Kódování obrázků. Kódování celých a reálných čísel. Diskrétní zobrazení obrazu

Obsah: 1. Koncept pixelového kódu Koncept pixelového kódu Obsah: Koncept pixelového kódu Obsah: 2. Typy pixelových kódů Typy pixelových kódů Obsah: Typy pixelových kódů Obsah: 3. Tabulka: binární kód osmibarevné palety Tabulka: binární kód palety osmi barev Obsah: Tabulka: binární kód palety osmi barev Obsah: 4. Tabulka: binární kód palety šestnácti barev Tabulka: binární kód palety šestnácti barev Obsah: Tabulka: binární kód palety šestnácti barev Obsah: 5. Získání dalších barev Získání dalších barev Obsah: Získání dalších barev Obsah: 6. Kapacita videopaměti Kapacita videopaměti Obsah: Kapacita videopaměti Obsah: 7. Úkol Obsah úkolu: Obsah úkolu:

Typy kódů pixelů Obsah: Obsah: Získání černé bílý obrázek(bez polotónů) jsou použity dva stavy pixelů: svítí - nesvítí (bílá - černá). Pro zakódování barvy pixelu stačí jeden bit paměti: 1 – bílá, 0 – černá. Pro kódování čtyřbarevného obrázku je vyžadován dvoubitový kód. Například lze použít následující možnost barevného kódování: 00 – černá; 10 - zelená; 01 – červená; 11 – hnědá. Ze tří základních barev - zelená, červená, modrá - lze získat osm kombinací tříbitového kódu: černá; k - - červená; - - s modrou; k – s růžová; - z – zelená; kz - hnědá; - z s modrou; k z s bílá. V tomto kódu je každá základní barva označena svým prvním písmenem (k - červená, s - modrá, z - zelená). Pomlčka znamená žádnou barvu.

Tabulka: osmibarevný binární kód Obsah: Obsah: Kódování osmibarevného obrázku vyžaduje tři bity paměti na pixel videa. Pokud je přítomnost základní barvy označena jedničkou a nepřítomnost nulou, získá se tabulka kódování osmibarevné palety: kde k – červená, h – zelená, s – modrá kzs Barva 000Černá 001Modrá 010Zelená 011 Modrá 100 Červená 101 Růžová 110 Hnědá 111 Bílá

Tabulka: binární kód šestnáctibarevné palety Obsah: Obsah: Šestnáctibarevná paleta se získá pomocí čtyřnásobného kódování pixelů: ke třem bitům základních barev se přidá jeden bit intenzity. Tento bit řídí jas všech tři barvy současně (intenzita tří elektronových paprsků): kde, k - červená, h - zelená, s - modrá, i - jeden bit intenzity IR rko - modrá 1010Jasně zelená 1011Jasně modrá 1100Jasně - červená 1101Jasně růžová 1110Jasně žlutá 1111Jasně bílá

Získání dalších barev Obsah: Obsah: Velký počet barev se získá samostatným řízením intenzity základních barev. Navíc intenzita může mít více než dvě úrovně, pokud je pro kódování intenzity každé ze základních barev přidělen více než jeden bit. Pravidlo: K získání barevného gamutu 256 barev je zapotřebí 8 bitů = 1 bajt na pixel, protože 2 = 256. Počet různých barev K a počet bitů pro jejich kódování b souvisí podle vzorce:, kde K je množství barvy, b je délka barevného kódu (v bitech).

Kapacita videopaměti Obsah: Obsah: Videopaměť je elektronické energeticky závislé paměťové zařízení. Velikost video paměti závisí na rozlišení displeje a počtu barev. Jeho minimální objem je určen tak, aby se vešel jeden snímek (jedna stránka) obrázku, tzn. jako výsledek součinu rozlišení a velikosti kódu pixelu. Velikost video paměti se vypočítá podle vzorce: kde: M je počet sloupců, N je počet řádků, b je délka barevného kódu (v bitech).

Obsah problému: Obsah: Problém 1: pro mřížku 640 x 480 a černobílý obrázek by minimální množství video paměti mělo být: 640 * 480 * 1 bit = bity / 8 = bajty / 1024 = 37,5 kB Odpověď: 37,5 KB

Bity v takovém kódu jsou distribuovány podle principu „KZS“, tj. první bit je zodpovědný za červenou složku, druhý za zelenou a třetí za modrou. Na toto téma by studenti měli být schopni odpovědět na otázky tohoto typu:

Jaké barvy vznikají mícháním růžový?

Je známo, že hnědá barva se získává smícháním červené a zelené barvy. Jaký je barevný kód pro hnědou?

Při programování barevných obrázků je zvykem přiřadit každé barvě desetinné číslo. Získání čísla barvy je velmi snadné. Za tímto účelem by měl být jeho binární kód, považovaný za binární celé číslo, převeden na desítková soustava Zúčtování. Pak podle tabulky. 9.1, číslo černé je 0, modré je 1, zelené je 2 atd. Bílá barva má číslo 7. Užitečné z hlediska upevnění znalostí o binární číselné soustavě jsou otázky tohoto druhu:

Aniž byste se dívali do tabulky, pojmenujte červené desetinné číslo.

Teprve poté, co studenti porozumí paletě 8 barev, mohou přejít ke zvažování kódování více barev. Tabulka kódů pro 16ti barevnou paletu je uvedena v učebnici. Jedná se o stejných osm barev, ale se dvěma úrovněmi jasu. Další čtvrtý bit řídí jas – bit intenzity. Ve struktuře 16barevného kódu IKZS je I bit intenzity. Pokud například v 8barevné paletě kód 100 znamená červenou, pak v 16barevné paletě: 0100 - červená, 1100 - jasně červená; ONO - hnědá, 1110 - jasně hnědá (žlutá).

Větší palety se vytvářejí samostatným ovládáním intenzity každé ze tří základních barev. K tomu je v kódu barvy pro každou základní barvu přidělen více než jeden bit. Například struktura osmibitového kódu pro paletu 256 barev je: „KKKZZZSS“, tzn. 3 bity každý kódují červenou a zelenou složku a 2 bity kódují modrou. Výsledná hodnota je množství video paměti potřebné k uložení jednoho snímku, jedné stránky obrázku. Téměř vždy je v moderních počítačích několik stránek obrázků současně uloženo ve video paměti.

Na vektorový přístup obrázek je považován za soubor jednoduchých prvků: přímky, oblouky, kružnice, elipsy, obdélníky, odstíny atd., které se nazývají grafická primitiva. Grafické informace jsou data, která jednoznačně identifikují všechna grafická primitiva tvořící výkres.

související s obrazovkou. Počátek je obvykle umístěn v levém horním rohu obrazovky. Pixelová mřížka se shoduje se souřadnicovou mřížkou. Vodorovná osa X směrováno zleva doprava; vertikální osa Y- shora dolů.

Úsek přímky je jednoznačně určen uvedením souřadnic jeho konců; kružnice - souřadnice středu a poloměru; mnohoúhelník - souřadnicemi jeho rohů, stínovaná oblast - hraniční čárou a barvou stínování atd. Více informací o vektorové grafice naleznete také v učebnici.

Formát vektorového obrázku se vytváří pomocí grafických editorů vektorového typu, jako je CorelDraw. Takto získané informace se ukládají do grafických souborů vektorového typu. Grafické soubory rastrových typů se získávají při práci s rastrovými grafickými editory (Paint, Adobe Photoshop), a také v důsledku skenování obrázků. Je třeba si uvědomit, že rozdíl v prezentaci grafických informací v rastrových a vektorových formátech existuje pouze u grafických souborů. Při výstupu má červená a modrá složka každá 8 (2 3) úrovní intenzity a modrá složka má 4 (2 2). Celkem: 8x8x4 = 256 barev.

Vztah mezi bitovou hloubkou barevného kódu - b a počet barev - ^ (velikost palety) je vyjádřen vzorcem: K = 2 b. V literatuře o počítačové grafice je hodnota b obvykle volán bitová hloubka barvy. Takzvaná přirozená barevná paleta se získá, když b= 24. Pro tuto bitovou hloubku obsahuje paleta více než 16 milionů barev.

Při studiu tohoto tématu byste měli odhalit vztah mezi hodnotami bitové hloubky a rozlišením grafická mřížka(velikost rastru) a velikost video paměti. Označíme-li minimální množství video paměti v bitech by Vm, rozlišení displeje - M´N (M bodů vodorovně a N bodů svisle), pak vztah mezi nimi je vyjádřen vzorcem:

Výsledná hodnota je množství video paměti potřebné k uložení jednoho snímku, jedné stránky obrázku. Téměř vždy je v moderních počítačích několik stránek obrázků současně uloženo ve video paměti.

Na vektorový přístup obrázek je považován za soubor jednoduchých prvků: přímky, oblouky, kružnice, elipsy, obdélníky, odstíny atd., které se nazývají grafická primitiva. Grafické informace jsou data, která jednoznačně identifikují všechna grafická primitiva tvořící výkres.

Poloha a tvar grafických primitiv jsou specifikovány v grafický souřadnicový systém, související s obrazovkou. Počátek je obvykle umístěn v levém horním rohu obrazovky. Pixelová mřížka se shoduje se souřadnicovou mřížkou. Horizontální osa X směřuje zleva doprava; svislá osa Y je shora dolů.

Úsek přímky je jednoznačně určen uvedením souřadnic jeho konců; kružnice – souřadnice středu a poloměru; polygon - souřadnice jeho úhlů; stínovaná oblast - vyplňte hraniční čárou a barvou atd. Více informací o vektorové grafice naleznete také v učebnici.

Formát vektorových obrázků je vytvořen jako výsledek použití vektorových grafických editorů, například CorelDraw. Takto získané informace se ukládají do grafických souborů vektorového typu. Grafické soubory rastrových typů se získávají při práci s rastrovými grafickými editory (Paint, Adobe Photoshop) a také jako výsledek skenování obrázků. Je třeba si uvědomit, že rozdíl v prezentaci grafických informací v rastrových a vektorových formátech existuje pouze u grafických souborů. Když je na obrazovce zobrazen jakýkoli obrázek, informace se generují ve video paměti typ rastru, obsahující informace o barvě každého pixelu.

