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Unicode(统一码)

时间:2008-06-07 05:20:29| 标准|浏览:102|作者:fontke
导语在计算机科学领域中,Unicode(统一码、万国码、单一码、标准万国码)是业界的一种标准,它可以使电脑得以呈现世界上数十种文字的系统。Unicode 是基于通用字符集(Universal Character Set)的标准来发展,并且同时也以书本的形

在计算机科学领域中,Unicode(统一码、万国码、单一码、标准万国码)是业界的一种标准,它可以使电脑得以呈现世界上数十种文字的系统。Unicode 是基于通用字符集(Universal Character Set)的标准来发展,并且同时也以书本的形式(The Unicode Standard,目前第五版由Addison-Wesley Professional出版,ISBN-10: 0321480910)对外发表。Unicode 包含了超过十万个字符(在西元 2005 年, Unicode 的第十万个字符被采纳且认可成为标准之一)、一组可用以作为视觉参考的代码图表、一套编码方法与一组标准字符编码、一套包含了上标字、下标字等字符特性的列举等。

Unicode 组织(The Unicode Consortium)是由一个非营利性的机构所运作,并主导 Unicode 的后续发展,其目标在于:将既有的字符编码方案,以 Unicode 编码方案来加以取代,特别是既有的方案在多语环境下,皆仅有有限的空间以及不相容的问题。

 

图:Unicode组织LOGO

Unicode 在字符集认可的成功,使其得以在电脑软件的国际化与本地化领域中,广泛且具优势的被采用。这标准已在近年来的多种新科技当中被加以采用,包含了可扩展置标语言(XML)、Java编程语言、以及最新的操作系统中。

起源与发展

Unicode 是由于传统的字符编码方式的局限性而产生的,例如 ISO 8859 所定义的字符虽然在不同的国家中广泛地使用,可是在不同国家间却经常出现不相容的情况。很多传统的编码方式都具有一个共通的问题,即其容许电脑进行双语环境式的处理(通常使用拉丁字母以及其本地语言),但却无法同时支援多语言环境式的处理(指可同时处理混合多种语言的情况)。

Unicode 试图将字位(字素,graphemes)与类字位字符加以认定与编码,而非以不同的字形(glyphs)来加以区分。然而在汉字的个案来看,这样方式有时会引起一字多形的认定争议(详见中日韩统一表意文字主题)。

在文字处理方面, Unicode 的功用是为每一个字符提供一个唯一的代码(即一组数字),而不是一种字形。换句话说, Unicode 是将字符以一种抽象的方式来呈现,而将视觉上的演绎工作(例如字体大小、外观形状、字体形态、文体等)留给其他软件来处理,例如网页浏览器或是文字处理器。

为了使 Unicode 与已存在和广泛使用的旧有编码互相兼容,尤其是差不多所有电脑系统都支援的基本拉丁字母部分,所以 Unicode 的首 256 字符仍旧保留给 ISO 8859-1 所定义的字符,使既有的西欧语系文字的转换不需特别考量;另方面因相同的原因,Unicode 把大量相同的字符重复编到不同的字符码中去,使得旧有纷杂的编码方式得以和 Unicode 编码间互相直接转换,而不会遗失任何资讯。举例来说,全角格式区段包含了主要的拉丁字母的全角格式,在中文、日文、以及韩文字形当中,这些字符以全角的方式来呈现,而不以常见的半角形式显示,这对竖排文字和等宽排列文字有重要作用。

在表达一个 Unicode 的字符时,通常会用“U+”然后紧接着一组十六进制的数字来表示这一个字符。在基本多文种平面(Basic Multilingual Plane,简称 BMP)里的所有字符,只要使用四位十六进制数(例如 U+4AE0,共支持六万多个字符)来表示,但在 BMP 以外的字符则需要使用五位或六位十六进制数了。旧版的 Unicode 标准使用相近的标记方法,但却有些微的差异,例如在 Unicode 3.0 里使用“U-”然后紧接着八位数,而“U+”则必须随后紧接着四位数,以表示仅限于代表一个字符单位(code unit),而非字符(code point)。

标准

位于美国加州的 Unicode 组织允许任何愿意支付会员费用的公司或是个人加入,其成员包含了主要的电脑软硬件厂商,例如奥多比系统(Adobe Systems)、苹果公司(Apple)、惠普(HP)、IBM、微软(Microsoft)、全录(Xerox)等。

Unicode 组织在 1991 年首次发布了 The Unicode Standard(ISBN 0-321-18578-1)。 Unicode 的开发结合了国际标准化组织(International Organization for Standardization,简称 ISO )所制定的ISO/IEC 10646,即通用字符集(Universal Character Set,简称 UCS )。Unicode 与 ISO/IEC 10646 在编码的运作原理相同,但 The Unicode Standard 包含了更详尽的实现资讯、涵盖了更细节的主题,诸如字符编码(bitwise encoding)、校对以及呈现等。 The Unicode Standard 也列举了诸多的字符特性,包含了那些必须支援双方向呈现的文字(由左至右或由右至左的文字呈现方向,例如阿拉伯文是由右至左)。 Unicode 与 ISO/IEC 10646 两个标准在术语上的使用有些微的不同。

在西元 2005 年, Unicode 的第十万个字符被输入成为标准之一,其为马来亚拉姆语(Malayalam,印度西南部沿海居民的语言)的 Praslesham(പ്രശ്ലേഷം)。

