Кодирование графической информации
Растровое кодирование
click to edit
Цветовые модели
Пиксель — это наименьший элемент рисунка, для которого
можно задать свой цвет.
Разрешение — это количество пикселей, приходящихся на
единицу линейного размера изображения.
CMY
CMYK
RGB
Цветовую модель RGB называют аддитивной, потому что нужный цвет получается «сложением»
трёх базовых цветовых лучей.
(англ. Cyan — голубой,
Magenta — пурпурный, Yellow — жёлтый),
В набор красок добавляют чёрную краску, это так называемый ключевой цвет
Такая модель называется субтрактивной
click to edit
отражаются; это белый цвет.
на белую бумагу не наносится никакая краска, поэтому все лучи
Значения C = M = Y = 0 говорят о том, что
HSB
Эта цветовая модель ближе всего к естественному восприятию человека
click to edit
При вводе изображения с помощью какого-либо устройства
(сканера, цифрового фотоаппарата или веб-камеры) происходит
дискретизация (оцифровка) — преобразование аналоговой информации в компьютерные данные
Второй способ — создание рисунка с помощью какой-либо
компьютерной программы.
click to edit
Глубина цвета — это количество бит, используемых для
кодирования цвета пикселя.
Качество растрового кодирования зависит от разрешения и
глубины цвета.
Векторное кодирование
Векторный рисунок — это рисунок, построенный из простейших геометрических фигур (графических примитивов): линий, многоугольников, сглаженных кривых,(графических примитивов): линий, многоугольников, сглаженных кривых,(координаты вершин, цвет контура
и заливки) хранятся в виде чисел.
Векторный способ кодирования рисунков обладает значительными преимуществами по сравнению с растровым:
• если изображение (например, чертёж, схема, карта, диаграмма)может быть полностью разложено на простейшие геометрические фигуры,то при кодировании нет потери информации;
• объём файлов напрямую зависит от сложности рисунка
чем меньше элементов,тем меньше места занимает файл. Как
правило,векторные рисунки значительно меньше по объёму,
чем растровые;
Фрактальная графика
Существует ещё один интересный вид графики — фрактальная
графика. Слово«фрактал» образовано от латинского fractus и в
переводе означает «состоящийиз фрагментов». Фрактал обладает самоподобием, т. е. основная фигура состоит из несколькихтаких же, только меньшего размера.
Фрактальная графика применяется для построения изображений растений, облаков, гор, водных поверхностей, а также для
оформления рекламных листовок и веб-сайтов.
Кодирование звуковой и видеоинформации
Для кодирования звука используются два метода: оцифровка
и инструментальное кодирование.
Оцифровка — это преобразование аналогового сигнала в цифровой код(последовательность чисел). При инструментальном
кодировании в памяти компьютера хранится нотная запись
мелодии и коды музыкальных инструментов.
Звук — это колебания среды (воздуха, воды). С помощью
мик рофона звук преобразуется в аналоговый электрический сигнал, который в любой момент времениможет принимать любое
значение в некотором интервале. Этот сигнал можно подать на
вход звуковой карты, где специальное устройство— аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — преобразует его в цифровой код
Инструментальное кодирование звука
Для кодирования инструментальных мелодий нередко используется стандарт MIDI (англ. Musical Instrument Digital Interface —
цифровой интерфейс музыкальных инструментов). В отличие от
оцифрованного звука в такомформате хранятся последовательность нот, коды инструментов (можно использовать 128 мелодических и 47 ударных инструментов)), громкость, тембр, время затухания каждой ноты и т. д.
Главные достоинства инструментального кодирования:
• кодирование мелодии (нотной записи)происходит без потери
информации;
• файлы имеют значительно меньший объём в сравнении с
оцифрованным звуком той же длительности.
Кодирование видеоинформации
Для кодирования звука чаще всего используют оцифровку с
частотой 48 кГц. Изображение состоит из отдельных растровых
рисунков, которые меняются с частотой не менее 25 кадров в
секунду, так что глаз человека воспринимает смену кадров как
непрерывное движение. Это значит, что длякаждой секунды видео нужно хранить в памяти 25 изображений.
При размере кадра 768 X 576 точек и глубине цвета 24 бита
на пиксель закодированная1 секунда видео (без звука) будет занимать примерно 32 Мбайт, а 1 минута— около 1,85 Гбайт. Это
недопустимо много, поэтому в большинстве форматов видеоизображений используется сжатие. Упаковку и распаковку видеоданных
выполняют программы-кодеки.
Основная идея сжатия видеофайлов основана на том, что
за короткое время изображение изменяется очень мало, поэтому можно запомнить «базовый» кадр, а затем сохранять только
изменения. Через 10–15 с изображение изменяется настолько,
что необходим новый базовый кадр.Для того чтобы ещё больше уменьшить объём файла, применяют сжатие с потерями, при
котором теряются некоторые детали, несущественные для восприятия человеком.
При оцифровке звука выполняется дискретизация — из всего
бесконечного множества значений аналогового сигнала сохраняются в памяти только значения в отдельных точках, взятых с
некоторым шагом T по времени Это называется
дискретизацией по времени.
Число T называется интервалом дискретизации, а обратная
ему величина f = 1/T — частотой дискретизации.Частота дискретизации измеряется в герцах (Гц) и килогерцах (кГц). Чем
больше частота дискретизации, тем точнее мы записываем сигнал, тем меньше информации теряем. Однако при этом возрастает количество отсчётов, т. е. информационный объём закодированного звука.
Разрядность кодирования (глубина кодирования) — это число
бит, используемое для хранения одного отсчёта.
Информационный объём данных, полученных в результате
оцифровки звука, равен
I = f · i · t · k,
где f — частота квантования,i — разрядность кодирования,
t — время и k — число каналов,которые записываются одновременно.