Prezentace zvuku. Moderní počítače „umí“ ukládat a reprodukovat zvuk (řeč, hudbu atd.). Zvuk, stejně jako jakákoli jiná informace, je reprezentován v paměti počítače ve formě binárního kódu.

Ve stávajících učebnicích základního kurzu informatiky není téma zvukové reprezentace v počítači prakticky pokryto (tento materiál je k dispozici v některých příručkách pro specializované kurzy). Zároveň se do povinných minimálních požadavků začala zařazovat i problematika multimediální techniky. Jak víte, zvuk je povinná složka multimediální produkty. Proto další vývoj základní kurz bude vyžadovat zahrnutí tématu zvukové prezentace. Pojďme si tuto problematiku krátce probrat.

Základní princip kódování zvuku, stejně jako kódování obrazu, je vyjádřen slovem „sampling“.

Vzorkování je při kódování obrázku rozdělení obrázku na konečný počet jednobarevných prvků – pixelů. A čím menší jsou tyto prvky, tím méně si naše vidění všímá diskrétnosti obrazu.

Fyzikální podstatou zvuku jsou vibrace určitý rozsah frekvence přenášené zvukovou vlnou vzduchem (nebo jiným elastickým prostředím). Proces převodu zvukových vln na binární kód v paměti počítače:

Audio adaptér(zvuková karta) - speciální zařízení připojené k počítači, určené k převodu elektrických kmitů zvukové frekvence na číselný binární kód při vstupu zvuku a ke zpětnému převodu (z číselný kód do elektrických vibrací) při přehrávání zvuku.

Během nahrávání zvuku je zvukový adaptér s určité období měří amplitudu elektrický proud a zadá binární kód přijaté hodnoty do registru. Poté se výsledný kód z registru přepíše do paměti RAM počítače. Kvalitní zvuk počítače určeno charakteristikami audio adaptéru: vzorkovací frekvencí a bitovou hloubkou.

Vzorkovací frekvence - toto je počet měření vstupního signálu za 1 sekundu. Frekvence se měří v Hertzech (Hz). Jedno měření za 1 sekundu odpovídá frekvenci 1 Hz. 1000 měření za 1 sekundu - 1 kilohertz (kHz). Typické vzorkovací frekvence audio adaptérů: 11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz atd.

Velikost registru - počet bitů v registru audio adaptéru. Bitová hloubka určuje přesnost měření vstupního signálu. Čím větší je bitová hloubka, tím menší je chyba každého jednotlivého převodu hodnoty elektrický signál na číslo a zpět. Pokud je bitová hloubka 8 (16), pak při měření vstupního signálu lze získat 2 s = 256 (2 16 = 65536). různé významy. Je zřejmé, že 16bitový zvukový adaptér kóduje a reprodukuje zvuk přesněji než 8bitový.

Zvukový soubor - soubor, který ukládá zvukové informace v číselné binární formě. Informace ve zvukových souborech jsou obvykle komprimovány.

Příklad. Určete velikost (v bajtech) digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je 10 sekund při vzorkovací frekvenci 22,05 kHz a rozlišení 8 bitů. Soubor není komprimován.

Řešení. Vzorec pro výpočet velikosti (v bajtech) digitálního zvukového souboru (monofonní zvuk): (vzorkovací frekvence v Hz) x (doba záznamu v sekundách) x (bitové rozlišení)/8.

Velikost souboru se tedy vypočítá následovně: 22050´10´8/8 = 220500 bajtů.

V této části probereme metody počítačového kódování textových, grafických a zvukových informací. Konstruktéři „učili“ počítače, jak pracovat s textovými a grafickými informacemi, počínaje třetí generací (70. léta). Ale pouze stroje čtvrté generace, moderní osobní počítače, „zvládly“ práci se zvukem. Od tohoto okamžiku se začalo šířit multimediální technologie.

Jaké zásadně nové věci se objevily v konstrukci počítačů s vývojem nových typů informací? Jedná se především o periferní zařízení pro vstup a výstup textů, grafiky, videa a zvuku. Procesor a RAM se ve svých funkcích změnily jen málo. Výrazně se zvýšil jejich výkon a kapacita paměti. Ale jak tomu bylo v prvních generacích počítačů, zůstává to i na moderních počítačích - hlavní dovedností procesoru při zpracování dat je schopnost provádět výpočty s binární čísla. Zpracování textu, grafiky a zvuku je také zpracováním číselných dat. Abych to řekl ještě přesněji, je to tak zpracování celých čísel. Z tohoto důvodu výpočetní technika tzv. digitální technologie.

Jak jsou text, grafika a zvuk redukovány na celá čísla, bude diskutováno později. Nejprve poznamenejme, že se zde opět setkáme s hlavní vzorec informatiky:

Význam zde zahrnutých množství je následující: i- šířka paměťové buňky (v bitech), N- počet různých kladných celých čísel, která lze zapsat do této buňky.

Textové informace

Zásadně důležité je, že textová informace je již diskrétní – skládá se z jednotlivých znaků. Nabízí se tedy pouze technická otázka – jak jej umístit do paměti počítače.

Připomeňme bajtový princip organizace počítačové paměti, probíraný v kurzu informatiky na základní škole. Vraťme se k Obr. 1.5. Každá buňka na něm představuje kousek paměti. Osm po sobě jdoucích bitů tvoří bajt paměti. Byty jsou očíslovány. Pořadové číslo bytu určuje jeho adresu v paměti počítače. Právě na adresách procesor přistupuje k datům, čte je nebo je zapisuje do paměti (obr. 1.10).

Model pro reprezentaci textu v paměti je velmi jednoduchý. Každé písmeno abecedy, číslo, interpunkční znaménko a další symbol běžně používaný při psaní textu má přiřazen specifický binární kód, jehož délka je pevná. V populární systémy kódování (Windows-1251, KOI8 atd.), každý znak je nahrazen 8bitovým kladným binárním celým číslem; je uložen v jednom bajtu paměti. Toto číslo je pořadovým číslem symbolu v tabulce kódů. Podle hlavního vzorce počítačové vědy určíme, že velikost abecedy, kterou lze zakódovat, je: 2 8 = 256. Toto množství je dostačující k tomu, aby se do něj vešly dvě abecedy přirozených jazyků (angličtina a ruština) a všechny potřebné další znaky.

Protože na světě existuje mnoho jazyků a abeced, přechod na mezinárodní systém Kódování Unicode, které používá vícebajtové kódy. Pokud například znakový kód trvá 2 bajty, lze jej použít ke kódování 2 16 = 65 536 různých znaků.

Při práci s e-mailem Poštovní program se nás někdy ptá, zda chceme pro přeposílané zprávy používat kódování Unicode. Tímto způsobem se můžete vyhnout problému s nesouladem kódování, který někdy znemožňuje čtení ruského textu.

Textový dokument uložený v paměti počítače se skládá z více než jen symbolických abecedních kódů. Obsahuje také kódy, které řídí formáty textu při zobrazení na monitoru nebo v tisku: typ a velikost písma, umístění řádku, okraje a odsazení atd. textové procesory(Například, Microsoft Word) umožňují zahrnout do dokumentu a upravit takové „nelineární“ objekty, jako jsou tabulky, obsahy, odkazy a hypertextové odkazy, historie provedených změn atd. To vše je také reprezentováno jako sekvence bajtových kódů.

Grafické informace

Z kurzu informatiky pro 7. - 9. ročník jste obeznámeni s obecnými principy počítačová grafika, s grafickými technologiemi. Zde se podíváme trochu podrobněji než dříve, podíváme se na způsoby prezentace; grafické obrázky v paměti počítače.

Zásada diskrétnosti počítačových dat platí i pro grafiku. Zde můžeme hovořit o diskrétní reprezentaci obrázku (kresba, fotografie, video rámeček) a diskrétní barvě.

Diskrétní zobrazení obrazu

Obraz na obrazovce monitoru je diskrétní. Skládá se z jednotlivých bodů nazývaných pixely (obrázkové prvky). To je způsobeno technickými vlastnostmi zobrazovacího zařízení, bez ohledu na jeho fyzické provedení, ať už se jedná o katodovou trubici, tekuté krystaly nebo plazmový monitor. Tyto „tečky“ jsou tak blízko u sebe, že oko nerozlišuje mezery mezi nimi, takže obraz je vnímán jako spojitý, celistvý. Pokud je obrazový výstup z počítače tvořen na papíře (tiskárnou nebo plotrem), pak se čáry na něm také zdají souvislé. Stále je však založen na tisku bodů, které jsou blízko u sebe.

Podle toho co grafické rozlišení Operační systém počítače se konfiguruje na obrazovku, na obrazovku lze umístit obrázky o rozměrech 800 x 600, 1024 x 768 nebo více pixelů. Takováto obdélníková matice pixelů na obrazovce počítače se nazývá rastr.

Kvalita obrazu závisí nejen na velikosti rastru, ale také na velikosti obrazovky monitoru, která se obvykle vyznačuje délkou úhlopříčky. K dispozici je možnost rozlišení obrazovky. Tento parametr se měří v bodech na palec (v angličtině dots per inch - dpi). U monitoru s úhlopříčkou 15 palců je velikost obrazu na obrazovce přibližně 28 x 21 cm S vědomím, že v jednom palci je 25,4 mm, můžeme vypočítat, že když monitor pracuje v režimu 800 x 600 pixelů, rozlišení obrazu na obrazovce. je 72 dpi.

Při tisku na papír musí být rozlišení mnohem vyšší. Polygrafický tisk plnobarevného obrázku vyžaduje rozlišení 200-300 dpi. Standardní fotografie o rozměrech 10 x 15 cm by měla obsahovat přibližně 1000 x 1500 pixelů.

Diskrétní zobrazení barev

Pojďme obnovit vaše znalosti o barevném kódování, získané z kurzu informatiky na základní škole. Základní pravidlo je toto: jakákoliv barva bodu na obrazovce počítače se získá smícháním tří základních barev: červená, zelená, modrá. Tento princip se nazývá barevný model RGB (Red, Green, Blue).

