«Кодирование графической и звуковой информации»�

• «Чтобы дойти до цели надо идти»
• Оноре де Бальзак

​

Кодирование графической информации.��Растровое представление графической информации�

Графическая информация

может быть представлена в

аналоговой и дискретной форме

живописное полотно

цифровая фотография

Преобразование изображения из аналоговой (непрерывной) в цифровую (дискретную) форму называется

пространственной дискретизацией

Аналоговая форма

Дискретная форма

мозаика

​

сканирование

В процессе пространственной дискретизации изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты, точки - пиксели

пиксель

Пиксель – минимальный участок изображения, для которого независимым образом можно задать цвет.

В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения.

Разрешающая способность растрового изображения определяется количеством точек по горизонтали и вертикали на единицу длины изображения.

Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность, а значит, выше качество изображения.

Величина разрешающей способности выражается в dpi

(dot per inch – точек на дюйм), т.е. количество точек в полоске изображения длиной один дюйм (1 дюйм=2,54 см.)

В процессе дискретизации используются различные палитры цветов (наборы цветов, которые могут принять точки изображения).

Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета.

Количество цветов N в палитре и количество информации i, необходимое для кодирования цвета каждой точки, могут быть вычислены по формуле: N=2

i

Пример:

Для кодирования черно-белого изображения (без градации серого) используются всего два цвета – черный и белый. По формуле N=2 можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать цвет каждой точки:

I

2=2

i

2=2

i

i = 1 бит

Для кодирования одной точки черно-белого изображения

достаточно 1 бита.

Зная глубину цвета, можно вычислить количество цветов в палитре.

8

16

24

Глубина цвета и количество цветов в палитре

1. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого цвета размером 10х10 пикселей. Каков информационный объем этого файла?

Задачи:

Решение: 16 = 2 ; 10*10*4 = 400 бит

2. 256-цветный рисунок содержит 120 байт информации. Из скольких точек он состоит?

Решение:

120 байт = 120*8 бит; 256 = 2 (8 бит – 1 точка).

120*8/8 = 120

8

4

• Ответ: 65536 цветов

​

Задание 4

Определите количество цветов в палитре при глубине цвета 16 бит.

​

​

​

​

​

​

Задание 5

Цветное (с палитрой из 256 цветов) растровое графическое изображение

имеет размер 10х10 точек.

Какой объем памяти в байтах займет это изображение?

​

​

​

​

Ответ: 100 байт

Растровые изображения на экране монитора

Качество изображения на экране монитора зависит от величины

пространственного разрешения и глубины цвета.

определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке

(800*600

1024*768

1400*1050 и выше)

​

характеризует количество цветов, которое могут принимать точки изображения

(измеряется в битах)

Формирование растрового изображения на экране монитора

1 2 3 4 ………………………………….. 800

2

3

​

​

​

​

600

….……….

Всего

480 000 точек

Объем видеопамяти.

​

​

Информационный объем требуемой видеопамяти можно рассчитать по формуле:�I_n = i× X×Y,

​

где In - информационный объем видеопамяти в битах;

�X × У - количество точек изображения

(X - количество точек по горизонтали, Y - по вертикали);

�i - глубина цвета в битах на точку.

​

Задачи:

1. Рассчитайте объём памяти, необходимый для кодирования

рисунка, построенного при графическом разрешении�монитора�800х600 с палитрой 32 цвета.

2. Какой объем видеопамяти необходим для хранения четырех � страниц изображения при условии, что разрешающая � способность дисплея 640х480 точек с палитрой 32 цвета?

Решение:

32 = 2⁵

800*600*5 бит = 2400000 бит : 8 : 1024 = 293 Кбайт

Решение:

640*480*5*4 = 6144000 бит : 8 : 1024 = 750 Кбайт

Цветопередача

Цветное изображение на экране получается путем смешивания трех базовых цветов: красного, синего и зеленого. Цветные дисплеи, использующие такой принцип называются RGB -мониторами

​

​

Схема цветообразования

Если все три составляющих имеют одинаковую интенсивность (яркость), то из их сочетаний можно получить 8 различных цветов (2³)

При печати на бумаге используется несколько иная цветовая модель: если монитор испускал свет, оттенок получался в результате сложения цветов, то краски - поглощают свет, цвета вычитаются. Поэтому в качестве основных используют голубую, сиреневую и желтую краски (CMY).

Кроме того, из-за неидеальности красителей, к ним обычно добавляют четвертую – черную.

​

Для хранения информации о каждой краске и в этом случае чаще всего используется 1 байт.

​

​

Кодирование звуковой информации

Способы хранения звука

Звукозапись – процесс сохранения информации о параметрах звуковых волн

Способы хранения

Звук – это волна с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой

Чем больше амплитуда, тем громче звук�Чем больше частота, тем больше тон

Для измерения громкости звука применяется специальная единица "децибел" (дбл)

Некоторые значения уровней шума

Кодирование звуковой информации

С начала 90-х годов персональные

компьютеры получили возможность

работать со звуковой информацией.

Каждый компьютер, имеющий звуковую

плату, микрофон и колонки, может

записывать, сохранять и воспроизводить

звуковую информацию.

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации.

Дискретизация - это преобразование непрерывных сигналов в набор дискретных значений, каждому из которых присваивается определенный код.   

Аналоговый сигнал

Дискретный сигнал

Характеристика цифрового звука:��1. Частота�2. Глубина

Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду

Частота дискретизации

• Количество измерений уровней сигнала за 1 секунду.
• Измеряется в Герцах.
• 1 измерение в секунду – 1 Гц
• 1000 измерений в секунду – 1кГц
• Изменяется в диапазоне от 8кГц до 48 кГц

Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее "лесенка" цифрового звукового сигнала повторяет кривую диалогового сигнала

Глубина (разрядность)�кодирования звука - это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.

Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитать по формуле N = 2^I. Пусть глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда количество уровней громкости звука равно:�N = 2^I = 2¹⁶ = 65 536.

Режимы

Самое низкое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству телефонной связи, получается при частоте дискретизации 8000 раз в секунду, глубине дискретизации 8 битов и записи одной звуковой дорожки (режим "моно"). ��Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48 000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек (режим "стерео").

Объем файла (бит) = �частота (Гц) *�глубина (бит) * �время (сек) * �режим (моно = 1, стерео = 2)

Задача ��Определить информационный объем стерео аудио файла длительностью звучания 1 секунда при высоком качестве звука(16 битов, 48 кГц).

Запись условия

T=1 сек

I=16 бит

D= 48 кГц

Стерео - ×2

V=?

​

Решение

V= T ×I × H × 2

V=1 ×16 × 48 000 × 2=

1536000 бит/8 =192000 байт/1024 = 187,5 Кбайт

​

Задача

Если глубина кодирования звука составляет 16 битов рассчитайте количество уровней громкости звука

​

N = 2^I

�N = 2^I = 2¹⁶ = 65 536.

��Задача �Определить информационный объем цифрового аудио файла длительностью звучания которого составляет 10 секунда при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 битов.�

Запись условия

T=10 сек

i=8 бит

D= 22,05 кГц

Моно- ×1

V=?

​

​

Решение

V= T ×I × H × 2

V=10 ×8 × 22 050 × 1=

10 × 8 × 22 050 бит/8 = 220500 байт/1024 = 215,332/1024 Кбайт = 0,21 Мбайт

​

Домашнее задание

• § 6В  приложении Excel  решить задачи.
• на 1 листе - упр. 4 стр. 211
• на листе 2 - упр. 12, 15, 16, 18 стр. 213-214

​

kpolyakov.spb.ru/school/egetest/b9-1.htm