Кодирование графической и звуковой информации

Кодирование графической и звуковой информации в компьютере

Подготовил преподаватель А.Б. Бурдин

Кодирование изображения

По некоторым оценкам, около 90% информации из внешнего мира человек воспринимает зрительным путем.

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами:

РАСТРОВОЕ ВЕКТОРНОЕ

Для каждого типа изображений используется свой способ кодирования.

Записать в тест

Кодирование изображения

Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов (точка, отрезок, эллипс…).

Каждый примитив описывается математическими уравнениями .

Построение векторного изображения называется векторизацией .

Достоинство векторной графики в том, что описание является простым и занимает небольшой объем памяти по отношению к растровой .

Кодирование изображения

Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов (точка, отрезок, эллипс…).

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов.

Цвет точки на экране цветного монитора формируется из сигналов: красного, зеленого, синего и яркости.

Кодирование изображения

Пространственная дискретизация – разбиение изображения на маленькие фрагменты (пиксели, точки).

Записатьв тест

Кодирование изображения

Пиксель – точечный (дискретный) элемент изображения на экране .

Растр – сетка пикселей на экране монитора из которых строится изображение .

Растр состоит из N строк и М столбцов

Произведение вида М  N называют линейным разрешением монитора (картинки) .

Оставить в тесте

Кодирование изображения

От количества точек зависит

качество изображения

Каждой точке присваивается свой код цвета.

Качество изображения зависит от количества цветов.

Кодирование изображения

Для черно-белого изо-

бражения информацион-

ный объем одной точки

равен одному биту

(черная - 1, белая – 0).

Для 4-х цветного – 2 бита

К = 2 b  4 = 2 2

Для 8 цветов необходимо – 3 бита.

Для 16 цветов – 4 бита.

Для 256 цветов – 8 бит (1 байт).

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов.

Кодирование изображения

Качество двоичного кодирования изображения определяется разрешающей способностью экрана и глубиной кодирования.

К = 2 b

Формулу добавитьв тест

К – количество оттенков (цветов)

b – битовая глубина кодирования (сколько бит информации в 1 точке, пикселе)

Кодирование изображения

Рассчитаем необходимый объем видеопамяти графического режима 800  600 точек с глубиной цвета 24 бита на точку:

• Всего точек на экране:

800 × 600 = 480 000 точек (пикселей)

2.Необходимый объем видеопамяти:

24 бит × 480 000 = 11 520 000 бит / 8 = 1 440 000 байт / 1024 = 1406,25 Кбайт / 1024 = 1,37 Мбайт

Кодирование изображения

ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ

Модель CMYK:

С- Cyan (голубой)

M –Magenta (пурпурный)

Y – Yellow (желтый)

К – black (черный)

Модель RGB:

R- Red (красный)

G- Green (зеленый)

B- Blue (синий)

Кодирования звука

Звук – это звуковая волна, у которой непрерывно меняется амплитуда и частота.

Частоту измеряют в Герцах . 1 герц – это одно колебание в секунду .

Определения записать в тест

При этом амплитуда определяет громкость звука, а частота — его тон. Чем больше амплитуда звуковых колебаний, тем он громче. А частота писка комара больше частоты сигнала автомобиля.

Кодирование звука

Микрофон преобразует звуковые волны в аналоговый электрический сигнал ( аналоговый сигнал ), который в последствии с помощью аналого-цифрового преобразователя ( звуковая карта ), преобразуется в цифровой – это называется временная дискретизация .

Аналоговый сигнал, входящий с микрофона преобразуется в цифровой (временная дискретизация) с помощью аналого-цифрового преобразователя, то есть звуковой карты.

Шаг дискретизация обозначается t (с)

Частота дискретизация выражается формулой (кол-во измерений за одну секунду)

Н = 1/ t (Гц)

1 кГц = 1000 Гц

Частота дискретизации ( Н )

Битовая глубина кодирования ( b )

Битовая глубина кодирования звука b связана с количеством уровней квантования звука К по формуле:

К = 2 b

b - битовая глубина кодирования звука (разрядность звуковой карты)

К - количеством уровней сигнала (квантования) звука

Длина цифрового кода (объем файла)

I = H × t × b

Глубина кодирования звука — это количество возможных уровней сигнала . Другими словами глубина кодирования это точность измерения сигнала.

Глубина кодирования измеряется в битах .

Современные звуковые карты обеспечивают глубину кодирования в 16 и даже 24 бита , а это возможность кодирования 65536  и 16777216 различных уровней громкости соответственно .

Записать в тест глубина кодирования и в чем она измеряется

Например, если количество возможных уровней сигнала равно 256 , то глубина кодирования такого звука 8 бит . 16-битный звук уже позволяет работать с 65536 уровнями сигнала.

Рассмотрим пример задачи.

Какой объем будет иметь звуковой монофонический файл содержащий звук, если длительность звука 1 минута , глубина кодирования 8 бит , а частота дискретизации 22050Гц ?

1) Зная частоту дискретизации и длительность звука легко установить количество измерений уровня сигнала за все время . Если частота дискретизации 22050Гц — значит за 1 секунду происходит 22050 измерений, а за минуту таких измерений будет

22050 Гц × 60 сек. = 1 323 000 количество измерений.

2) На одно измерение требуется 8 бит памяти, следовательно на 1 323 000 измерений потребуется 1 323 000*8 = 10 584 000 бит памяти.

3) Переводим из БИТОВ в БАЙТЫ разделив полученное число на 8

10584000 бит / 8 = 1 323 000 байт .

4) Переводим из БАЙТ в КИЛОБАЙТ, разделив полученное число на 1024

1 323 000 байт / 1024 = 1 292 Кбайт . 5) Переводим из Кбайт в Мбайты, разделив на 1024 и округлив до сотых получим размер файла в мегабайтах -  1 292 Кбайт / 1024 = 1,26 Мбайт .

Вот примеры некоторых используемых частот дискретизации звука:

8 000 Гц — телефон, достаточно для речи;

22 050 Гц — радио;

44 100 Гц — используется в Audio CD;

48 000 Гц — DVD, DAT;

192 000 Гц — DVD-Audio (MLP 2.0);

2 822 400 Гц — SACD, процесс разработан компаниями Sony и Philips;

5,644,800 Гц — с частотой дискретизации вдвое больше, чем у SACD. Используется в некоторых профессиональных устройствах записи DSD.

Задание на занятии