Презентация - Кодирование и обработка графической и мультимедийной информации

Кодирование и обработка графической и мультимедийной информации
Работу выполнил: учитель инфоматики МНБОУ « Лицей №76» Зиновьева Татьяна Александрвна

Графическая информация может быть представлена в аналоговой и дискретной формах Аналоговая – непрерывная форма Дискретная – цифровая форма Преобразование информации из аналоговой формы в цифровую называется пространственной дискретизацией Изображение разбивается на отдельные точки – пиксели Пиксель – минимальный участок изображения В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения Растровое изображение формируется из определенного количества строк, которые состоят из определенного количества точек
Пространственная дискретизация

Разрешающая способность
Важнейшая характеристика растрового изображения Определяется количеством точек по горизонтали и вертикали на единицу длины изображения Чем меньше размер точек, тем больше разрешающая способность Величина разрешающей способности выражается в dpi Пространственная дискретизация осуществляется во время сканирования, с помощью цифровых фото- и видеокамер

Глубина цвета
В процессе дискретизации используется палитра цветов – набор цветов Количество цветов в палитре (N) равно 2i, где i – количество информации необходимое для кодирования цвета точки N = 2i Глубина цвета – количество информации для кодирования точки изображения. Измеряется в битах

Глубина цвета и количество цветов в палитре
Глубина цвета, I (битов).Количество цветов в палитре, N
4.24 = 16
8.28 = 256
16.216 = 65 536
24.224 = 16 777 216

Графические режимы монитора
Качество изображения на экране монитора зависит от величины пространственного разрешения и глубины цвета. Пространственное разрешение определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке. Двоичный код цвета всех точек хранится в видеопамяти компьютера, которая находится на видеокарте. Коды цветов считываются из видеопамяти с определенной частотой

Информационный объем графического изображения
I= x * y * i x – количество точек по горизонтали y – количество точек по вертикали i – глубина цвета

Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB
Белый цвет может быть разложен на различные цвета спектра: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый С экрана монитора человек воспринимает цвет как сумму излучения трех базовых цветов: красного, зеленого, синего

Цвета образуются путем сложения базовых цветов: красного, зеленого, синего
Палитры цветов в системе цветопередачи RGB

При глубине цвета в 24 бита на кодирование каждого из базовых цветов выделяется по 8 битов Для каждого из цветов возможно 256 уровней интенсивности Уровни задаются десятичными (0-255) или двоичными кодами (00000000 – 11111111)

Палитры цветов в системе цветопередачи CMYK
Используется при печати изображений на принтере Основными красками являются голубая, пурпурная, желтая Цвета формируются путем наложения красок базовых цветов В системе цветопередачи CMYK палитра цветов формируется путем наложения голубой, пурпурной, желтой и черной красок

Формирование цветов в системе цветопередачи CMYK
Цвета в палитре формируются путем вычитания из белого света определенных цветов.

Области применение систем цветопередачи
RGB применяется в мониторах, телевизорах CMYK применяется в полграфии

Система цветопередачи HSB
В системе цветопередачи HSB палитра цветов формируется путем установки значений оттенка цвета, насыщенности и яркости H – оттенок цвета S – насыщенность B - яркость

Растровые графические редакторы
Наилучшее средство обработки цифровых и отсканированных изображений. Можно повышать качество путем изменения цветовой палитры изображения. Можно повышать яркость, удалять мелкие дефекты изображения, преобразовать черно-белое изображение в цветное. Можно использовать для преобразования различные эффекты.

Недостатки растровых изображений
Большой информационный объем. Очень чувствительны к уменьшению и увеличению. При уменьшении несколько точек сливаются в одну, теряется четкость изображения. При увеличении точки добавляются, образуется ступенчатость.