Binární barevný kód určuje vztah mezi intenzitami tří základních barev. Pokud jsou všechny smíchány ve stejném poměru, výsledek je bílý. Pokud jsou všechny tři komponenty „vypnuty“, je barva pixelu černá. Všechny ostatní barvy leží mezi bílou a černou.

Diskrétnost barev znamená, že intenzity základních barev mohou nabývat konečného počtu diskrétních hodnot.

Nechť je například velikost barevného kódu pixelu 8 bitů - 1 bajt. Mohou být rozděleny mezi základní barvy takto:

2 bity - pro červenou, 3 bity - pro zelenou a 3 bity - pro modrou.

Intenzita červené barvy může nabývat 2 2 = 4 hodnot, intenzita zelené a modré barvy- 2 3 = 8 hodnot. Celkový počet barev, které jsou kódovány 8bitovými kódy, je: 4 - 8 - 8 = 256 = 2 8. Hlavní vzorec informatiky opět funguje.

Z popsaného pravidla zejména vyplývá:

Zobecnění těchto konkrétních příkladů vede k následujícímu pravidlu. Pokud je velikost barevného kódu b bitů, pak se počet barev (velikost palety) vypočítá podle vzorce:

Velikost b v počítačové grafice tzv bitová barevná hloubka.

Další příklad. Bitová hloubka barvy je 24. Velikost palety bude:

K = 224 = 16 777 216.

Počítačová grafika používá různé barevné modely pro obraz na obrazovce, vytvořený vyzařováním světla, a pro obraz na papíře, vytvořený odrazem světla. Již jsme zvažovali první model - tento RGB model. Druhý model se nazývá CMYK.

Barva, kterou vidíme na kusu papíru, je odrazem bílého (slunečního) světla. Barva nanesená na papír absorbuje část palety, která tvoří bílou barvu, a odráží druhou část. Požadovaná barva na papíře se tedy získá „odečtením“ od bílé světlo"zbytečné barvy" V barevném tisku tedy není pravidlem přidávání barev (jako na obrazovce počítače), ale pravidlem odečítání. Nebudeme se pouštět do mechanismu tohoto způsobu tvorby barev.

Dešifrujme pouze zkratku CMYK: Cyan - blue, Magenta - magenta, Yellow - yellow, black - black.

Rastrová a vektorová grafika

Z kurzu informatiky na základní škole znáte dvě technologie počítačové grafiky - rastrovou a vektorovou.

V rastrové grafice Grafická informace je soubor dat o barvě každého pixelu na obrazovce. To je to, co bylo zmíněno výše. Ve vektorové grafice jsou grafickou informací data, která matematicky popisují grafická primitiva tvořící kresbu: rovné čáry, oblouky, obdélníky, elipsy atd. Poloha a tvar grafických primitiv jsou reprezentovány v souřadnicovém systému obrazovky.

Rastrová grafika(editory rastrového typu) se používají při vývoji elektronických (multimediálních) a tištěných publikací. Rastrové ilustrace zřídka vytvořené ručně pomocí počítačové programy. Častěji se k tomuto účelu používají naskenované ilustrace připravené umělcem na papíře nebo fotografie. Digitální fotoaparáty a videokamery se používají pro vkládání rastrových obrázků do počítače. Většina grafických editorů rastrového typu se více nezaměřuje na vytváření obrázků, ale na jejich zpracování.

Výhodou rastrové grafiky je efektivní prezentace obrázků fotografické kvality. Hlavní nevýhodou metody reprezentace rastrového obrázku je velké množství paměti, které zabírá. Chcete-li jej snížit, musíte použít různé metody komprese dat. Další nevýhoda rastrových obrázků souvisí s deformací obrázku při jeho změně měřítka. Protože se obrázek skládá z pevného počtu bodů, zvětšení obrázku způsobí, že se body zvětší. Zvětšením velikosti rastrových bodů se ilustrace vizuálně deformuje a vypadá hrubě.

Vektorová grafika editory jsou určeny především pro tvorbu ilustrací a v menší míře pro jejich zpracování.

Výhodou vektorové grafiky je relativně malé množství zabrané paměti vektorové soubory, změna měřítka obrazu bez ztráty kvality. Při použití vektorové grafiky je však problematické získat vysoce kvalitní umělecký obraz. Nástroje vektorové grafiky se obvykle nepoužívají pro vytváření uměleckých kompozic, ale pro design, kreslení a designové práce.

Grafické informace jsou uloženy v souborech na disku. Existuje celá řada formátů grafických souborů. Dělí se na rastrové a vektorové. Soubory rastrové grafiky (formáty JPEG, BMP, TIFF a další) ukládají informace o barvě každého pixelu obrazu na obrazovce. V grafických souborech vektorový formát(například WMF, CGM) obsahují popisy grafických primitiv, které tvoří výkres.

Mělo by být zřejmé, že grafická data umístěná ve video paměti a zobrazená na obrazovce jsou v rastrovém formátu, bez ohledu na software použitý (rastrový nebo vektorový) k jejich získání.

Zvukové informace

Principy vzorkování zvuku („digitalizace“ zvuku) jsou na Obr. 1.11.

Vstup zvuku do počítače se provádí pomocí zvukové zařízení(mikrofon, rádio atd.), jehož výstup je připojen k portu zvuková karta . Úkolem zvukové karty je měřit úroveň zvukového signálu (převáděného na elektrické vibrace) při určité frekvenci a zaznamenávat výsledky měření do paměti počítače. Tento proces se nazývá digitalizace zvuku.

Časový interval mezi dvěma měřeními se nazývá perioda měření - τ S. Reciproční se nazývá vzorkovací frekvence - 1/τ (hertz). Čím vyšší je frekvence měření, tím vyšší je kvalita digitálního zvuku.

Výsledky takových měření jsou reprezentovány jako kladná celá čísla s konečným počtem číslic. Už víte, že v tomto případě získáte diskrétní konečnou množinu hodnot v omezeném rozsahu. Velikost tohoto rozsahu závisí na kapacitě buňky – registru paměti zvukové karty. Opět funguje vzorec 2 i, kde i je kapacita registru. Číslo i se také nazývá vzorkovací bit. Zaznamenaná data se ukládají do souborů speciálních zvukových formátů.

Existují programy pro zpracování zvuku – zvukové editory, které umožňují vytvářet různé hudební efekty, čistit zvuk od šumu, koordinovat s obrázky při vytváření multimediálních produktů atd. Použití speciální zařízení, generující zvuk, lze zvukové soubory převést na zvukové vlny vnímané lidským uchem.

Při ukládání digitalizovaného zvuku musíte vyřešit problém se snížením hlasitosti zvukové soubory. K tomuto účelu se kromě bezztrátového kódování dat, které umožňuje 100% obnovu dat z komprimovaného streamu, používá ztrátové kódování dat. Účelem takového kódování je dosáhnout podobnosti zvuku obnoveného signálu s původním při maximální komprese data. Toho je dosaženo použitím různých algoritmů, které komprimují původní signál tím, že z něj odstraní těžko slyšitelné prvky. Existuje mnoho kompresních metod a také programů, které tyto metody implementují.

Pro uložení bezeztrátového zvuku se používá univerzální zvukový formát WAV soubory. Nejznámějším „komprimovaným“ (ztrátovým) zvukovým formátem je MP3. Poskytuje kompresi dat 10krát nebo více.

Otázky a úkoly

1. Kdy začaly počítače pracovat s textem, grafikou a zvukem?
2. Co je kódovací tabulka? Jaké kódovací tabulky existují?
3. Na čem je založeno zobrazení diskrétního obrazu?
4. Jaký je barevný model RGB?
5. Napište 8bitový kód pro jasně modrou, jasně žlutou (směs červené a zelené), světle žlutou.
6. Proč se při tisku nepoužívá model RGB?
7. Co je CMYK?
8. Jaké zařízení v počítači digitalizuje vstupní zvukový signál?
9. Jak (kvalitativně) závisí kvalita digitálního zvuku na vzorkovací frekvenci a bitové hloubce vzorku?
10. Proč je formát MP3 vhodný?

Dílna

Praktická práce č. 1.4 "Reprezentace textů. Komprese textů"

Účel práce: praktické upevnění znalostí o reprezentaci textových dat v počítači.

Úkol 1

Zjistěte, které znaky jsou kódovány ASCII tabulkou (DOS), která odpovídá všem velká písmena Ruská abeceda v kódování tabulka ANSI(Windows). Chcete-li úkol dokončit, vytvořte v poznámkovém bloku text s ruskou abecedou a poté jej otevřete v režimu zobrazení (klávesa F3) v libovolném správci souborů ( Windows Commander, Far, Total Commander, Norton Commander) a převést na jiné kódování. Po dokončení úkolu vyplňte tabulku.

Úkol 2

Kódovat text Všechno nejlepší k narozeninám!! pomocí znakové sady ASCII

Zapište si binární a hexadecimální reprezentaci kódu (k zápisu hexadecimálního kódu použijte prohlížeč souborů libovolného správce souborů).

Úkol 3

Dekódujte text zapsaný v mezinárodní znakové sadě ASCII (je uvedeno v desítkové soustavě).

72 101 108 108 111 44 32 109 121 32 102 114 105 101 110 100 33

Úkol 4

Pomocí tabulky ASCII kódování, dešifrovat text prezentovaný ve formě kódů binárních znaků.

01010000 01100101 01110010 01101101 00100000 01010101

01101110 01101001 01110110 01100101 01110010 01110011

01101001 01110100 01111001

Úkol 5

Využití výhod kódová stránka Tabulka kódování ASCII Windows-1251, získat hexadecimální kód slova INFORMACE.

Úkol 6

Kolikrát se zvýší množství paměti potřebné k uložení textu, pokud bude převeden z kódování KOI8-R na kódování Unicode?

Úkol 7

Pomocí tabulkového procesoru Excel vytvořte tabulku kódování ASCII, ve které se znaky budou automaticky zobrazovat na obrazovce podle jejich zadaného desetinného čísla (použijte příslušnou textovou funkci).

