Tabuľka 20.1 - Binárny kód osemfarebnej palety
| TO | W | OD | Farba |
| 0 | 0 | 0 | Čierny |
| 0 | 0 | 1 | Modrá |
| 0 | 1 | 0 | zelená |
| 0 | 1 | 1 | Modrá |
| 1 | 0 | 0 | Červená |
| 1 | 0 | 1 | Fialová |
| 1 | 1 | 0 | žltá alebo hnedá |
| 1 | 1 | 1 | biely |
Preto kódovanie 8-farebného obrázka vyžaduje tri bity pamäte na pixel.
Poltónové obrázky sa široko používajú na ukladanie čiernobielych fotografií a v prípadoch, keď sa možno vyhnúť farbe. Každý bod takejto snímky môže mať jeden z 256 odtieňov (gradácií) sivej s jasom od čiernej (0) po bielu (255). Tento rozsah hodnôt sa nazýva sivej stupnice(odtiene šedej). Na zakódovanie jedného pixelu v odtieňoch šedej je potrebných 8 bitov (8 bitov = 1 bajt). Farebná hĺbka obrázka v odtieňoch sivej je teda 8 bitov, čo znamená 256 možných hodnôt pre každý jeho pixel.
Pred rozšírením moderných počítačov bola väčšina počítačov schopná zobraziť na obrazovke naraz maximálne 256 farieb. Najracionálnejším spôsobom kódovania v takýchto podmienkach bolo ich indexovanie. Pri indexovaní bolo každej z farieb na obrázku priradené poradové číslo, ktorým boli popísané všetky pixely, ktoré mali danú farbu. Keďže sada farieb bola pre rôzne obrázky odlišná, uložila sa do pamäte počítača spolu s obrázkom. Súbor farieb použitých na obrázku sa nazýva paleta.
Paleta farieb - Ide o dátovú tabuľku, v ktorej sú uložené informácie o tom, akým kódom je zakódovaná konkrétna farba.
Farebná hĺbka indexovaného obrázka závisí od počtu prvkov v jeho tabuľke farieb a môže sa pohybovať od 2 do 8 bitov. Na opísanie 64 farieb je potrebných 6 bitov a na opísanie 16 farieb 4 bity. Obrázok pozostávajúci z 256 farieb vyžaduje 1 bajt. V súlade s tým sa tiež mení množstvo pamäte, ktorú zaberá indexovaný obrázok. Obrázok s paletou 256 farieb vyžaduje rovnaké množstvo pamäte ako obrázok v odtieňoch sivej. S menšou farebnou tabuľkou bude množstvo obsadenej pamäte ešte nižšie. Skutočnosť, že obraz je farebný pri veľmi malých veľkostiach súborov, dal indexovaným obrázkom druhý život s vývojom webového dizajnu, pretože veľkosti súborov sú rozhodujúce pre sieťový prenos.
Pre plnofarebné obrázky je potrebných viac zdrojov. Obrázky je zvyčajne možné vytvoriť a uložiť v jednom z farebných modelov. Digitálny plnofarebný obraz pozostáva z kanálov zodpovedajúcich základným farbám obrazového modelu. Každý kanál je obrázkom v odtieňoch sivej, ktorého jas pixelov je určený množstvom zodpovedajúcej základnej farby v zloženom obrázku. Kanál je kódovaný 8 bitmi, čo znamená, že počet farebných gradácií v ňom je 256.
Množstvo pamäte obsadenej plnofarebným obrázkom závisí od počtu kanálov, ktoré obsahuje. Obrázky RGB obsahujú tri kanály, z ktorých každý vyžaduje 8 bitov na opis. Farebná hĺbka týchto obrázkov je teda 24 bitov. CMYK obrázky majú štyri kanály a farebná hĺbka je potom 8x4=32 bitov.
Dva bajty (16 bitov) vám umožňujú definovať 65536 rôznych farieb. Tento režim sa nazýva vysoká farba . Ak sa na kódovanie farieb použijú tri bajty (24 bitov), súčasne je možné zobraziť 16,5 milióna farieb. Tento režim sa nazýva skutočná farba .