Unicode 截至目前为止历次的版次与发布时间如下:

Unicode 1.0:1991年十月
Unicode 1.0.1:1992年六月
Unicode 1.1:1993年六月
Unicode 2.0:1996年七月
Unicode 2.1:1998年五月
Unicode 2.1.2:1998年五月
Unicode 3.0:1999年九月;涵盖了来自ISO 10646-1的十六位元通用字符集(UCS)基本多文种平面(Basic Multilingual Plane)
Unicode 3.1:2001年三月;新增从ISO 10646-2定义的辅助平面(Supplementary Planes)
Unicode 3.2:2002年三月
Unicode 4.0:2003年四月
Unicode 4.0.1:2004年三月
Unicode 4.1:2005年三月
Unicode 5.0:2006年七月
Unicode 5.1:2008年四月
Unicode 5.2:2009年十月

Unicode 的编码方式

Unicode 的编码方式与 ISO 10646 的通用字符集(Universal Character Set,UCS)概念相对应,目前实际应用的 Unicode 版本对应于 UCS-2,使用16位的编码空间。也就是每个字符占用2个字节。这样理论上一共最多可以表示 216 即 65536 个字符。基本满足各种语言的使用。实际上目前版本的 Unicode 尚未填充满这16位编码,保留了大量空间作为特殊使用或将来扩展。

上述16位 Unicode 字符构成基本多文种平面(Basic Multilingual Plane, 简称 BMP)。最新(但未实际广泛使用)的 Unicode 版本定义了16个辅助平面,两者合起来至少需要占据21位的编码空间,比3字节略少。但事实上辅助平面字符仍然占用4字节编码空间,与 UCS-4 保持一致。未来版本会扩充到 ISO 10646-1 实现级别3,即涵盖 UCS-4 的所有字符。UCS-4 是一个更大的尚未填充完全的31位字符集,加上恒为0的首位,共需占据32位,即4字节。理论上最多能表示 231 个字符,完全可以涵盖一切语言所用的符号。

BMP 字符的 Unicode 编码表示为 U+hhhh,其中每个 h 代表一个十六进制数位。与 UCS-2 编码完全相同。对应的4字节 UCS-4 编码后两个字节一致,前两个字节的所有位均为0。

关于 Unicode 和 ISO 10646 及 UCS 的详细关系 ,请参看通用字符集。

Unicode 的实现方式

Unicode 的实现方式不同于编码方式。一个字符的 Unicode 编码是确定的。但是在实际传输过程中,由于不同系统平台的设计不一定一致,以及出于节省空间的目的,对 Unicode 编码的实现方式有所不同。Unicode 的实现方式称为Unicode转换格式(Unicode Translation Format,简称为 UTF)。

例如,如果一个仅包含基本7位ASCII字符的 Unicode 文件,如果每个字符都使用2字节的原 Unicode 编码传输,其第一字节的8位始终为0。这就造成了比较大的浪费。对于这种情况,可以使用 UTF-8 编码,这是一种变长编码,它将基本7位ASCII字符仍用7位编码表示,占用一个字节(首位补0)。而遇到与其他 Unicode 字符混合的情况,将按一定算法转换,每个字符使用1-3个字节编码,并利用首位为0或1进行识别。这样对以7位ASCII字符为主的西文文档就大大节省了编码长度(具体方案参见UTF-8)。类似的,对未来会出现的需要4个字节的辅助平面字符和其他 UCS-4 扩充字符,2字节编码的 UTF-16 也需要通过一定的算法进行转换。

再如,如果直接使用与 Unicode 编码一致(仅限于 BMP 字符)的 UTF-16 编码,由于每个字符占用了两个字节,在Macintosh机和PC机上,对字节顺序的理解是不一致的。这时同一字节流可能会被解释为不同内容,如编码为 U+594E 的字符“奎”同编码为 U+4E59 的“乙”就可能发生混淆。于是在 UTF-16 编码实现方式中使用了大尾序(big-endian)、小尾序(little-endian)的概念,以及BOM(Byte Order Mark)解决方案。(具体方案参见UTF-16)

此外 Unicode 的实现方式还包括 UTF-7、Punycode、CESU-8、SCSU、UTF-32等,这些实现方式有些仅在一定的国家和地区使用,有些则属于未来的规划方式。目前通用的实现方式是 UTF-16小尾序(BOM)、UTF-16大尾序(BOM)和 UTF-8。在微软公司Windows XP操作系统附带的记事本中,“另存为”对话框可以选择的四种编码方式除去非 Unicode 编码的 ANSI 外,其余三种“Unicode”、“Unicode big endian”和“UTF-8”即分别对应这三种实现方式。

目前辅助平面的工作主要集中在第二和第三平面的中日韩统一表意文字中,因此包括GBK、GB18030、Big5等简体中文、繁体中文、日文、韩文以及越南喃字的各种编码与 Unicode 的协调性被重点关注。考虑到 Unicode 最终要涵盖所有的字符,从某种意义而言,这些编码方式也可视作 Unicode 的出现于其之前的既成事实的实现方式,如同ASCII及其扩展Latin-1一样,后两者的字符在16位 Unicode 编码空间中的编码第一字节各位全为0,第二字节编码与原编码完全一致。但上述东亚语言编码与 Unicode 编码的对应关系要复杂得多。

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