Základní informace

Huffmanův algoritmus. Komprese informace v paměti počítače je transformace informace, která vede ke snížení množství uložené paměti při zachování zakódovaného obsahu. Podívejme se na jednu z kompresních metod textové informace- Huffmanův algoritmus. Pomocí tohoto algoritmu je sestaven binární strom, který umožňuje jednoznačně dekódovat binární kód sestávající z kódů znaků různých délek. Binární strom je strom, který má dvě větve vycházející z každého vrcholu. Obrázek ukazuje příklad takového stromu postaveného pro abecedu anglický jazyk s přihlédnutím k četnosti výskytu jejích písmen.

Pojďme kódovat pomocí tohoto stromu slovo "ahoj":
0101 100 01111 01111 1110

Při umístění tohoto kódu do paměti bit po bitu bude mít tvar:
010110001111011111110

Text, který zabírá 5 bajtů v kódování ASCII, bude mít v kódování Huffman 3 bajty.

Úkol 8

Pomocí Huffmanovy kompresní metody zakódujte následující slova:
a) správce
b) revoluce
c) ekonomika
d) oddělení

Úkol 9

Pomocí Huffmanova stromu dekódujte následující slova:
a) 01110011 11001001 10010110 10010111 100000
b) 00010110 01010110 10011001 01101101 01000100 000

Praktická práce č. 1.5 "Zobrazení obrazu a zvuku"

Účel práce: praktické upevnění znalostí o reprezentaci grafických dat a zvuku v počítači.

Základní informace

V některých úlohách je použita modelová (tréninková) verze monitoru s velikostí rastru 10x10 pixelů.
S vektorovým přístupem je obrázek považován za soubor jednoduchých prvků: přímky, oblouky, kružnice, elipsy,
obdélníky, odstíny atd., kterým se říká grafická primitiva. Grafické informace jsou data, jasně
definování všech grafických primitiv, které tvoří výkres.
Poloha a tvar grafických primitiv jsou specifikovány v systému grafických souřadnic souvisejících s obrazovkou. Obvykle původ
umístěný v levém horním rohu obrazovky. Pixelová mřížka se shoduje se souřadnicovou mřížkou. Horizontální osa X směřuje zleva doprava; Vertikální osa Y je shora dolů.
Úsek přímky je jednoznačně určen uvedením souřadnic jeho konců; kružnice - souřadnice středu a poloměru; polygon - podle souřadnic jeho rohů, stínovaná oblast - podle hraniční čáry a barvy stínování atd.

Tréninkový systém vektorových příkazů je uveden v tabulce.

Například musíte napsat sekvenci pro získání obrázku písmene K:

Obrázek písmene „K“ na obrázku je popsán třemi vektorovými příkazy:
Řádek(4, 2, 4, 8)
Řádek (5, 5, 8, 2)
Řádek (5, 5, 8, 8)

Úkol 1

Sestrojte binární kód daného černobílého rastrového obrázku získaného na monitoru o velikosti rastru 10x10.

Úkol 2

Určete, kolik paměti je potřeba k uložení 1 bitu obrazu na vašem počítači (k tomu je třeba použít Vlastnosti obrazovky určit barevnou bitovou hloubku).

Úkol 3

Bitová hloubka barvy je 24. Kolik různých odstínů existuje? šedá lze zobrazit na obrazovce (šedá se vytvoří, pokud jsou úrovně jasu všech tří základních barev stejné)?

Úkol 4

Je dán binární kód 8barevného obrázku. Velikost monitoru je 10 x 10 pixelů. Co je na obrázku (nakreslení)?

110 011 111 111 110 110 111 111 011 110
111 011 111 111 111 111 111 111 011 111
111 111 011 111 111 111 111 011 111 111
111 111 111 011 011 011 011 111 111 111
001 111 111 111 010 010 111 111 111 001

Úkol 5

Pomocí vektorových příkazů popište následující obrázky (barva výplně je libovolná).

Úkol 6

Získejte rastrové a vektorové znázornění všech čísel od 0 do 9.

Úkol 7

Pomocí sady vektorových příkazů uvedených níže určete, co je znázorněno na obrázku (nakreslete).

Barva kresby Modrá
Obdélník 12, 2, 18, 8
Obdélník 10, 1, 20, 21
Obdélník 20, 6, 50, 21
Barva kresby Žlutá
Barva výplně Zelená
Kruh 20, 24, 3
Kruh 40, 24, 3
Odstín 20, 24, Žlutá
Odstín 40, 24, Žlutá
Barva výplně Modrá
Odstín 30, 10, Modrá
Odstín 15, 15, Modrá
Barva výplně růžová
Odstín 16, 6, Modrá

Úkol 8

Zjistěte, kolik má 1 stránka video paměti ve vašem počítači (za tímto účelem zjistěte, jaké rozlišení a bitovou hloubku má počítač). Odpověď napište v megabajtech.

Úkol 9

Nakreslete v editoru Malovat obrázek sun, uložte jej ve formátu BMP a poté jej pomocí Photoshopu převeďte do formátu JPEG (nejvyšší kvalita), JPEG (nejnižší kvalita), GIF, TIFF.
Porovnejte účinnost komprese každého formátu vyplněním tabulky.

Úkol 10

Bitová hloubka barev je 32. Video paměť je rozdělena na dvě stránky. Rozlišení displeje 800x600. Vypočítejte velikost video paměti.

Úkol 11

V počítači je nainstalována 2 MB grafická karta. Co je maximum možné množství barvy jsou teoreticky přijatelné v paletě při práci s monitorem s rozlišením 1280x1024?

Úkol 12

Kolik video paměti v kilobajtech je potřeba k uložení obrázku 600 x 350 pixelů pomocí 8barevné palety?

Úkol 13

Zelená barva na počítači s velikostí stránky videopaměti 125 KB je kódována kódem 0010. Jaké může být rozlišení monitoru?

Úkol 14

Monitor pracuje s 16-ti barevnou paletou v režimu 640 x 400 pixelů. Kódování obrázku vyžaduje 1250 kB. Kolik stránek video paměti to zabírá?

Úkol 15

Kolik barev lze maximálně použít pro uložení obrázku 350x200 pixelů, pokud je velikost stránky videopaměti 65 KB?

Úkol 16

Určete velikost paměti pro uložení digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je 5 minut při vzorkovací frekvenci 44,1 KHz a hloubce kódování 16 bitů.

Úkol 17

Pomocí standardní aplikace Sound Recorder nahrajte 1 minutu zvuku se vzorkovací frekvencí 22,050 kHz a hloubkou kódování 8 bitů (mono) a poté stejný zvuk se vzorkovací frekvencí 44,1 kHz a hloubkou kódování 16 bitů ( mono). Porovnejte objemy přijatých souborů.

Úkol 18

Jedna minuta záznamu digitálního zvukového souboru zabere 1,3 MB místa na disku a bitová kapacita zvukové karty je 8. Při jaké vzorkovací frekvenci se zvuk nahrává?

Úkol 19

Dvě minuty záznamu digitálního zvukového souboru zaberou 5,1 MB místa na disku. Vzorkovací frekvence - 22 050 Hz. Jaká je bitová hloubka audio adaptéru?

Úkol 20

Objem volnou paměť na disku - 0,01 GB, bitová hloubka zvukové karty - 16. Jaká bude doba trvání zvuku digitálního zvukového souboru, pokud je nahrán se vzorkovací frekvencí 44 100 Hz?

^

Tabulka 20.1 - Binární kód osmibarevné palety

NA	Z	S	Barva
0	0	0	Černý
0	0	1	Modrý
0	1	0	Zelený
0	1	1	Modrý
1	0	0	Červený
1	0	1	Fialová
1	1	0	Žlutá nebo hnědá
1	1	1	Bílý

Proto kódování 8barevného obrázku vyžaduje tři bity paměti na pixel.

Polotónové obrázky široce používané pro ukládání černobílých fotografií a v případech, kdy se lze obejít bez barvy. Každý bod takového obrázku může mít jeden z 256 odstínů (gradací) šedé s jasem od černé (0) po bílou (255). Tento rozsah hodnot se nazývá stupnice šedé(stupně šedi). Pro zakódování jednoho pixelu v odstínech šedé je vyžadováno 8 bitů (8 bitů = 1 bajt). Barevná hloubka polotónového obrázku je tedy 8 bitů, což znamená 256 možných hodnot pro každý jeho pixel.

Před širokým použitím moderní počítače Většina počítačů byla schopna zobrazit na obrazovce najednou maximálně 256 barev. Nejracionálnějším způsobem kódování v takových podmínkách bylo jejich indexování. Během indexování byla přiřazena každá barva obrázku sériové číslo, který byl použit k popisu všech pixelů, které mají tuto barvu. Protože se sada barev pro různé obrázky lišila, byla uložena v paměti počítače spolu s obrázkem. Sada barev použitých v obrázku se nazývá paleta.

Barevná paleta je datová tabulka, která ukládá informace o tom, jakým kódem je konkrétní barva zakódována.

Barevná hloubka indexovaných obrázků závisí na počtu prvků v nich. barevná tabulka a může mít rozsah od 2 do 8 bitů. K popisu 64 barev potřebujete 6 bitů, na 16 barev potřebujete 4 bity. Obrázek skládající se z 256 barev vyžaduje 1 bajt. Množství paměti obsazené indexovaným obrázkem se také odpovídajícím způsobem změní. Obrázek s paletou 256 barev vyžaduje stejné množství paměti jako obrázek ve stupních šedi. S menší barevnou tabulkou bude paměťová stopa ještě nižší. Skutečnost, že obrázek je barevný s velmi malými velikostmi souborů, dala indexovaným obrázkům druhý život s rozvojem webového designu, protože velikosti souborů jsou pro přenos po síti kritické.

Pro plnobarevné obrázky je zapotřebí ještě více zdrojů. Obrázky lze obvykle vytvořit a uložit v jednom z barevných modelů. Digitální plnobarevný obraz se skládá z kanálů odpovídajících základním barvám obrazového modelu. Každý kanál je polotónový obraz, jehož jas pixelů je určen množstvím odpovídající základní barvy ve složeném obrazu. Kanál je kódován 8 bity, což znamená, že počet barevných gradací v něm je 256.

Velikost paměti, kterou plnobarevný obrázek zabírá, závisí na počtu kanálů, které obsahuje. Obrázky RGB obsahují tři kanály, z nichž každý vyžaduje 8 bitů k popisu. Barevná hloubka těchto obrázků je tedy 24 bitů. Obrazy CMYK mají čtyři kanály a barevná hloubka je pak 8x4=32 bitů.