Objem rastrového obrázku sa teda určí vynásobením počtu bodov informačným objemom jedného bodu, ktorý závisí od počtu možných farieb.
Informácie o vektorovom obrázku sú zakódované ako bežné alfanumerické a spracované špeciálnymi programami.
^ 20.1.5 Formáty grafických súborov
Počítačová grafika používa na ukladanie obrázkov najmenej tri desiatky formátov súborov. Formáty grafických súborov určujú spôsob uloženia informácií v súbore (raster, vektor), ako aj formu uloženia informácií (použitý kompresný algoritmus).
Kompresia sa používa pre rastrové grafické súbory, pretože. sú dosť veľké. Existujú rôzne kompresné algoritmy a pre rôzne typy obrázkov je vhodné použiť vhodné typy kompresných algoritmov.
Podľa typu uložených grafických informácií sa formáty súborov na ukladanie obrázkov delia na
- raster (TIFF, GIF, BMP, JPEG);
vektor (AI, CDR, FH7, DXF);
zmiešané (univerzálne) (EPS, PDF).
Treba mať na pamäti, že súbory takmer akéhokoľvek vektorového formátu vám umožňujú ukladať rastrovú grafiku. To však často vedie k skresleniu reprodukcie farieb, takže ak obrázok neobsahuje vektorové objekty, potom je vhodnejšie použiť rastrové formáty.
Pozrime sa bližšie na najpopulárnejšie formáty grafických súborov.
^ Formát GIF (Graphics Interchange Format) bol predstavený spoločnosťou CompuServe ako prvý formát na prenos a zobrazovanie grafiky cez modem.
Farba každého pixelu je kódovaná ôsmimi bitmi, takže súbor GIF môže obsahovať až 256 farieb. Farby použité v obrázku GIF sú uložené v samotnom súbore indexovaná paleta .
Súbory GIF môžu obsahovať aj rôzne odtiene sivej. Existujú dve hlavné verzie formátu GIF: GIF87 a GIF89a, pomenované podľa roku štandardizácie. Obe verzie podporujú spôsob reprezentácie grafického súboru s prekladanými čiarami. Novší GIF89a umožňuje špecifikovať jednu farbu ako priehľadnú.
Transparentnosť znamená, že jedna farba obrázka (zvyčajne farba pozadia) môže byť vyhlásená za priehľadnú. Vďaka tomu bude obrázok na stránke vyzerať prirodzenejšie.
Striedanie riadkov znamená, že pri prijímaní obrazu cez sieť sa postupne vykresľujú jeho detaily. Efekt je podobný tomu, čo sa stane, keď sa rozmazaný obrázok postupne zaostrí. Vďaka linkovému prekladania môžu používatelia s pomalými modemami zvyčajne posúdiť obsah obrazu a čas potrebný na dokončenie prenosu a rozhodnúť sa, či ho budú naďalej prijímať alebo nie.
GIF je možné použiť aj na vytváranie jednoduchých animácií na obrazovke.
Hlavným obmedzením súborov GIF je ich neschopnosť ukladať a zobrazovať neindexované obrázky pripravené v režime True Color alebo High Color. Inými slovami, GIF musia mať 256 farieb alebo menej.
Kompresia súborov GIF je bezstratová kompresia. To znamená, že balenie obrazu nijako neovplyvňuje jeho kvalitu. V tomto prípade je kompresia najúčinnejšia v prípadoch, keď obrázok obsahuje veľké plochy jednotnej farby s jasne definovanými hranicami. Naopak, kompresia GIF je mimoriadne neefektívna v prítomnosti oblastí s gradientným zafarbením alebo náhodným rozložením farieb, ku ktorému dochádza pri použití rôznych metód úpravy rastra alebo vyhladzovania okrajov oblasti obrázka.
Formát GIF sa používa na ukladanie všetkých malých grafických prvkov: ikon odkazov, štítkov a miniatúr a na ukladanie obrázkov ľubovoľnej veľkosti, spočiatku pozostávajúcich z veľkých plôch jednotnej farby.
