Что такое видео информация в цифровой форме

Краткий конспект к уроку «Представление видеоинформации»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Когда говорят о видеозаписи, прежде всего имеют в виду движущееся изображение на экране телевизора или монитора.

Преобразование оптического изображения в последовательность электрических сигналов осуществляется видеокамерой. Эти сигналы несут информацию о яркости и цвете отдельных участков изображения. Они сохраняются на носителе в виде изменения намагниченности видеоленты (аналоговая форма) или в виде последовательности кодовых комбинаций электрических импульсов (цифровая форма).

Процесс превращения непрерывного сигнала в набор кодовых слов называется аналого-цифровым преобразованием .

Это сложный процесс, состоящий из:

По своей сути видеофайл — это набор статичных изображений, меняющих друг друга с определенной частотой. Каждое статичное изображение является отдельным кадром видео. Это действительно так, если мы говорим о несжатом видео. Однако в таком формате никто не хранит фильмы.

Дело в том, что несжатое видео занимает на диске очень много места. Кадр видео формата PAL состоит из 720 точек по горизонтали и 576 по вертикали. То есть один кадр состоит из 414720 точек.

Для хранения цвета каждой точки в памяти отводится 24 бита (по 8 бит для каждой из составляющих RGB).

Следовательно, для хранения одного кадра понадобится 9953280 бит (или примерно 1,2 Мбайт).

То есть секунда несжатого видео в формате PAL будет занимать почти 30 Мбайт. А один час такого видео — более 100 Гбайт.

Каким же образом полнометражный фильм (а то и несколько) умещается на одном компакт-диске или флеш-накопителе?

Дело в том, что, в основном, видео хранят в видеофайлах, в которых применены различные алгоритмы сжатия информации. Благодаря этим технологиям видеофайл можно сжимать в десятки и сотни раз практически без потери качества картинки и звука.

AVI ( A udio V ideo I nterleave) — это контейнерный формат, что означает, что в нём могут содержаться аудио/видео, сжатые различными комбинациями кодирования.

Контейнер — это файл с каким либо расширением, служащий для хранения в цифровом виде преобразованной аналоговой информации. Контейнер является файлом некоего стандарта, в котором одновременно может содержаться несколько различных типов информации.

MPEG ( M oving P icture E xpert G roup) — формат, предназначенный для сжатия звуковых и видеофайлов для загрузки или пересылки, например, через Интернет.

Источник

Презентация была опубликована 6 лет назад пользователемЕлена Шмойлова

Похожие презентации

Презентация на тему: » Видеоинформация-это изображение, зафиксированное на магнитной ленте, кинопленке, фотоснимке или оптическом диске, с которых оно может быть воспроизведено.» — Транскрипт:

2 Видеоинформация-это изображение, зафиксированное на магнитной ленте, кинопленке, фотоснимке или оптическом диске, с которых оно может быть воспроизведено.

3 Представление видеоинформации в последнее время компьютере все чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей такой работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов. Следует четко представлять, что обработка видеоинформации требует очень высокого быстродействия компьютерной системы.

4 Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется дискретная по своей сути технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные.

6 Некоторые форматы видеофайлов Существует в различных форматов представления видеоданных. В среде Windows, например, уже более 10 лет применяется формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave – чередование аудио и видео). Более универсальным является мультимедийный формат Quick Time, первоначально возникший на компьютерах Apple.

7 Все большее распространение в последнее время получают системы сжатия видеоизображений, допускающие некоторые незаметные для глаза искажения изображения с целью повышения степени сжатия. Наиболее известным стандартом подобного класса служит MPEG (Motion Picture Expert Group). Методы, применяемые в MPEG, непросты для понимания и опираются на достаточно сложную математику.

8 По способу формирования видеоизображения бывают растровые, матричные и векторные.

9 Растровые видеоизображения используются в телевидении, а в ЭВМ практически не применяются. Матричные изображения получили в ЭВМ наиболее широкое распространение. Изображение на экране рисуется электронным лучом точками.

12 Сейчас видеоинформация успешно развивается. Открывая новые инновации в мире и улучшая новые идеи.

Источник

1.1.3 Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации. Единицы измерения количества информации

Видеоурок: Представление различных видов информации

Лекция: Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации. Единицы измерения количества информации

Кодирование и декодирование

Какая бы информация не поступала бы на компьютер или отправлялась бы с него, он кодируется двоичным кодом, то есть с помощью двух символов 0 и 1. Это видно из рисунка:

Чтобы этот процесс происходил верно, на любом персональном компьютере имеется устройство кодирования и декодирования.

