Кодирование графической и звуковой информации

Пространственная дискретизация – преобразование графических изображений из аналоговой (непрерывной) в цифровую (дискретную) форму. Пиксель (Pixel) – минимальный элемент изображения на мониторе или в точечном (растровом) изображении – точка. Разрешающая способность – количество пикселей по горизонтали и вертикали на единицу длины (обычно дюйм). – 1 дюйм=2,54 см DPI – единица измерения разрешения – Dots рег Inch (количество точек в дюйме). Кодирование графической информации. Основные понятия

В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов (наборы цветов, которые могут принимать точки изображения) Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки. Поэтому количество информации, которое необходимо для кодирования цвета каждой точки (глубина цвета) и количество цветов в палитре связаны формулой: N=2 i Кодирование графической информации. Количество информации.

Кодирование графической информации. Модель RGB Всего различных цветов: 256*256*256 = Для передачи информации о 256 состояниях нужно 8 бит (1 байт) (2 8 =256) Для передачи информации о состояниях нужно 3 байта R = 0… 255 G = 0… 255 B = 0… 255 Глубина цвета (цветовое разрешение)=8

Задача: Сколько нужно места в памяти, чтобы воспроизвести на экране изображение в RGB-цвете размером 800 на 600 пикселей? Память для хранения изображения

Решение: Количество пикселей в изображении: 800 * 600 = пикселей Для хранения информации о цвете одного пикселя требуется 3 байта Поэтому для хранения информации о цвете всего изображения требуется: * 3 = байт= 1, 37 Мб

Задачи для самостоятельного решения: 1. Черно-белое (без градаций серого) растровое графическое изображение имеет размер 10*10 точек. Какой объем памяти займет это изображение? 2. Цветное (с палитрой из 256 цветов) растровое графическое изображение имеет размер 10*10 точек. Какой объем памяти займет это изображение? 3. В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов увеличилось с 16 до 256. Во сколько раз увеличился объем, занимаемый им в памяти? 4. Для хранения растрового изображения размером пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения? 5. Часть страниц многотомной энциклопедии является цветными изображениями в шестнадцатицветной палитре и в формате точек; страницы, содержащие текст, имеют формат 32 строки по 64 символа в строке. Сколько страниц книги можно сохранить на жестком магнитном диске объемом 20 Мб, если каждая девятая страница энциклопедии цветное изображение? 6. Диагональ монитора 14 дюймов. Количество точек 640х480. Каково разрешение монитора?

Ответы Так как изображение черно-белое, то для хранения 2 цветов достаточно 1 бита (2= 2 1). Размер изображения в пикселях 10х10=100 пикселей. 1 пиксель – 1 бит. Отсюда ответ: 100 бит. Так как изображение состоит из 256 цветов, то для хранения 1 пикселя достаточно 8 бит (2 8 =256). Изображение имеет размер 10х10=100 пикселей. Следовательно, объем памяти для изображения 100х8= 800 бит. Для 16 цветов достаточно 4 бит (2 4 =16). Для 256 цветов достаточно 8 бит (2 8 =256). 8:4=2. Отсюда ответ: в 2 раза. Размер изображения 64х64=4096 пикселей. Объем памяти для его хранения 512х8=4096 бит. 4096:4096=1 бит предназначен для хранения одного пикселя. Следовательно, максимально возможное количество цветов в изображении = 2 1 =2. Каждая графическая страница содержит 4 бит = бит = 100 Кбайт информации, каждая текстовая 64 байт 32 = 2048 байт = 2 Кбайт. Пусть Х число страниц с графикой, тогда 8Х число страниц с текстом. Составим уравнение: 100Х + 16Х = Решив уравнение, получим Х = 176. Таким образом, на жестком магнитном диске объемом 20 Мб можно разместить 1584 страницы энциклопедии (176 графических и 1408 текстовых). 6. Так как размер монитора 640 на 480, то диагональ в пикселях = 800. Разрешение монитора 800:14=57 пикселей на дюйм.

Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну с непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой. Временная дискретизация – преобразование звукового сигнала из аналоговой (непрерывной) в цифровую (дискретную) форму. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки. Для каждого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Кодирование звуковой информации. Основные понятия

Качество цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени (1 секунда). – частота дискретизации. Диапазон частоты дискретизации – от 8000 до измерений громкости звука за 1 секунду. Кодирование звуковой информации. Частота дискретизации

Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N, для которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука. Глубина кодирования звука – это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. N=2 i Кодирование звуковой информации. Глубина кодирования звука.

Глубина кодирования звука составляет 16 битов. Определить количество уровней громкости звука. Кодирование звуковой информации. Пример. Решение: Количество уровней громкости звука N=2 i = 2 16 =65536

Чем больше частота и глубина дискретизации, тем более качественным будет звук. Самое низкое качество оцифрованного звука – при частоте дискретизации 8000 раз в секунду, глубине кодирования 8 битов и записи 1 звуковой дорожки (режим моно) – качество телефонной связи. Самое высокое качество - при частоте дискретизации раз в секунду, глубине кодирования 16 битов и записи 2 звуковых дорожек (режим стерео) – качество аудио-CD Кодирование звуковой информации. Качество звука.

Чтобы оценить информационный объем звукового файла длительность звучания 1 секунда, необходимо перемножить следующие составляющие: 1) количество измерений в секунду(кол-во уровней громкости) – частота дискретизации 2) глубина кодирования (в битах) 3) 1 (если режим моно), 2 (если режим стерео) Кодирование звуковой информации. Информационный объем звукового файла.

Оценить информационный объем цифрового звукового файла длительностью 10 секунд при глубине кодирования 8 битов, частоте дискретизации звукового сигнала 8000 измерений в секунду, режиме записи моно. Кодирование звуковой информации. Информационный объем звукового файла. Пример. 1) 8·8000·1=64000 бит – объем звукового файла звучанием 1 секунда. 2) 64000·10= бит = байт=78,125Кбайт

Определить длительность звукового файла, который уместится на гибкой дискете 3,5 (для хранения данных на дискете выделяется 2847 секторов по 512 байтов каждый): А) при низком качестве звука: моно, 8 битов, 8кГц Б) при высоком качестве звука: стерео, 16 битов, 48кГц Кодирование звуковой информации. Задание для самостоятельного решения.