unicode définisse un multiplet suffisamment large pour représenter chacun des points de code Unicode, pour es raisons historiques, la réalité est toute autre.

En pratique, il est souvent nécessaire de représenter ces points de codes dans des unités définies préalablement à une époque où l'on pensait que huit ou seize bits seraient largement suffisants.

Pour être traité informatiquement, les points de code (qui définissent des caractères) doivent être représentable par une séquence de bits et/ou d'octets. Ceci est rendu possible au travers des systèmes de codages de caractère attribuant à chaque point des codes une séquence d'unité de code:

En dehors de la Chine populaire, les codages de caractère les plus utilisés sont sans doute l'UTF-8 et l'UTF-16, dont nous donnons quelques notions ci-après.

Les autres codages existant sont les suivants: UTF-7; UTF-8; CESU-8; UCS-2; UTF-16; UTF-32 (UCS-4); UTF-EBCDIC; SCSU; Punycode; GB 18030;

UTF-8[modifier | modifier le wikicode]

Le répertoire Unicode peut contenir plus d'un million de caractères, ce qui est bien trop grand pour être codé par un seul octet (limité à des valeurs entre 0 et 255). Techniquement, il s'agit de coder les caractères Unicode sous forme de séquences de un à quatre codet de un octet chacun.

Par exemple le caractère "€" (euro) est le 8365e caractère du répertoire Unicode, son index, ou point de code est donc 8364 (on commence à compter à partir de 0).

La principale caractéristique d'UTF-8 est qu'elle est rétro-compatible avec la norme ASCII, c'est-à-dire que tout caractère ASCII se code en UTF-8 sous forme d'un unique octet, identique au code ASCII. Par exemple "A" (A majuscule) a pour code ASCII 65 et se code en UTF-8 par l'octet 65. Chaque caractère dont le point de code est supérieur à 127 (caractère non ASCII) se code sur 2 à 4 octets. Le caractère "€" (euro) se code par exemple sur 3 octets : 226, 130, et 172.

Exemples[modifier | modifier le wikicode]

Exemples de codage UTF-8
Type Caractère Point de code
(hexadécimal)
Valeur scalaire Codage UTF-8
décimal binaire binaire hexadécimal
Contrôles [NUL] U+0000 0 0000000 00000000 00
[US] U+001F 31 0011111 00011111 1F
Texte [SP] U+0020 32 0100000 00100000 20
A U+0041 65 1000001 01000001 41
~ U+007E 126 1111110 01111110 7E
Contrôles [DEL] U+007F 127 1111111 01111111 7F
Texte [NBSP] U+00A0 160 00010 100000 11000010 10100000 C2 A0
é U+00E9 233 00011 101001 11000011 10101001 C3 A9
߿ U+07FF 2047 11111 111111 11011111 10111111 DF BF
U+0800 2048 0000 100000 000000 11100000 10100000 10000000 E0 A0 80
U+20AC 8 364 0010 000010 101100 11100010 10000010 10101100 E2 82 AC
U+D7FF 55 295 1101 011111 111111 11101101 10011111 10111111 ED 9F BF
Demi-codets U+D800 (néant) (codage interdit)
U+DFFF
Usage privé [] U+E000 57 344 1110 000000 000000 11101110 10000000 10000000 EE 80 80
[] U+F8FF 63 743 1111 100011 111111 11101111 10100011 10111111 EF A3 BF
Texte U+F900 63 744 1111 100100 000000 11101111 10100100 10000000 EF A4 80
U+FDCF 64 975 1111 110111 001111 11101111 10110111 10001111 EF B7 8F
Non-caractères U+FDD0 64 976 1111 110111 010000 11101111 10110111 10010000 EF B7 90
U+FDEF 65 007 1111 110111 101111 11101111 10110111 10101111 EF B7 AF

UTF-16[modifier | modifier le wikicode]

UTF-16 est un codage Unicode où chaque caractère est codé sur une suite de un ou deux mots de 16 bits.

L'UTF-16 fait maintenant partie intégrante de la norme Unicode, qui dans son chapitre 3 Conformance la définit de façon très stricte.

L'UTF-16 n'est pas l'UCS-2 qui est le codage, plus simple, de chaque caractère sur deux octets. Ces deux normes sont pourtant appelées toutes les deux Unicode, car le codage est le même tant que l'on n'utilise pas les plages U+D800 à U+DFFF (en principe réservées) et les plages après U+FFFF (peu utilisées en occident).

L'UTF-16 est en particulier utilisé dans les environnements windows. Dans ce système, les API dites unicode utilisent ce standard. Il en va de même du système NTFS.