Кодирование – это процесс, позволяющий преобразовать любой вид информации в код.

Декодирование – это процесс, позволяющий преобразовать код в исходную информацию.

Распространение двоичный код получил благодаря своей простоте. Поскольку не нужно использовать большие объемы символов для кодирования информации, а вполне достаточно только двух цифр. При этом каждый символ носит некую смысловую нагрузку. 0 означает, что сигнал отсутствует, а 1 говорит о наличии сигнала. Однако существует и большой недостаток такого кодирования – большой массив кода, то есть для кодирования информации необходимо большое количество нулей и единиц, чтобы получить нужную комбинацию.

Существует несколько способов кодирования информации на компьютере. Выбор необходимо способа зависит от рода информации, которую необходимо закодировать. Информация может быть в виде текста, картинки, видео, звука или другое.

Аналоговое и цифровое кодирование

Самыми распространенными являются аналоговое и цифровое кодирование. Все мы знаем, что человек имеет некие органы чувств, которые воспринимают ту или иную информацию различными способами. Например, чтобы воспринять и хранить информацию в виде изображения, человеку необходимо хранить её в качестве фото, картинок, пленок и других. Чтобы сохранить видео информацию, необходимо использовать кассеты; для сохранения текстовой информации пользуются книгами, бумагой, библиотеками, архивами; для хранения аудиоинформации нужны пластинки. Примеров сохранения информации существует огромное множество. Но если говорить о компьютере, то на нем любая информация сохраняется в аналоговой или дискретной форме.

Если некая информация сохраняется аналоговым способом, для этого используется бесконечное множество значений, которые изменяются плавно. Что же касается дискретного способа – для хранения информации таким образом используется ограниченный массив, который может изменяться скачками. Рассмотрим это на примере:

Понять, что такое аналоговый и дискретный способ можно и на примере изображения.

Если некое изображение рисовать красками, то оно является аналоговым, то есть постоянно изменяется цвет в зависимости от смешения красок.

Если же картина напечатана струйным принтером, то это дискретный способ задания информации, поскольку каждому отдельному пикселю изображения присвоен определенный цвет, причем переходы от пикселя к пикселю не обязательно плавные.

При хранении аудиоинформации на виниловой пластинке считается, что используется аналоговый способ задания информации, если же записать аудио на диск, то это будет дискретный способ. Чтобы перевести изображение или аудиозапись из аналоговой формы задания информации в дискретную, используют процесс дискретизации. При данном процессе непрерывная аналоговая информация разбивается на части, каждой из которых присваивается собственный код.

Кодирование изображения

Производить над графической информацией можно любые процессы в том случае, если они записаны одним из двух способов – растровым или векторным. Каждый тип изображения имеет собственный код.

Растровым называется то изображение, которое разбито на отдельные точки, которые называются пикселями.

Пиксель – это место на изображении, которому соответствует отдельный цвет.

Все в детстве играли в мозаику. Каждая деталь на изображении имела свой определенный цвет, из которых мы составляли определенную картинку. Растровое изображение подобно мозаике.

Разбиение целого изображения на пиксели называется дискретизацией.

В зависимости от того, сколько цветов имеется на изображении, оно имеет определенный размер:

Например, если у вас черно-белое изображение, то пиксель может иметь либо черный цвет, либо белый цвет. Каждый пиксель имеет конечный размер, равный 1 биту.

Если изображение имеет 4 цвета, то каждый пиксель имеет размер в 2 бита.

Можно подумать, что чем больше цветов содержит изображение, тем оно качественнее. Однако основным фактором, который определяет качество изображения, считается размер пикселя – чем он меньше, тем изображение качественнее.

Для кодирования информации в виде изображения используют два различных кода: RGB или CMYK.

Самой распространенной моделью кодирования считается первая, она состоит из трех основных цветов. Она получила свое название именно по первым буквам цветов: красный, зеленый и голубой (по-английски). Каждый пиксель такой кодировки имеет размер в 3 бита. Каждому биту соответствует один из трех цветов. При компановки трех цветов можно получить абсолютно любой цвет. Например, если пиксель не имеет ни одного из трех цветов, то он белый. Если он, например, имеет красный и голубой цвет, то в результате компановки можно получить пурпурный и т.д.