^ Formát JPEG(Joint Photographic Experts Group) bol navrhnutý na efektívne ukladanie a zdieľanie farebných fotografií s celým radom farebných odtieňov. Formát JPEG sa pôvodne používal na to, aby umožnil spravodajským fotoreportérom komprimovať ich súbory digitálnych fotografií na veľkosť vhodnú na prenos z miesta činu vydavateľovi cez modem.
Formát JPEG je prispôsobený na ukladanie obrázkov bez indexu farieb vygenerovaných v režime RGB s farebnou hĺbkou True Color. Farba je kódovaná 24 bitmi na pixel, a teda dokáže súčasne vnímať viac ako 16 miliónov farieb. Stupeň kompresie súboru môže byť zmenený podľa uváženia používateľa. Kompresný algoritmus nie je založený na hľadaní rovnakých prvkov, ale na rozdiele medzi pixelmi. JPEG hľadá plynulé farebné prechody v štvorcoch s rozmermi 9 x 9 pixelov. Namiesto skutočných hodnôt JPEG ukladá rýchlosť zmeny z pixelu na pixel. Vyhadzuje nepotrebné, z jeho pohľadu farebné informácie, spriemeruje niektoré hodnoty. Čím vyššia je úroveň kompresie, tým viac údajov sa zahodí a tým nižšia je kvalita.
Formát JPEG má schopnosť reprezentovať obrazový súbor podobným spôsobom ako „prekladaný“ formát GIF. Toto sa nazýva z hľadiska formátu JPEG - " progresívne skenovanie ". Obe metódy umožňujú prehliadaču najskôr vykresliť obrázok v nízkom rozlíšení a potom zvýšiť jeho kvalitu pri stránkovaní súboru, čím sa výrazne skráti zdanlivý čas načítania grafiky.
Formát JPEG má dve významné nevýhody:
1) Opakované ukladanie súboru v tomto formáte vedie k zhoršeniu kvality obrazu. Preto by ste nemali archivovať obrázok vo formáte JPEG, pokiaľ nejde o médium určené len na čítanie. Okrem toho sa skreslenie prejaví aj vtedy, ak sa fotografia JPEG skombinuje s obrázkom iného formátu a potom sa zaznamená s kompresiou.
2) Obrázky uložené vo formáte JPEG nemôžu mať priehľadné oblasti.
Tento formát sa používa vo všetkých prípadoch, keď veľkosť obrázka pre každú zo súradníc presahuje 200 pixelov a samotný obrázok je plnohodnotnou fotografiou alebo ukážkou umeleckej grafiky vrátane jemných farebných presahov.
formát BMP ( Windows Device Independent Bitmap) je podporovaný akýmkoľvek softvérom kompatibilným so systémom Windows. Štruktúru súboru BMP používa systém Windows na ukladanie bitových máp. Tento formát ukladá obrázky na pozadí, ikony a ďalšie bitové mapy systému Windows. Tento formát minimalizuje možnosť chýb alebo nesprávnej interpretácie rastrových údajov.
Formát BMP správne zobrazuje údaje bez ohľadu na hardvérové a softvérové zariadenia (monitor počítača, grafickú kartu a ovládač displeja). Táto nezávislosť od zariadenia je zabezpečená použitím systémových paliet. Tento formát má však aj svoje nevýhody. Komprimovateľné sú iba 4-bitové a 8-bitové farebné verzie formátu, takže 24-bitové súbory BMP budú veľmi veľké. Okrem toho je použitie súborov BMP obmedzené na formy operačných systémov Windows a OS/2.
^ Formát TIFF(Tagget Image File Format) ukladá veľa obrazových dát do označených polí, odtiaľ pochádza aj jej názov ("Tagged Image File Format"). Každé označené pole obsahuje informácie o bitmape alebo prepojenie na iné polia. Program, ktorý číta súbor, môže preskočiť polia, ktoré nepozná alebo ktoré nepotrebuje. Táto všestrannosť umožňuje formátu nájsť uplatnenie v rôznych počítačových systémoch. Okrem toho môže formát TIFF ukladať množstvo ďalších bitmapových údajov, vrátane: krivky nastavenia pre obrázok v odtieňoch sivej; polia s podrobnými informáciami o obrázku (názov programu, autor, dátum vytvorenia a komentáre); veľkosť a rozlíšenie obrazu, schopnosť; podrobné informácie o farbe originálu.