Dva bajty (16 bitů) umožňují definovat 65536 různých barev. Tento režim se nazývá Vysoká barva . Pokud se pro kódování barev použijí tři bajty (24 bitů), lze současně zobrazit 16,5 milionu barev. Tento režim se nazývá True Color .

Objem rastrového obrázku je tedy určen vynásobením počtu bodů informačním objemem jednoho bodu, který závisí na počtu možných barev.

Informace o vektorový obrázek je kódován jako běžný alfanumerický a zpracováván speciálními programy.

^ 20.1.5 Formáty grafických souborů

V počítačové grafice se pro ukládání obrázků používají nejméně tři desítky formátů souborů. Formáty grafických souborů určují způsob ukládání informací do souboru (rastrový, vektorový) a také formu ukládání informací (použitý kompresní algoritmus).

Komprese se používá pro soubory rastrové grafiky, protože... mají poměrně velký objem. Existují různé kompresní algoritmy a pro různé typy obrázků je vhodné použít vhodné typy kompresních algoritmů.

Podle typu ukládaných grafických informací se dělí formáty souborů pro ukládání obrázků

 rastr (TIFF, GIF, BMP, JPEG);

 vektor (AI, CDR, FH7, DXF);

 smíšené (univerzální) (EPS, PDF).

Je třeba vzít v úvahu, že soubory téměř jakéhokoli vektorového formátu mohou také ukládat rastrovou grafiku. To však často vede ke zkreslení reprodukce barev, a proto, pokud obrázek neobsahuje vektorové objekty, je vhodnější použít rastrové formáty.

Podívejme se blíže na nejoblíbenější formáty grafických souborů.

^ Formát GIF (Graphics Interchange Format) byl představen společností CompuServe jako první formát pro přenos a zobrazování grafiky přes modem.

Barva každého pixelu je kódována v osmi bitech, takže soubor GIF může obsahovat až 256 barev. Barvy použité v obrázku GIF jsou uloženy v samotném souboru indexovaná paleta .

Soubory GIF mohou také obsahovat různé odstíny šedé. Existují dvě hlavní verze formát GIF: GIF87 a GIF89a - jsou pojmenovány podle roku standardizace. Obě verze podporují prokládaný způsob reprezentace grafického souboru. Novější verze GIF89a umožňuje určit jednu barvu jako průhlednou.

Průhlednost znamená, že jednu barvu obrázku (obvykle barvu pozadí) lze prohlásit za průhlednou. Díky tomu bude obrázek na stránce vypadat přirozeněji.

Střídání linek znamená, že zatímco je obraz přijímán po síti, jeho detaily jsou vykreslovány postupně. Efekt je podobný tomu, co se stane, když se rozostřený snímek postupně zaostří. Díky střídání linek mohou uživatelé s pomalými modemy obvykle hned na začátku příjmu obrazu vyhodnotit jeho obsah a dobu potřebnou k úplnému přenosu a rozhodnout se tak, zda se vyplatí v příjmu pokračovat, nebo zda je možné odmítnout to.

GIF lze také použít k vytvoření jednoduchých animací na obrazovce.

Hlavním omezením souborů GIF je jejich neschopnost ukládat a zobrazovat neindexované obrázky vykreslené v True Color nebo High Color. Jinými slovy, obrázky GIF musí mít 256 nebo méně barev.

Komprese souborů GIF je bezztrátová komprese. To znamená, že zabalení obrázku nijak neovlivňuje jeho kvalitu. V tomto případě je komprese nejúčinnější v případech, kdy obrázek obsahuje velké plochy jednotné barvy s jasně definovanými hranicemi. Naopak komprese GIF je extrémně neúčinná, pokud existují oblasti s gradientním zbarvením nebo náhodným rozložením barevných odstínů, ke kterému dochází při použití různé metody nastavení pro rastr nebo vyhlazení okrajů oblasti obrázku.

Formát GIF se používá k ukládání všech malých grafických prvků: ikon odkazů, nápisů a miniatur a k ukládání obrázků libovolné velikosti, zpočátku sestávajících z velkých ploch jednotné barvy.

^ Formát JPEG(Joint Photographic Experts Group) byl navržen pro efektivní ukládání a přenos barevných fotografií s celou řadou barevných tónů. Formát JPEG byl původně používán k tomu, aby umožnil fotoreportérům specializujícím se na publikování zpráv komprimovat své soubory digitální fotografie na velikost vhodnou pro přenos z místa nakladatelství přes modem.

Formát JPEG je vhodný pro ukládání obrázků bez indexu barev vygenerovaných v RGB režim s barevnou hloubkou True Color. Barva je kódována rychlostí 24 bitů na pixel, a tak dokáže současně vnímat více než 16 milionů barev. Stupeň komprese souboru lze změnit podle uvážení uživatele. Kompresní algoritmus není založen na hledání identických prvků, ale na rozdílu mezi pixely. JPEG hledá hladký barevné přechody ve čtvercích 99 pixelů. Místo skutečných hodnot JPEG ukládá rychlost změny z pixelu na pixel. Barevné informace, které jsou z jeho pohledu zbytečné, zahazuje zprůměrováním některých hodnot. Čím vyšší je úroveň komprese, tím více dat je zahozeno a tím nižší je kvalita

Formát JPEG má schopnost reprezentovat grafický soubor podobným "prokládaným" způsobem jako formát GIF. Toto se nazývá z hlediska formátu JPEG - " progresivní skenování " Obě metody umožňují prohlížeči nejprve vykreslit obrázek v nízkém rozlišení a poté zvýšit jeho kvalitu při výměně souboru, čímž se výrazně zkrátí zdánlivá doba načítání grafiky.

Formát JPEG má dvě významné nevýhody:

1) Opakované ukládání souboru v tomto formátu vede ke zhoršení kvality obrazu. Proto byste neměli archivovat obrázek ve formátu JPEG, pokud nemluvíte o médiích pouze pro čtení. Kromě toho se zkreslení také objeví, pokud je fotografie JPEG kombinována s obrázkem jiného formátu a poté zaznamenána s kompresí.

2) Obrázky uložené ve formátu JPEG nemohou mít průhledné oblasti.

Tento formát se používá ve všech případech, kdy velikost obrázku na každé souřadnici přesahuje 200 pixelů a samotný obrázek je plnohodnotnou fotografií nebo ukázkou umělecké grafiky včetně jemných odstínů barev.

Formát BMP ( Windows Device Independent Bitmap) je podporována všemi programy kompatibilními s Windows. Strukturu souborů BMP používá systém Windows k ukládání bitmapových obrázků. Tento formát ukládá obrázky na pozadí, piktogramy a další rastrové obrázky Windows. Tento formát minimalizuje možnost chyb nebo chybné interpretace rastrových dat.

Formát BMP zobrazuje data správně bez ohledu na hardware a softwarových zařízení(monitor počítače, grafická karta a ovladač displeje). Tato nezávislost na zařízení je zajištěna použitím systémových palet. Tento formát má však i své nevýhody. Komprimovatelné jsou pouze 4bitové a 8bitové barevné verze formátu, což znamená, že 24bitové soubory BMP budou velmi velké. Kromě toho je použití souborů BMP omezeno na operační systémy Windows a OS/2.

^ Formát TIFF(Tagget Image File Format) ukládá mnoho obrazových dat do označených polí, odtud pochází její název (Tagged Image File Format). Každé označené pole obsahuje bitmapové informace nebo odkaz na jiná pole. Program, který soubor čte, může přeskočit pole, která jsou pro něj neznámá nebo nepotřebná. Tato všestrannost umožňuje použití formátu v různých počítačových systémech. Kromě toho může formát TIFF ukládat řadu dalších informací o rastrovém obrázku, včetně: korekční křivky pro obrázek ve stupních šedi; pole podrobných informací o obrázku (název programu, autor, datum vytvoření a komentáře); velikost a rozlišení obrazu; podrobné informace o barvě originálu.

Většina programů, které čtou soubor TIFF, může snadno číst soubory tohoto formátu vytvořené na jiných systémech. Struktura formátu TIFF je flexibilní a umožňuje ukládat různé typy obrázků.

Kromě tradičních barev CMY formát podporuje barevné separace s velký počet barvy Nejvhodnější pro tisk.

^ Formát PDF(Portable Document Format) je navržen společností Adobe jako formát nezávislý na platformě, ve kterém lze ukládat ilustrace (vektorové a rastrové) i text s řadou písem a hypertextových odkazů. K dosažení přenositelnosti deklarované v názvu musí být velikost souboru PDF malá. K tomuto účelu se používá komprese – pro každý typ objektu se používá jiná metoda. Například bitmapové obrázky jsou zapsány ve formátu JPEG. Společnost Adobe vydala balíček Acrobat pro práci s tímto formátem. Bezplatná utilita Acrobat Reader umožňuje číst dokumenty a tisknout je na tiskárně, ale neumožňuje je vytvářet ani upravovat. Acrobat Distiller převádí soubory PostScript do tohoto formátu. PostScript je jazyk pro popis stránek určený pro generování obrázků libovolné složitosti a jejich tisk. Mnoho programů (Adobe PageMaker, CorelDraw, FreeHand) umožňuje exportovat dokumenty do PDF a některé umožňují také upravovat grafiku zaznamenanou v tomto formátu. V tomto formátu jsou obvykle uloženy dokumenty, které jsou pouze pro čtení a nejsou upravovány. Soubor v ve formátu PDF obsahuje všechny potřebné fonty. To je pohodlné a umožňuje vám to vyhnout se přenosu písem pro výstup (přenos písem není zcela legální z hlediska autorských práv).

Důležitá je tedy znalost vlastností formátů grafických souborů efektivní skladování obrázky a organizování výměny dat mezi různými aplikacemi.

Při přípravě souborů pro zveřejnění na internetu musíte čelit problému převodu grafických souborů z jednoho formátu do druhého.