Итак, мы знаем, что одним из популярных разрешений экрана считается 1280 на 1024. Эти цифры означают количество пикселей по вертикали и по горизонтали. В итоге получается, что на экране такого разрешения имеется 1310720 пикселей. Если каждый пиксель имеет размер 32 бита, то минимальное количество необходимой видеопамяти должно быть около 5 Мб.

Большим минусом растрового изображения считается то, что его нежелательно увеличивать, поскольку начинает наблюдаться разделение изображения на пиксели.

Если в предыдущем случае разделение изображения происходило на небольшие квадратики, то для векторного изображения возможно разделение на примитивы – точки, прямые, круги, эллипсы и т.д.

Для того, чтобы закодировать видео таким образом необходимо использовать сложные математические формулы. Однако, большим достоинством таких изображений является то, что их размер достаточно небольшой.

Кодирование звука

Хотелось бы рассмотреть кодирование звуковой дорожки двоичным кодом. Кодировка звука появилась значительно позднее, чем другие виды информации. Прежде необходимо понимать, что такое звук – это волна, которая имеет определенную амплитуду и частоту. В зависимости от частоты изменяется звучание, а громкость зависит от амплитуды звука. Мы можем заметить, что вокруг нас существует огромное количество звуков, которые имеют различную громкость, прерывность, частоту. Однако, всех их можно представить в виде суммарной синусоиды. Каждая синусоида в каждый момент времени имеет собственный код. Чтобы получить более точный звук, звуковую дорожку необходимо разделить на максимальное количество частей с минимальной длительностью.

Источник

Что такое видео информация в цифровой форме

Видео — это обычный ряд записанных друг за другом изображений. Как известно, видео начали записывать за долго до появления первого компьютера, т.е. в аналоговом виде. Это накладывало большие ограничения по его последующей обработке и редактировании. Вплоть до начала 1990-х годов преобладал именно этот тип записи видео. Позже были разработаны цифровые технологии записи и хранения видео. Это дало большой толчок в развитии не только кинематографа, но и домашнего видео. Т.е. запись видеороликов и домашних фильмов стала очень популярным занятием. Все это, на фоне развития компьютерной техники, вынуждало разработчиков совершенствовать технологии записи, хранения и обработки видеоинформации. Вот как раз для хранения такой информации и были разработаны различные видеоформаты (на данный момент их огромное множество и ориентироваться в них очень сложно), которые и являются основной темой данной статьи.

Видео формат определяет структуру видео файла, т.е. то как хранится файл на носителе информации (CD, DVD или жестком диске).

Из-за большого количество форматов видео, многие стали путать совершенно различные понятия – «стандарт видео», «видео кодек» и «медиаконтейнер». Давайте разберемся, что же это за понятия.

Кодек (CODEC = COder+DECoder /кодек = кодер + декодер/ ) — программные или аппаратные средства, преобразующие видеоинформацию в поток уплотнен­ных данных и наоборот.

Медиаконтейнер — формат файла, который хранит в себе информацию о своей внутренней структуре. Медиаконтейнер фактически является метаформатом, так как он хранит данные и информацию о том, как данные будут сохраняться непосредственно внутри файла.

Можно провести некую аналогию между медиаконтейнером и zip-архивом. Т.е. медиаконтейнер содержат видео и аудио файлы внутри себя, как и zip-архив, содержащий JPEG-картинку, которая будет сжата с помощью определенного алгоритма. За сжатие информации в архивах обычно отвечает специальный модуль, а в медиаконтейнрах роль этого модуля выполняет кодек.

Любой видео файл имеет как минимум две характеристики определяющие работу с ним. Это тип медиаконтейнера и кодек (кодеки), которыми закодировано его содержимое.

Тип медиаконтейнера определяет формат записи различных данных (видео данные, аудио данные, субтитры, служебная информация и т. д.) в файл. Зная тип контейнера программа (например, видео плеер) может корректно извлекать из него данные, синхронизировать аудио и видео данные и т.д.

Знание кодека позволяет программе из закодированного потока данных получить аудио и видео информацию содержащуюся в медиаконтейнере.

Популярные кодеки — DivX, Xvid, H.264, Theora, Indeo, x264 и другие.

Популярные медиаконтейнеры — AVI, QuickTime, MPEG-4, 3GP и другие.