Väčšina programov, ktoré čítajú súbor TIFF, dokáže bez problémov čítať súbory tohto formátu vytvorené na iných systémoch. Štruktúra formátu TIFF je flexibilná, čo umožňuje ukladať rôzne typy obrázkov.
Okrem tradičných farieb CMY formát podporuje farebné separácie s veľkým počtom farieb. Najvýhodnejšie pre tlač.
^ Formát PDF(Portable Document Format) bol navrhnutý spoločnosťou Adobe ako formát nezávislý od platformy, v ktorom je možné ukladať ilustrácie (vektorové a bitmapové) aj text, s množstvom fontov a hypertextových odkazov. Na dosiahnutie prenosnosti deklarovanej v názve musí byť veľkosť súboru PDF malá. Na tento účel sa používa kompresia - pre každý typ objektu sa používa jeho vlastná metóda. Napríklad bitmapové obrázky sú napísané vo formáte JPEG. Na prácu s týmto formátom spoločnosť Adobe vydala balík Acrobat. Bezplatný Acrobat Reader vám umožňuje čítať dokumenty a tlačiť ich na tlačiarni, ale neumožňuje vám ich vytvárať ani upravovať. Acrobat Distiller konvertuje PostScriptové súbory do tohto formátu. PostScript je jazyk na popis stránok navrhnutý na generovanie obrázkov ľubovoľnej zložitosti a ich tlač. Mnohé programy (Adobe PageMaker, CorelDraw, FreeHand) umožňujú exportovať dokumenty do PDF a niektoré aj upravovať grafiku zaznamenanú v tomto formáte. V tomto formáte sa zvyčajne ukladajú dokumenty, ktoré sú len na čítanie a nie je možné ich upravovať. Súbor PDF obsahuje všetky potrebné fonty. Je to pohodlné a umožňuje vám neprenášať fonty na výstup (prenos fontov nie je úplne legálny z hľadiska autorských práv).
Znalosť vlastností formátov grafických súborov je teda dôležitá pre efektívne ukladanie obrázkov a organizáciu výmeny údajov medzi rôznymi aplikáciami.
Pri príprave súborov na umiestnenie na internete sa musíme stretnúť s problémom prevodu grafických súborov z jedného formátu do druhého.
Konverziu formátov grafických súborov je možné vykonať pomocou grafických editorov, ktoré akceptujú súbory rôznych formátov. Na tieto účely môžete použiť grafický editor. program na úpravu fotiek súčasťou balíka Microsoft Office. Tento editor dokáže pracovať s takmer všetkými bežnými formátmi grafických súborov: TIFF, PCX, GIF, JPEG atď. Zároveň umožňuje prevádzať súbory z jedného formátu do druhého pomocou bežnej operácie Uložiť ako…(Uložiť ako...). Pri konverzii súborov môžete upraviť požadované nastavenia. Napríklad previesť z farebného na čiernobiele, zvoliť počet farieb, stupeň kompresie súboru alebo faktor kvality - veľký súbor a lepšia kvalita obrazu, alebo malý súbor s nižšou kvalitou obrazu.
^ 20.2 Zobrazovacie zariadenia
20.2.1 Zobrazovací počítač
Matematiku a softvér počítačovej grafiky nemožno posudzovať oddelene od hardvéru používaného v rôznych fázach práce s obrázkami. Všetky tieto fondy sú zvyčajne rozdelené do troch veľkých skupín:
vstupné zariadenia (skenery, digitalizátory, digitálne fotografie a videokamery);
výstupné zariadenia (monitory, tlačiarne, plotre, digitálne projektory);
zariadenia na spracovanie (grafické urýchľovače).