Převod formátů grafických souborů lze provést pomocí grafických editorů, které soubory přijímají různé formáty. Pro tyto účely můžete použít grafický editor Editor fotografií , zahrnuto v Microsoft Office. Tento editor umí pracovat s téměř všemi běžnými formáty grafických souborů: TIFF, PCX, GIF, JPEG atd. Zároveň umožňuje převádět soubory z jednoho formátu do druhého pomocí jednoduché operace Uložit jako...(Uložit jako...). Při převodu souborů můžete zadat požadované parametry. Například převést z barevné na černobílou, vybrat počet barev, stupeň komprese souboru nebo faktor kvality – velký soubor a nejlepší kvalitu obrázky nebo malý soubor s nižší kvalitou obrazu.

^ 20.2 Zobrazovací zařízení

20.2.1 Počítač pro práci s obrázky

Matematický a počítačový grafický software nelze posuzovat izolovaně od hardwaru používaného v různých fázích zpracování obrazu. Všechny tyto fondy jsou obvykle rozděleny do tří velkých skupin:

 vstupní zařízení (skenery, digitizéry, digitální fotografie a videokamery);

 výstupní zařízení (monitory, tiskárny, plotry, digitální projektory);

 zpracovatelská zařízení (grafické akcelerátory).

Podívejme se podrobněji na hardware poslední skupiny, protože jsou přiřazeny důležitou roli při práci s obrázky.

Nejjednodušší počítačové modely první poloviny 80. let, které zobrazovaly grafické obrázky na běžné obrazovce domácí televizi, často zvládal bez použití speciálního hardwaru pro práci s grafikou. Tyto funkce byly prováděny konvenčním procesorem. Jak se vyvíjely počítače a rozšiřovala se škála úloh pro práci s grafikou a barvami, mikroprocesor již nezvládal zpracování grafických obrázků a tyto funkce byly převedeny na speciální video systém počítač.

Jak již bylo uvedeno výše, video systém osobního počítače se skládá z monitoru (displeje), grafického adaptéru (grafické karty) a software.

Displej je obdélníková matice pixely, které díky luminoforům, které pokrývají obrazovku, mají vlastnost svítivosti při dopadu elektronového paprsku, který prochází po obrazovce řádek po řádku zleva doprava a shora dolů a mění jeho jas a barvu.

Každý pixel odpovídá určitému počtu bitů v paměti RAM. Část paměti, která ukládá informace o stavu každého pixelu na obrazovce, definuje video paměť počítače.

Video paměť - jedná se o elektronické, energeticky závislé paměťové zařízení určené k ukládání video informací - binárního kódu obrazu zobrazeného na obrazovce.

Grafický adaptér řídí provoz monitoru. Součástí grafického adaptéru je také videopaměť. Adaptér zajišťuje čtení této paměti.

Konstrukčně je grafický adaptér samostatnou deskou připojenou k centrálnímu procesoru prostřednictvím společné sběrnice, proto je také video adaptér tzv. grafická karta (grafická karta). Grafická karta je vložena do slotu (PCI nebo AGP). základní deska. Na zadní straně grafické karty je konektor, ke kterému je monitor připojen pomocí kabelu.

S nárůstem složitosti trojrozměrné grafiky, tedy s nárůstem počtu polygonů v trojrozměrných scénách, jejichž obraz se zobrazuje na monitoru, je součástí práce na konstrukci a zpracování 3D obrázky bylo nutné jej přenést z centrálního procesoru na grafickou kartu. K tomu byl na něj umístěn specializovaný mikroobvod - GPU kdo přebírá většina z práce na tvorbě a zpracování trojrozměrných obrazů a tím odlehčuje centrálnímu procesoru. Taková grafická karta (obrázek 20.7) se později stala známou jako grafický akcelerátor (urychlovač).

Popularita grafické aplikace a zejména multimediální aplikace učinily z grafických akcelerátorů nejen běžný doplněk grafického adaptéru, ale také nutnost.

Mezi hlavní vlastnosti grafických akcelerátorů patří:

 sběrnice: každý grafický akcelerátor je určen pro určitý typ video sběrnice. Většina grafických akcelerátorů je určena pro PCI sběrnice;

 šířka datového registru: čím větší je šířka registru, tím více dat může procesor s každým příkazem zpracovat.

Obrázek 20.7. Grafický akcelerátor

Osobní počítače používají různé typy grafických adaptérů. Téměř všechny mohou pracovat v několika režimech, nazývaných také video mody . Tyto režimy se liší rozlišením, počtem barev, paletou, počtem stránek videa a způsobem, jakým jsou adresovány.

Existují dva hlavní typy video režimů: textový a grafický. V textový režim Videopaměť obsahuje kódy znaků a jejich atributy, které se zobrazují na obrazovce monitoru z tabulky symbolů. V režimu grafického videa ukládá videopaměť barevný kód pro každý pixel zobrazený na obrazovce. Pro konkrétní režim některé monitory poskytují různá rozlišení. S nižším rozlišením dokáže monitor zobrazit více barev.

První modely IBM PC používaly barevný grafický režim C.G.A. . Výstupní obraz byl poměrně nízké kvality. Rozlišení 620200 se čtyřbarevnou paletou 16 možných barev nebo 640200 s dvoubarevnou paletou.

Později (v roce 1984) se objevil vylepšený grafický adaptér E.G.A. , což vám umožní pracovat v rozlišení 640350 s 16-ti barevnou paletou 64 barev, dvěma video stránkami a v monochromatickém režimu s 8 video stránkami při nízkém rozlišení 320200.

V roce 1987 začala IBM vyrábět počítače vybavené grafickými adaptéry VGA (video pole). Adaptéry VGA se vyznačují schopností pracovat v jednom z několika grafické režimy, lišící se počtem bodů reprodukovaných na obrazovce a počtem barev. Zvláště rozšířené uplatnění našly například dva režimy, které poskytují práci s 256 barvami z palety milionu barevných odstínů v rozlišení 320200 a s paletou 16 barev v rozlišení 640480.

Jednou z cenných vlastností standardu VGA je, že je „otevřený shora“, například zvýšením množství video paměti na desce grafického adaptéru můžete dosáhnout vyššího grafického rozšíření a (nebo) zvýšení počet barev reprodukovaných současně. Tyto režimy se nazývají SVGA . Modifikace SVGA umožňuje použití 256 barev při rozlišení 12801024 a 16 milionů barev při rozlišení 1024768.

Každý z pozdějších uvedených adaptérů podporoval všechny režimy předchozích. V posledních letech IBM navrhla adaptér XGA jako standard pro vysoce výkonné počítače.

Obraz, který se vytváří grafický akcelerátor, řízený instrukcemi z centrálního procesoru, je umístěn ve video paměti. Kompletní informace jsou volány informace o všech obrazových bodech uložených ve video paměti bitmapa obrázku .

Pojďme si spočítat potřebné množství video paměti pro jeden z aktuálně nejrozšířenějších grafických režimů s paletou 65536 barev v rozlišení 800 x 600 bodů.

Celkový počet bodů na obrazovce: 800  600 = 480 000. Pro kódování 65536 různých barev jsou zapotřebí dva bajty (16 bitů) paměti. Požadované množství video paměti je tedy: 16 bitů  480 000 = 7680 000 bitů = 960 000 bajtů = 937,5 KB.

Požadované množství video paměti pro ostatní grafické režimy se vypočítá podobně (tabulka 20.2).

Tabulka 20.2. - Kapacita video paměti pro různé grafické režimy

Režim obrazovky	Barevná hloubka (bity na bod)
	4	8	16	24
640  480	150 kB	300 kB	600 kB	900 kB
800  600	234 kB	469 kB	938 kB	1,4 MB
1024  768	384 kB	768 kB	1,5 MB	2,25 MB
1280  1024	640 kB	1,25 MB	2,5 MB	3,75 MB

V současné době se výrobou video adaptérů zabývají společnosti ABIT, ASUS, AOpen, ATI, Chaintech, Creative Labs, Gigabyte, InnoVision Multimedia, Leadtek, Matrox, Microstar International (MSI), Sapphire a další.

^ 20.2.3 Zařízení pro zadávání grafických informací do počítače

Existují různé technické prostředky, které provádějí proces převodu obrázků do digitální podobě, například skenery, digitizéry ( grafické tablety), digitální fotoaparáty a videokamery. V každém konkrétním případě je důležité vybrat správné zařízení, vedené jeho technické vlastnosti, abyste získali digitalizovaný obrázek s požadovanými detaily a barevným rozsahem.

Skener - jedná se o zařízení pro zadávání barvy nebo barvy do osobního počítače černobílý obrázek.

Princip fungování téměř všech typů skenerů je stejný. Vychází z toho, že jednotlivé body původního obrazu (originálu) jsou osvětleny nasměrovaným paprskem a výsledný paprsek je vnímán fotocitlivým přijímačem, kde je informace o „barvě“ bodu interpretována jako konkrétní číselná hodnota. , který je přenášen do počítače přes určité rozhraní.

Fotocitlivé prvky jsou zpravidla kombinovány do matice, aby bylo možné současně skenovat celou oblast originálu.

Podle způsobu vnímání barev se skenery dělí na černobílé a barevné.

Černobílé skenery V nejjednodušším případě dokážou rozlišit pouze dvě hodnoty - černou a bílou, což je docela dost na čtení čárového kódu. Sofistikovanější skenery rozlišují mezi odstíny šedé.

Barevné skenery Fungují na principu sčítání barev, kdy se barevný obraz získá smícháním tří barev: červené, zelené a modré.

Na základě mechanismu pohybu matrice fotocitlivých prvků vůči originálu se rozlišují tyto typy skenerů: ruční, bubnové, archové, ploché.

Ruční skenery  jedná se o relativně levná zařízení malých rozměrů, vhodná pro rychlé skenování obrázků z knih a časopisů. Skenování se provádí ručním pohybem skeneru po předloze. Šířka pásma skenování obvykle nepřesahuje 15 cm Nevýhody ruční skener To může zahrnovat závislost kvality skenování na dovednostech uživatele a nemožnost současného skenování relativně velkých obrázků.

V bubnový skener Skenovaný originál je umístěn na rotující válec. V tomto případě je naskenována bodová oblast obrazu a skenovací hlava se pohybuje podél válce ve velmi malé vzdálenosti od originálu. V současné době se takové skenery používají pouze v tiskové výrobě.