Ниже рассматриваются видео форматы по трем категориям: аналоговое, цифровое и сжатое видео. Аналоговые форматы уже устарели, поэтому их рассмотрение было поверхностным. Исключить их из обзора я не мог, ведь нужно же иметь представление общей картины. Можете «проскочить» их рассмотрение и перейти сразу к форматам цифрового сжатого видео.

Аналоговые видео форматы

Для съемки использовалась VHS-кассета с шириной ленты — 12,65 мм и ско­ростью — 23,39 мм/с, которая имела время записи 240 минут при стандарт­ной скорости ленты SP (Standard Play) и самую низкую стоимость съемки. Режим записи-воспроизведения также мог осуществляться на скорости LP (Long Play) — 11,695 мм/с.

Главный недостаток формата VHS: невысокая четкость изображения (240 линий по горизонтали) и резкая потеря качества при каждой перезаписи. Чуть позже, этот видео формат несколько раз повергался модернизации. В частности, были разработаны форматы VHS-Compact (VHS-C) и Super VHS (S-VHS). На данный момент считается устаревшим, в 2008 году прекратилось производство видеокассет VHS.

Hi8 — «Hi» является сокращением от английского «High» и подразумевает высокое качество изображения, а вторая цифра «8» говорит о ширине ленты в кассе­те, т.е. ширина пленки — 8 мм, скорость — 28,695 мм/с. Видео­разрешение составляет 400 телевизионных линий (ТВЛ). Аналоговый звуковой поток мог записываться на кассету в двух режимах — моно и стерео. Максимальное время записи составляет 180 минут в режиме SP (Standard Play) и 360 минут в режиме LP (Long Play). Камеры снабжались S-Video разъ­емом для качественного вывода изображения.

Hi8 XR (Hi 8 extended Resolution) — это тот же Hi8, но с увеличенным раз­решением, т.е. усовершенствованная модификация формата Hi8. Разреше­ние изображения достигало 440 линий по горизонтали при меньшем уровне помех цветности и яркости за счет расширения полосы записи яркостного сигнала в область звукового сигнала.

Оба выше перечисленных формата (как и VHS) давно устарели и были заменены цифровыми форматами видео.

Цифровые видео форматы

Форматы сжатого цифрового видео

QuickTime — под «QuickTime» одновременно понимают и мультимедийный плеер произ­водства компании Apple, и технологию сжатого видео, предоставляющую возможность захватывать, сжимать и проигрывать широкий спектр цифро­вого видео- и аудиоконтента. QuickTime включает три основополагающих элемента — QuickTime видеоформат (Movie file format), слой абстрактного носителя (Media Abstraction Layer) и набор встроенных медиаслужб. Слой абстрактного носителя определяет набор сервисных функций для создания, редактирования и воспроизведения цифрового материала.

синхронизация по времени;
компрессия и декомпрессия аудио- и видеоданных;
преобразование форматов, масштабирование, смешивание и транскоди­рование;
аудио- и видеоэффекты и переходы;
синхронизация чтения и записи;
захват данных;
импорт и экспорт данных.
Программа и кодеки QuickTime служат для воспроизведения видео как собст­венного формата (QT и MOV), так и других наиболее распространенных медиаформатов цифрового видео, звука, текста, анимации, а также потокового видео из Интернета. Поддерживаются, в том числе, МРЗ, AVI, MPEG (включая MPEG-4), AAC Audio, Flash.

Слово «MPEG» является сокращением от Moving Picture Expert Group — на­звания экспертной группы ISO (Международной организации по стандартизации), действующей в направлении разработки стандартов кодирования и сжатия видео- и аудиоданных. Часто аббревиату­ру MPEG используют для ссылки на стандарты, разработанные этой груп­пой. Технология MPEG использует поточное сжатие видео, при котором обрабатывается не каждый кадр по отдельности (как это происходит при сжатии видео с помощью алгоритмов Motion-JPEG), а анализируется дина­мика изменений видеофрагментов и устраняются избыточные данные.

Вопреки ожиданиям и прогнозам разработка стандарта MPEG-3 явилась всего лишь улучшенной версией MPEG-2. Формат MPEG-3 (не путайте с форматом сжатия аудиоданных МРЗ) сегодня стал частью стандарта MPEG-2 и отдельно теперь не упоминается.