Pozrime sa bližšie na hardvér poslednej skupiny, keďže hrá dôležitú úlohu pri práci s obrázkami.
Najjednoduchšie modely počítačov z prvej polovice 80. rokov, ktoré zobrazovali grafický obraz na obrazovke bežného domáceho televízora, sa často zaobišli bez použitia špeciálneho hardvéru na prácu s grafikou. Tieto funkcie vykonával bežný procesor. S rozvojom počítačov a rozšírením škály úloh pre prácu s grafikou a farbami prestal mikroprocesor zvládať spracovanie grafických obrazov a tieto funkcie boli prenesené na špeciálny videosystém počítač.
Ako už bolo spomenuté, video systém osobného počítača pozostáva z monitora (displej), video adaptéra (grafická karta) a softvéru.
Obrazovka je obdĺžniková matica pixelov, ktoré vďaka luminoforom, ktoré pokrývajú obrazovku, majú vlastnosť svietivosti, keď na ne dopadá elektrónový lúč, ktorý prechádza po celej obrazovke riadok po riadku zľava doprava a zhora nadol. , čím sa mení jeho jas a farba.
Každý pixel zodpovedá určitému počtu bitov v RAM. Časť pamäte, ktorá ukladá informácie o stave každého pixelu na obrazovke, určuje video pamäť počítača.
video pamäť - ide o elektronické, nestále pamäťové zariadenie určené na ukladanie video informácií - binárneho kódu obrazu zobrazeného na obrazovke.
Video adaptér riadi činnosť monitora. Súčasťou video adaptéra je aj videopamäť. Adaptér zabezpečuje čítanie tejto pamäte.
Konštrukčne je grafický adaptér samostatnou doskou pripojenou k centrálnemu procesoru cez spoločnú zbernicu, takže grafický adaptér je tiež tzv. grafická karta (grafická karta). Grafická karta sa vkladá do slotu (PCI alebo AGP) na základnej doske. Na zadnej strane grafickej karty je konektor, ku ktorému sa pomocou kábla pripája monitor.
S nárastom zložitosti trojrozmernej grafiky, teda s nárastom počtu polygónov v trojrozmerných scénach, ktorých obraz sa zobrazuje na monitore, je súčasťou práce na budovaní a spracovaní trojrozmerných scén. obrázky museli byť presunuté z centrálneho procesora na grafickú kartu. Na tento účel bol naň umiestnený špecializovaný mikroobvod - grafický procesor, ktorý preberá väčšinu práce na vytváraní a spracovaní trojrozmerných obrazov, a tým zaťažuje centrálny procesor. Takáto grafická karta (obrázok 20.7) bola neskôr nazývaná grafický akcelerátor (urýchľovač).
Popularita grafických aplikácií a najmä multimediálnych aplikácií urobila z grafických akcelerátorov nielen bežný doplnok video adaptéra, ale aj nevyhnutnosť.
Medzi hlavné charakteristiky grafických akcelerátorov patria:
zbernica: každý grafický akcelerátor je navrhnutý pre špecifický typ video zbernice. Väčšina grafických akcelerátorov je navrhnutá pre zbernicu PCI;
kapacita dátových registrov: čím vyššia je kapacita registrov, tým viac dát dokáže procesor spracovať každou inštrukciou.
Obrázok 20.7. Grafický akcelerátor
Osobné počítače používajú rôzne typy video adaptérov. Takmer všetky dokážu pracovať v niekoľkých režimoch, tzv video režimy . Tieto režimy sa líšia rozlíšením, počtom farieb, paletou, počtom stránok videa a spôsobom, akým sú adresované.
Existujú dva hlavné typy video režimov: textový a grafický. V textovom režime obsahuje video pamäť kódy znakov a ich atribúty, ktoré sa zobrazujú na obrazovke monitora z tabuľky znakov. V režime grafického videa obsahuje video pamäť farebný kód každého bodu zobrazeného na obrazovke. Pre konkrétny režim poskytujú niektoré monitory rôzne rozlíšenia. Pri nižšom rozlíšení dokáže monitor zobraziť viac farieb.