V archové skenery Nosič s obrázkem je tažen po pravítku, na kterém jsou umístěny fotocitlivé prvky. Šířka obrázku je obvykle formátu A4 a délka je omezena možnostmi použitého počítače (čím větší obrázek, tím více větší velikost soubor, kde je uložena jeho digitální kopie).

Ploché skenery skenovat automaticky. Předloha se umístí do skeneru na skleněnou desku, pod kterou se pomocí pohyblivé lineární matrice snímá obraz řádek po řádku rovnoměrnou rychlostí (obrázek 20.8). Velikost naskenovaných obrázků závisí na velikosti skeneru a může dosáhnout velikosti velkého listu výkresu (A0). Rozměry matrice a zaostřovacího systému jsou voleny tak, aby snímaly celou šířku listu. Speciální nástavec na diapozitivy umožňuje skenovat diapozitivy a negativy.

Obrázek 20.8. Plochý skener

Skenery se připojují k osobní počítač přes speciální řadič (u plochých skenerů je to nejčastěji SCSI řadič). Skener by měl mít vždy příslušný ovladač, protože pouze omezený počet softwarových aplikací má vestavěné ovladače pro komunikaci určitá třída skenery.

Při výběru konkrétní model skeneru, je nutné vzít v úvahu řadu charakteristik spojených s technické možnosti modely.

Povolení - počet bodů nebo rastrových buněk, ze kterých je obraz vytvořen, na jednotku délky nebo plochy. Čím vyšší je rozlišení zařízení, tím jemnější detaily lze reprodukovat.

Hardwarové/optické rozlišení skeneru  je to jedna z hlavních charakteristik skeneru, přímo související s hustotou umístění citlivých prvků na matrici skeneru. Měřeno v počtu pixelů na čtvereční palec obrázku.

Interpolované rozlišení  rozlišení obrazu získaného pomocí matematické zpracování původní obrázek. Se zlepšováním kvality to nemá moc společného. Často slouží reklamní trik pro netrénované uživatele.

Barevná hloubka  počet bitů každého pixelu v digitálním obrázku, vč. vydaný skenerem.

Na světovém trhu se jich prezentuje dostatek velký počet výrobci skenerů. Nejoblíbenější modely vyrábí Hewlett-Packard, Agfa, Canon, Mustek.

Skenování bytu grafické dokumenty věc je poměrně jednoduchá: předloha se položí na skleněnou desku plochého skeneru, zavře se víko a zařízení se spustí. Ale skenování ve třech dimenzích, které definují náš svět, je mnohem složitější a vyžaduje hodně práce, takže až dosud byl tento úkol pro uživatele PC téměř nemožný.

Dnes však byla vyvinuta řada přístrojů, které umožňují zobrazovat malé a středně velké objekty ve formě přesných trojrozměrných souborů. Příkladem je zařízení MicroScribe-3D pro digitalizaci trojrozměrných objektů od společnosti Immersion, které využívá moderní pokroky v různých odvětvích technického pokroku.

Obrázek 20.9. Zařízení pro digitalizaci trojrozměrných objektů MicroScribe-3D

Immersion vyvinul unikátní technologie mechanické digitalizace , který je kompaktní, cenově dostupný a snadno se používá. Zařízení je stolní zařízení, které vypadá jako miniaturní zubní vrtačka (obrázek 20.9). Každé připojení MicroScribe-3D využívá digitální optické senzory, jejichž provoz je nezávislý na jakýchkoliv okolních vlivech. Výsledkem je univerzální systém, který dokáže fungovat prakticky v jakémkoli prostředí a skenovat objekty z jakéhokoli materiálu.

Ale kromě toho existují další technologie trojrozměrného skenování: ultrazvukové skenování, magnetické skenování, laserové skenování.

Pro automatizaci práce s daty různých typů je velmi důležité sjednotit jejich prezentační formu - k tomu se obvykle používá technika kódování, tedy vyjádření dat jednoho typu daty jiného typu. Přirozený člověk jazyky - nejsou ničím jiným než pojmovými kódovacími systémy pro vyjádření myšlenek řečí. Těsně přiléhající k jazykům ABC(systémy kódování jazykových komponent používající grafické symboly). Historie zná zajímavé, i když neúspěšné pokusy o vytvoření „univerzálních“ jazyků a abeced. Neúspěch pokusů o jejich realizaci je zřejmě dán tím, že národní a sociální subjekty přirozeně chápou, že změna systému kódování veřejných dat jistě povede ke změně společenských metod (tedy právních a mravních norem), a to může být spojeno se sociálními otřesy .

Stejný problém univerzálního kódovacího nástroje je poměrně úspěšně implementován v určitých odvětvích techniky, vědy a kultury. Příkladem může být systém pro psaní matematických výrazů, telegrafní abeceda, abeceda námořní vlajky, systém Braillova písma pro nevidomé a mnoho dalšího.

Počítačová technika má také svůj vlastní systém – tzv binární kódování a je založen na reprezentaci dat jako sekvence pouze dvou znaků: 0 a 1. Tyto znaky se nazývají binární číslice, v angličtině - binární číslice nebo zkráceně zasáhnout (bit).

Jeden bit může vyjadřovat dva pojmy: 0 nebo 1 (Ano nebo ne, černá nebo bílá, pravda nebo lež atd.). Pokud se počet bitů zvýší na dva, lze vyjádřit čtyři různé pojmy:

Tři bity mohou kódovat osm různých hodnot:

000 001 010 011 100 101 110 111

Zvýšením počtu bitů v binárním kódovacím systému o jeden zdvojnásobíme počet hodnot, které lze v tomto systému vyjádřit, tj. obecný vzorec má tvar:

Kde N- počet nezávislých kódovaných hodnot;

T - bitová hloubka binárního kódování přijatého v tomto systému.

Kódování celých a reálných čísel

Celočíselná čísla se binárně kódují docela jednoduše – stačí vzít celé číslo a dělit ho na polovinu, dokud se podíl nerovná jedné. Množina zbytků z každého dělení, zapsaná zprava doleva spolu s posledním kvocientem, tvoří binární analogii desetinného čísla.

Tedy 19= 10011;.

Pro zakódování celých čísel od 0 do 255 stačí mít 8 bitů binárního kódu (8 bitů). Šestnáct bitů umožňuje kódovat celá čísla od 0 do 65 535 a 24 bitů umožňuje zakódovat více než 16,5 milionu různých hodnot.

Pro kódování reálných čísel se používá 80bitové kódování. V tomto případě se číslo nejprve převede na normalizovaná forma:

3,1415926 =0,31415926-10"

300 000 = 0,3 10 6

123 456 789 = 0,123456789 10 10

První část čísla je volána mantisa, a druhý - charakteristický. Většina z 80 bitů je přidělena pro uložení mantisy (spolu se znaménkem) a určitý pevný počet bitů je přidělen pro uložení charakteristiky (také se znaménkem).

Kódování textových dat

Pokud je každému znaku abecedy přiřazeno určité celé číslo (například sériové číslo), lze textové informace zakódovat také pomocí binárního kódu. Osm binárních číslic stačí k zakódování 256 různých znaků. To stačí k tomu, aby se v různých kombinacích osmi bitů vyjádřily všechny znaky anglického a ruského jazyka, malá i velká, stejně jako interpunkční znaménka, symboly základních aritmetických operací a některé obecně uznávané speciální znaky, například symbol „§ “.

Technicky to vypadá velmi jednoduše, ale vždy tam byly poměrně značné organizační potíže. V prvních letech vývoje výpočetní technika byly spojeny s nedostatkem potřebných norem a v současnosti jsou naopak způsobeny nadbytkem současně existujících a protichůdných norem. Aby celý svět kódoval textová data stejně, jsou potřeba jednotné kódovací tabulky, a to zatím není možné kvůli rozporům mezi znaky národních abeced, ale i firemním rozporům.

U angličtiny, která de facto zaujala niku mezinárodního komunikačního prostředku, již byly rozpory odstraněny. US Standards Institute (ANSI – American National Standard Institute) zavedl kódovací systém ASCII (Americký standardní kód pro Výměna informací- standardní kód výměny informací v USA). V systému ASCII jsou pevné dvě kódovací tabulky - základní A prodloužený. Základní tabulka opravuje hodnoty kódu od 0 do 127 a rozšířená tabulka odkazuje na znaky s čísly od 128 do 255.

Prvních 32 kódů základní tabulky, počínaje nulou, je přiděleno výrobcům hardwaru (především výrobcům počítačů a tiskových zařízení). Tato oblast obsahuje tzv kontrolní kódy, které neodpovídají žádným jazykovým symbolům, a proto se tyto kódy nezobrazují ani na obrazovce, ani na tiskových zařízeních, ale mohou řídit způsob výstupu jiných dat.

Počínaje kódem 32 až po kód 127 existují kódy pro znaky anglické abecedy, interpunkční znaménka, čísla, aritmetické operace a některé pomocné znaky.

Podobné systémy pro kódování textových dat byly vyvinuty v jiných zemích. Například v SSSR v této oblasti fungoval kódovací systém KOI-7 (kód výměny informací, sedm číslic). Podpora od výrobců hardwaru a softwaru však přinesla americký kód ASCII na úroveň mezinárodního standardu a národní systémy kódování muselo „ustoupit“ do druhé, rozšířené části kódovacího systému, která určuje význam kódů od 128 do 255. Neexistence jediného standardu v této oblasti vedla k množství současně fungujících kódování. Pouze v Rusku je možné uvést tři současné kódovací standardy a dva více zastaralé.

Například kódování znaků ruského jazyka, známé jako kódování Windows-1251, byl představen „zvenčí“ - společností Microsoft, ale vzhledem k široké distribuci operačních systémů a dalších produktů této společnosti v Rusku byl hluboce zakořeněn a široce používán. Toto kódování se používá na většině místních počítačů běžících na platformě Windows.

Další běžné kódování se nazývá KOI-8 (kód výměny informací, osm číslic) - její vznik sahá do dob Rady vzájemné hospodářské pomoci východoevropských států. Dnes je kódování KOI-8 široce používáno v počítačových sítích v Rusku a v ruském sektoru internetu.