MPEG-4 — формат MPEG-4 задает принципы работы с цифровым представлением медиаданных для трех областей: интерактивного мультимедиа (включая про­дукты, распространяемые на оптических дисках и через Интернет), графи­ческих приложений и цифрового телевидения (DTV). Он имеет дело не просто с потоками и массивами медиаданных, а с медиаобъектами, которые являются ключевым понятием этого стандарта.

При транспортировке видео­картинка разделяется на составные элементы — медиаобьекты, описывается структура этих объектов и их взаимосвязи, чтобы можно было собрать их в единую видеозвуковую сцену. Результирующая сцена составляется из медиаобъектов, объединенных в иерархическую структуру. В отличие от прежних MPEG-стандартов, которые делили кадр на квадратные блоки вне зависи­мости от содержимого, кодер по стандарту MPEG-4 оперирует целыми объ­ектами произвольной формы. Ключевые кадры не расставляются с заданной регулярностью, а выделяются кодером только в те моменты, в которые про­исходит смена сюжета. Такие разветвленные алгоритмы поиска и обработки объектов сложной формы, углубленного анализа последовательностей кад­ров требуют существенно больших вычислительных ресурсов для качествен­ного восстановления (декомпрессии) изображения этого формата, нежели в случае MPEG-1 или 2.

Эффективность компрессии видео в MPEG-4 позволяет размещать полно­метражный фильм длительностью полтора-два часа с хорошим качеством всего на одном стандартом компакт-диске в 700 Мбайт. Однако фильмы в MPEG-4 все-таки не дотягивают до качества DVD-видео в стандарте MPEG-2.

Источник

Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации.

Используя теоретический материал ответить на вопросы:

Чем должна быть представлена информация которую обрабатывает компьютер?

Что такое декодирование?

От чего зависят способы кодирования и декодирования информации в компьютере?

В каких формах может быть представлена информация?

Что такое дискретизация?

Какими двумя способами можно создавать и хранить графические объекты в компьютере?

Что представляет собой растровое изображение?

От чего зависит качество растровых изображений?

Что используется для представления цвета в виде числового кода?

Что представляет собой векторное изображение?

Какие форматы графических файлов бывают и в чем их особенность?

Какие форматы представления видеоданных бывают?

Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации.

Вся информация, которую обрабатывает компьютер, должна быть представлена двоичным кодом с помощью двух цифр 0 и 1. Эти два символа принято называть двоичными цифрами или битами. С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса: кодирование и декодирование.

Кодирование – преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, то есть двоичный код.

Декодирование – преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную человеку.

С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:

0 – отсутствие электрического сигнала;

1 – наличие электрического сигнала.

Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов, чем с небольшим числом сложных.

Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук.

Аналоговый и дискретный способ кодирования

Информация, в том числе графическая и звуковая, может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно.

Примером аналогового представления графической информации может служить, например, живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, а дискретного – изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета. Примером аналогового хранения звуковой информации является виниловая пластинка (звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно), а дискретного – аудио компакт-диск (звуковая дорожка которого содержит участки с различной отражающей способностью).

Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения и непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, то есть присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами – как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображений используется свой способ кодирования.

Кодирование растровых изображений

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов. Пиксель – минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом.

В процессе кодирования изображения производится его пространственная дискретизация. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета, то есть код цвета (красный, зеленый, синий и так далее).

Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту (либо черная, либо белая – либо 1, либо 0).

Для четырех цветного – 2 бита.

Для 8 цветов необходимо – 3 бита.

Для 16 цветов – 4 бита.

Для 256 цветов – 8 бит (1 байт).

Качество изображения зависит от количества точек (чем меньше размер точки и, соответственно, больше их количество, тем лучше качество) и количества используемых цветов (чем больше цветов, тем качественнее кодируется изображение).

Для представления цвета в виде числового кода используются две обратных друг другу цветовые модели: RGB или CMYK. Модель RGB используется в телевизорах, мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах… Основные цвета в этой модели: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue). Цветовая модель CMYK используется в полиграфии при формировании изображений, предназначенных для печати на бумаге.

Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемых для кодирования цвета точки.

Если кодировать цвет одной точки изображения тремя битами (по одному биту на каждый цвет RGB), то мы получим все восемь различных цветов.