Форматы растровых графических файлов
Универсальным форматом растровых графических файлов является BMP. Для размещения изображений на WEB – страницах используются форматы, в которых используется сжатие. Формат GIF, в котором используется метод сжатия. Фалы в формате GIF могут содержать не одну, а несколько растровых картинок. Недостаток – ограниченная палитра (до 256 цветов). Используется для графического оформления WEB-страниц. Формат PNG использует метод сжатия без потери данных, позволяет использовать в палитре до 16 млн. цветов. Для сжатия цифровых и отсканированных фотографий используется формат JPEG. Применение этого формата позволяет сжимать файлы в десятки раз, что может привести к необратимой потере информации. Формат TIF – используется в полиграфии. Формат JPG – для цифровой фотографии. Формат PSD – формат ADOBE PHOTOSHOP.

Кодирование и обработка звуковой информации

Звуковая информация Звук представляет собой распространяющуюся волну с непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой. Человек воспринимает звуковые волны (колебания воздуха) с помощью слуха в форме звука различных громкости и тона. Чем больше интенсивность звуковой волны, тем громче звук, чем больше частота волны, тем выше тон звука.

Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний в секунду (низкий звук) до 20 000 колебаний в секунду (высокий звук). Для измерения громкости звука применяется специальная единица "децибел" (дбл).

Временная дискретизация звука
Непрерывный звуковой сигнал превращается в последовательность электрических импульсов (двоичных 0 и 1). При преобразовании звука в цифровую дискретную форму производится временная дискретизация, при которой непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.

Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени A(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.

Двоичное кодирование звуковой информации
Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность звуковых импульсов различной амплитуды производится с помощью аналого-цифрового преобразователя размещенного на звуковой плате.

Частота дискретизации
Для записи используется микрофон Качество цифрового звука зависит от количества измерений уровней громкости звука в единицу времени – частоты дискретизации Диапазон 8 000 – 48 000 измерений за одну секунду

Глубина кодирования звука
Каждой «ступеньке» присваивается значение уровня громкости звука, его код 1, 2, 3 и т.д. Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. Количество различных уровней сигнала можно рассчитать по формуле: N= 2I= 216=65536, I – глубина звука N – уровни громкости, I – количество информации для кодирования уровней Современные звуковые карты могут обеспечивать кодирование 65536 уровней сигнала.

В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему - 1111111111111111.

Качество оцифрованного звука
Зависит от частоты и глубины дискретизации Режим моно – частота 8 000 раз в сек, глубина 8 битов, запись одной звуковой дорожки Режим стерео - частота 48 000 раз в сек, глубина 16 битов, запись двух звуковых дорожек

Информационный объем звукового файла
I = T * t * i T – частота t – время звучания i – глубина звука

Звуковые редакторы
Для редактирования звуковых файлов применяются специальные программы – звуковые редакторы. Программы для записывания, воспроизведения и редактирования звука Операции удаления, копирования и перемещения частей звуковой дорожки, применение различных звуковых эффектов Изменение качества цифрового звука, объема звукового файла

Записанные звуковые файлы можно редактировать, т.е. вырезать, копировать и вставлять фрагменты файла, увеличивать или уменьшать громкость, применять различные звуковые эффекты (эхо, уменьшение или увеличение скорости воспроизведения, воспроизведение в обратном направлении и др.), накладывать файлы друг на друга (микшировать).

Можно изменять качество звука путем уменьшения или увеличения глубины кодирования и частоты дискретизации.

Основные форматы
WAV - универсальный MP3 – формат со сжатием

вывод
Качество кодирования звука зависит и от частоты дискретизации — количества измерений уровня сигнала в единицу времени. Эта величина может принимать значения от 8 до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц – качеству звучания аудио-СD

Задача Оцените информационный объем высокачественного стереоаудиофайла длительностью звучания 1 минута, если глубина кодирования 16 бит, а частота дискретизации 48 кГц.

Решение
Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен: I = 16 бит * 48 000 * 2 = 1 536 000 бит = 187,5 Кбайт Информационный объем звукового файла длительностью 1 минута равен: I = 187,5 Кбайт/с * 60 с =11 Мбайт