Mezinárodní standard, který zajišťuje kódování znaků ruské abecedy, se nazývá kódování ISO (International Standard Organization - International Institute for Standardization). V praxi se toto kódování používá jen zřídka.

Na počítačích s operačními systémy MS-DOS mohou být v platnosti další dvě kódování (kódování Hosté kódování GOST-alternativní). První z nich byl považován za zastaralý již v prvních letech nástupu osobních počítačů, ale druhý se používá dodnes.

Vzhledem k množství systémů kódování textových dat fungujících v Rusku vyvstává problém mezisystémové konverze dat - to je jeden z běžných problémů v informatice.

Univerzální systém kódování textových dat

Pokud analyzujeme organizační potíže spojené s vytvořením jednotného systému kódování textových dat, můžeme dojít k závěru, že jsou způsobeny omezeným souborem kódů (256). Zároveň je zřejmé, že pokud například nekódujete symboly osmibitovými binárními čísly, ale čísly s velkým počtem bitů, rozsah možných kódových hodnot se mnohem zvětší. Tento systém, založený na 16bitovém kódování znaků, se nazývá univerzální - UNICODE.Šestnáct číslic umožňuje poskytnout jedinečné kódy pro 65 536 různých znaků – toto pole je dostatečné pro umístění většiny jazyků planety v jedné tabulce znaků.

Přes triviální samozřejmost tohoto přístupu jednoduchý mechanický přechod na tento systém dlouho byl zadržen kvůli nedostatečným počítačovým zdrojům (v kódovacím systému UNICODE Vše textové dokumenty automaticky se zdvojnásobí). V druhé polovině 90. let dosáhly technické prostředky potřebné úrovně zajištění zdrojů a dnes zaznamenáváme postupný převod dokumentů a softwaru do univerzálního kódovacího systému. Jednotlivým uživatelům to přineslo ještě více starostí o koordinaci dokumentů vytvořených v různých kódovacích systémech se softwarem, ale to je nutné chápat jako potíže přechodného období.

Kódování grafických dat

Když se na černobílý grafický obrázek vytištěný v novinách nebo knize podíváte lupou, uvidíte, že se skládá z drobných teček tvořících charakteristický vzor tzv. rastr(obr. 1).

Rýže. 1. Rastr je metoda kódování grafických informací, která je v tisku již dlouho akceptována

Vzhledem k tomu, že lineární souřadnice a jednotlivé vlastnosti každého bodu (jas) lze vyjádřit pomocí celých čísel, můžeme říci, že kódování rastru umožňuje použití binárního kódu pro reprezentaci grafických dat. Dnes je obecně přijímáno představovat černobílé ilustrace jako kombinaci bodů s 256 odstíny šedi, a proto osmibitové binární číslo obvykle postačuje pro zakódování jasu libovolného bodu.

Používá se pro kódování barevné grafiky princip rozkladu náhodné barvy pro hlavní komponenty. Jako takové komponenty se používají tři základní barvy: červená (červená, R), zelený (zelená, G) a modrá (Modrá, B). V praxi se věří (ačkoli teoreticky to není úplně pravda), že jakoukoli barvu viditelnou lidským okem lze získat mechanickým smícháním těchto tří základních barev. Tento kódovací systém se nazývá systém RGB prvními písmeny názvů základních barev.

Pokud se pro zakódování jasu každé z hlavních složek použije 256 hodnot (osm binárních bitů), jak je obvyklé u polotónových černobílých obrázků, pak je třeba na zakódování barvy jednoho bodu vynaložit 24 bitů. Kódovací systém zároveň poskytuje jednoznačnou identifikaci 16,5 milionů různých barev, což se ve skutečnosti blíží citlivosti lidského oka. Nazývá se režim reprezentace barevné grafiky pomocí 24 binárních bitů plná barva (True Color).

Každá ze základních barev může být spojena s další barvou, tj. barvou, která doplňuje základní barvu s bílou. Je snadné vidět, že pro kteroukoli ze základních barev bude doplňkovou barvou barva tvořená součtem páru ostatních základních barev. V souladu s tím jsou další barvy: modrá (azurová, S), fialová (purpurová, M) a žlutá ( Žlutá, Y). Princip rozkladu libovolné barvy na její složky lze aplikovat nejen na primární barvy, ale i na doplňkové, to znamená, že jakákoliv barva může být reprezentována jako součet azurové, purpurové a žluté složky. Tento způsob barevného kódování je přijímán v tisku, ale tisk používá i čtvrtý nátěr - černý (Černý, K). Proto je tento kódovací systém označen čtyřmi písmeny CMYK(černá barva je označena písmenem NA, protože dopis V již obsazeno modrou) a k zobrazení barevné grafiky v tomto systému potřebujete 32 binárních bitů. Tento režim se také nazývá plná barva. (True Color).

Pokud snížíte počet binárních bitů použitých ke kódování barvy každého bodu, můžete snížit množství dat, ale rozsah kódovaných barev se znatelně zmenší. Kódování barevné grafiky pomocí 16bitových binárních čísel se nazývá režim Vysoká barva.

Když je barevná informace zakódována pomocí osmi datových bitů, lze přenést pouze 256 barevných odstínů. Tato metoda barevného kódování se nazývá index. Význam názvu je v tom, že jelikož 256 hodnot je zcela nedostačujících k přenosu celé škály barev dostupné lidskému oku, nevyjadřuje kód pro každý bod rastru barvu samotnou, ale pouze její počet. (index) v volala nějaká vyhledávací tabulka paleta. Tato paleta musí být samozřejmě připojena ke grafickým datům - bez ní nelze použít metody pro reprodukci informací na obrazovku nebo papír (tedy ji samozřejmě můžete použít, ale kvůli neúplnosti údaje, obdržené informace nebudou dostatečné: listy na stromech mohou být červené a obloha zelená).

Kódování zvukových informací

Techniky a metody práce s zvukové informace přišel k výpočetní technice velmi pozdě. Navíc, na rozdíl od číselných, textových a grafických dat, zvukové nahrávky neměly stejně dlouhou a osvědčenou historii kódování. V důsledku toho jsou způsoby kódování zvukových informací pomocí binárního kódu daleko od standardizace. Mnoho jednotlivých společností vyvinulo své vlastní podnikové standardy, ale obecně lze rozlišit dvě hlavní oblasti.

FM metoda (Kmitočtová modulace) je založen na tom, že teoreticky každý složitý zvuk lze rozložit na posloupnost jednoduchých harmonických signálů o různých frekvencích, z nichž každý představuje pravidelnou sinusoidu, a proto je lze popsat číselnými parametry, tedy kódem. Zvukové signály mají v přírodě spojité spektrum, to znamená, že jsou analogové. Jejich rozklad na harmonické řady a reprezentaci ve formě diskrétních digitálních signálů provádějí speciální zařízení - analogově-digitální převodníky (ADC). Provede se inverzní konverze pro reprodukci numericky kódovaného zvuku digitálně-analogové převodníky (DAC). Při takovýchto transformacích jsou nevyhnutelné ztráty informací spojené s metodou kódování, takže kvalita zvukového záznamu nebývá zcela vyhovující a odpovídá kvalitě zvuku nejjednodušších elektrických hudebních nástrojů s barvou charakteristickou pro elektronickou hudbu. Tento způsob kódování zároveň poskytuje velmi kompaktní kód, a proto byl používán i v těch letech, kdy byly počítačové zdroje zjevně nedostatečné.

Metoda tabulkové vlny ( Wave-Tabulka) syntéza lépe odpovídá současné úrovni rozvoje technologií. Zjednodušeně lze říci, že někde v předem připravených tabulkách jsou uloženy vzorky zvuků pro mnoho různých hudebních nástrojů (i když nejen pro ně). V technologii se takové vzorky nazývají vzorky.Číselné kódy vyjadřují typ nástroje, jeho modelové číslo, výšku, dobu trvání a intenzitu zvuku, dynamiku jeho změny, některé parametry prostředí, ve kterém se zvuk vyskytuje, a také další parametry charakterizující vlastnosti zvuku. Protože se jako vzorky používají „skutečné“ zvuky, kvalita zvuku získaného syntézou je velmi vysoká a blíží se kvalitě zvuku skutečných hudebních nástrojů.

Základní datové struktury

Práce s velkými datovými soubory je snazší automatizovat, když data objednal, to znamená, že tvoří danou strukturu. Existují tři hlavní typy datových struktur: lineární, hierarchické A tabelární. Lze je zvážit na příkladu obyčejné knihy.

Pokud knihu rozeberete samostatné listy a smíchat je, kniha ztratí svůj účel. Stále bude představovat soubor dat, ale vybrat adekvátní metodu, jak z něj získat informace, je velmi obtížné. (Situace bude ještě horší, pokud z knihy vystřihnete každé písmeno zvlášť - v tomto případě je nepravděpodobné, že vůbec bude existovat adekvátní metoda pro jeho čtení.)

Pokud shromáždíme všechny listy knihy ve správném pořadí, dostaneme nejjednodušší datovou strukturu - lineární. Takovou knihu již lze číst, i když k nalezení potřebných údajů ji budete muset číst v řadě, počínaje úplným začátkem, což není vždy vhodné.

Pro rychlé vyhledávání dat existuje hierarchická struktura. Takže například knihy jsou rozděleny na části, oddíly, kapitoly, odstavce atd. Prvků struktury je více nízká úroveň jsou zahrnuty v prvcích struktury vyšší úrovně: oddíly se skládají z kapitol, kapitol odstavců atd.

U velkých polí je vyhledávání dat v hierarchické struktuře mnohem jednodušší než v lineární, nicméně i zde je nutné navigace, spojené s potřebou prohlížet. V praxi je úloha zjednodušena tím, že většina knih má pomocný kříž tabulka, spojování prvků hierarchické struktury s prvky lineární struktury, to znamená spojování oddílů, kapitol a odstavců s čísly stránek. V knihách s jednoduchou hierarchickou strukturou, určených pro sekvenční čtení, tato tabulka se obvykle nazývá obsah, a v knihách se složitou strukturou, která umožňuje selektivní čtení, se nazývá obsah.