Для того чтобы на экране монитора формировалось изображение, информация о каждой точке (код цвета точки) должна храниться в видеопамяти компьютера. Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов. В современных компьютерах разрешение экрана обычно составляет 1280х1024 точек. Т.е. всего 1280 * 1024 = 1310720 точек. При глубине цвета 32 бита на точку необходимый объем видеопамяти:

32 * 1310720 = 41943040 бит = 5242880 байт = 5120 Кб = 5 Мб.

Растровые изображения очень чувствительны к масштабированию (увеличению или уменьшению). При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется различимость мелких деталей изображения. При увеличении изображения увеличивается размер каждой точки и появляется ступенчатый эффект, который можно увидеть невооруженным глазом.

Кодирование векторных изображений

Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов (точка, отрезок, эллипс…). Каждый примитив описывается математическими формулами. Кодирование зависит от прикладной среды.

Достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем.

Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества.

Графические форматы файлов

Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия). Наиболее популярные растровые форматы:

Bit MaP image (BMP) – универсальный формат растровых графических файлов, используется в операционной системе Windows. Этот формат поддерживается многими графическими редакторами, в том числе редактором Paint. Рекомендуется для хранения и обмена данными с другими приложениями.

Tagged Image File Format (TIFF) – формат растровых графических файлов, поддерживается всеми основными графическими редакторами и компьютерными платформами. Включает в себя алгоритм сжатия без потерь информации. Используется для обмена документами между различными программами. Рекомендуется для использования при работе с издательскими системами.

Graphics Interchange Format (GIF) – формат растровых графических файлов, поддерживается приложениями для различных операционных систем. Включает алгоритм сжатия без потерь информации, позволяющий уменьшить объем файла в несколько раз. Рекомендуется для хранения изображений, создаваемых программным путем (диаграмм, графиков и так далее) и рисунков (типа аппликации) с ограниченным количеством цветов (до 256). Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Portable Network Graphic (PNG) – формат растровых графических файлов, аналогичный формату GIF. Рекомендуется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Joint Photographic Expert Group (JPEG) – формат растровых графических файлов, который реализует эффективный алгоритм сжатия (метод JPEG) для отсканированных фотографий и иллюстраций. Алгоритм сжатия позволяет уменьшить объем файла в десятки раз, однако приводит к необратимой потере части информации. Поддерживается приложениями для различных операционных систем. Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Двоичное кодирование звука

Использование компьютера для обработки звука началось позднее, нежели чисел, текстов и графики.

Звук – волна с непрерывно изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота, тем выше тон.

Звуковые сигналы в окружающем нас мире необычайно разнообразны. Сложные непрерывные сигналы можно с достаточной точностью представлять в виде суммы некоторого числа простейших синусоидальных колебаний.

Причем каждое слагаемое, то есть каждая синусоида, может быть точно задана некоторым набором числовых параметров – амплитуды, фазы и частоты, которые можно рассматривать как код звука в некоторый момент времени.

В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация– непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.

Таким образом непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.

Каждому уровню громкости присваивается его код. Чем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем большее количество информации будет нести значение каждого уровня и тем более качественным будет звучание.

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.

Частота дискретизации – количество измерений уровня сигнала в единицу времени.

Количество уровней громкости определяет глубину кодирования. Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. При этом количество уровней громкости равно N = 216 = 65536.

В последнее время компьютер все чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей такой работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов. Следует четко представлять, что обработка видеоинформации требует очень высокого быстродействия компьютерной системы.

Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется дискретная по своей сути технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные.

Казалось бы, если проблемы кодирования статической графики и звука решены, то сохранить видеоизображение уже не составит труда. Но это только на первый взгляд, поскольку, как показывает разобранный выше пример, при использовании традиционных методов сохранения информации электронная версия фильма получится слишком большой. Достаточно очевидное усовершенствование состоит в том, чтобы первый кадр запомнить целиком (в литературе его принято называть ключевым), а в следующих сохранять лишь отличия от начального кадра (разностные кадры).

Существует множество различных форматов представления видеоданных.

В среде Windows, например, уже более 10 лет (начиная с версии 3.1) применяется формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave – чередование аудио и видео).

Более универсальным является мультимедийный формат Quick Time, первоначально возникший на компьютерах Apple.

Используя таблицу символов, записать последовательность десятичных числовых кодов в кодировке Windows для своих ФИО, названия улицы, по которой проживаете. Таблица символов отображается в редакторе MS Word с помощью команды: вкладка Вставка>Символ>Другие символы.

Источник