UTF-16 est le standard de chaînes de caractères utilisé par l'UEFI[1].

Description[modifier | modifier le wikicode]

Les points de code qui peuvent être représentés doivent être dans l’intervalle de validité U+0000 à U+10FFFF, et ne doivent pas être affectés à un non-caractère. Tous les caractères possibles dans Unicode possèdent de tels points de codes.

Tout point de code qui n’est pas un non-caractère, et dont la valeur peut être codée sur un seul codet de deux octets (16 bits), c’est-à-dire tout point de code U+0000 à U+D7FF et U+E000 à U+FFFD, est stocké sur un seul mot de 16 bits (la plage de non-caractères U+D800 à U+DFFF est donc exclue, c'est-à-dire les points de code dont les 5 bits de poids fort sont 11011).

Dans les autres cas, le caractère est un point de code d’un plan supplémentaire (donc entre U+10000 et U+10FFFD et dont les 16 bits de poids faible ne doivent pas égaler 0xFFFE ou 0xFFFF) ; il est alors stocké sur 2 mots (codets) successifs de 16 bits chacun, dont les valeurs correspondent aux points de codes réservés dans les demi-zones d’indirection allouées dans le plan multilingue de base des normes Unicode et ISO/CEI 10646 :

  • le premier mot aura les 6 bits de poids fort égaux à 110110 et sera donc compris dans l’intervalle [0xD800 .. 0xDBFF] (ici en numération hexadécimale) ; ce mot contiendra dans ses 10 bits de poids faible les 10 bits de poids fort de la différence (représentée sur 20 bits) entre le point de code à stocker et le premier point de code supplémentaire U+10000 ;
  • le second mot aura les 6 bits de poids fort égaux à 110111 et sera donc compris dans l’intervalle [0xDC00 .. 0xDFFF] (ici en numération hexadécimale) ; ce mot contiendra dans ses 10 bits de poids faible les 10 bits de poids faible du point de code à stocker.

Puis suivant le format de stockage des mots de 16 bits dans un flux ordonné d’octets, deux systèmes sont possibles pour le codage final :

Principe du codage UTF-16 en big endian (on représente ici les bits)
Numéro du caractère 00000000 000uuuuu xxxxxxyy yyyyyyyy
Codage UTF-16BE
(sur 2 octets)
  xxxxxxyy yyyyyyyy
(seulement si uuuuu = 00000)
Codage UTF-16BE
(sur 4 octets)
110110ww wwxxxxxx 110111yy yyyyyyyy
avec wwww = uuuuu - 1 (si uuuuu > 00000)
Principe du codage UTF-16 en little endian (on représente ici les bits)
Numéro du caractère 00000000 000uuuuu xxxxxxyy yyyyyyyy
Codage UTF-16LE
(sur 2 octets)
  yyyyyyyy xxxxxxyy
(seulement si uuuuu = 00000)
Codage UTF-16LE
(sur 4 octets)
wwxxxxxx 110110ww yyyyyyyy 110111yy
avec wwww = uuuuu - 1 (si uuuuu > 00000)

L’indication du type de codage utilisé (ordre des octets) peut être implicite pour le protocole utilisé, ou précisé explicitement par ce protocole (en indiquant par exemple les noms réservés "UTF-16BE" ou "UTF-16LE" dans un entête de charset MIME). Si le protocole ne permet pas de spécifier l’ordre des octets, et s’il permet l’une ou l’autre des alternatives, on pourra utiliser le codage UTF-16 du point de code valide U+FEFF comme indicateur en tête du flux de données (car un changement d’ordre de ses octets à la lecture du flux conduira à un point de code U+FFFE, valide dans Unicode mais affecté à un non-caractère et donc interdit dans ce cas dans tout flux UTF-16. Ce point de code ainsi représenté (appelé marque d’ordonnancement des octets, byte order mark en anglais, abrégé BOM) ne sera codé qu’au début du flux de données, et permet de savoir comment a été codé le flux :

Modèle:1er octet Modèle:2e octet Codage effectif
0xFE 0xFF big endian
0xFF 0xFE little endian

Si l’une des deux séquences de deux octets chacune est présente en tête de flux, le type de codage en est déduit et la séquence est retirée du flux : elle ne représente aucun caractère du texte stocké dans ce flux de données. Si aucune des deux séquences ne figure en tête du flux de données, la norme Unicode spécifie que le flux doit être décodé en big endian (UTF-16BE).

Références[modifier | modifier le wikicode]

  1. http://x86asm.net/articles/uefi-programming-first-steps/