Prvé modely IBM PC používali farebný grafický režim CGA . Výstupný obraz bol dosť zlej kvality. Rozlíšenie je 620x200 so štvorfarebnou paletou 16 možných farieb alebo 640x200 s dvojfarebnou paletou.
Neskôr (v roku 1984) sa objavil vylepšený grafický adaptér EGA , čo vám umožní pracovať v rozlíšení 640350 so 16-farebnou paletou 64 farieb, dvoma stránkami videa a v monochromatickom režime s 8 stránkami videa v nízkom rozlíšení 320200.
V roku 1987 začala spoločnosť IBM vyrábať počítače vybavené video adaptérmi. VGA (videografické pole). Adaptéry VGA sa vyznačujú schopnosťou pracovať v jednom z niekoľkých grafických režimov, ktoré sa líšia počtom bodov reprodukovaných na obrazovke a počtom farieb. Obzvlášť široké uplatnenie tak našli napríklad dva režimy, ktoré poskytujú prácu s 256 farbami z palety milióna farebných odtieňov v rozlíšení 320200 a so 16-farebnou paletou v rozlíšení 640480.
Jednou z cenných vlastností štandardu VGA je, že je „otvorený navrchu“, napríklad zvýšením množstva video pamäte na karte grafického adaptéra môžete dosiahnuť vyššiu grafickú expanziu a / alebo viac farieb, ktoré môžu byť reprodukované súčasne. Takéto režimy sú tzv SVGA . Modifikácia SVGA umožňuje 256 farieb pri 12801024 a 16 miliónov farieb pri 1024768.
Každý z uvedených neskorších adaptérov podporoval všetky režimy predchádzajúcich. V posledných rokoch IBM predstavilo XGA adaptér ako štandard pre výkonné počítače.
Obraz, ktorý vytvára grafický akcelerátor riadený inštrukciami z CPU, je umiestnený vo video pamäti. Nazýva sa úplná informácia o všetkých bodoch obrazu uložená vo videopamäti bitová mapa obrázka .
Vypočítajme požadované množstvo video pamäte pre jeden z najbežnejších grafických režimov súčasnosti s 65536-farebnou paletou pri rozlíšení 800600 pixelov.
Celkový počet bodov na obrazovke: 800 600 = 480 000. Dva bajty (16 bitov) pamäte sú potrebné na zakódovanie 65 536 rôznych farieb. Preto požadované množstvo video pamäte: 16 bitov 480 000 = 7680 000 bitov = 960 000 bajtov = 937,5 KB.
Požadované množstvo videopamäte pre ostatné grafické režimy sa vypočíta podobne (tabuľka 20.2).
Tabuľka 20.2. - Množstvo video pamäte pre rôzne grafické režimy
| Režim obrazovky | Farebná hĺbka (bity na bod) |
|||
| 4 | 8 | 16 | 24 |
|
| 640480 | 150 kB | 300 kB | 600 kB | 900 kB |
| 800600 | 234 kB | 469 kB | 938 kB | 1,4 MB |
| 1024768 | 384 kB | 768 kB | 1,5 MB | 2,25 MB |
| 1280 1024 | 640 kB | 1,25 MB | 2,5 MB | 3,75 MB |
V súčasnosti sú video adaptéry vyrábané spoločnosťami ABIT, ASUS, AOpen, ATI, Chaintech, Creative Labs, Gigabyte, InnoVision Multimedia, Leadtek, Matrox, Microstar International (MSI), Sapphire a ďalšie.
^ 20.2.3 Zariadenie na zadávanie grafických informácií do počítača
Existujú rôzne technické prostriedky, ktoré vykonávajú proces prevodu obrázkov do digitálnej podoby, napríklad skenery, digitizéry (grafické tablety), digitálne fotoaparáty a videokamery. V každom prípade je dôležité vybrať správne zariadenie podľa jeho technických vlastností, aby ste získali digitalizovaný obraz s požadovanými detailmi a farebným rozsahom.
Skener - Toto je zariadenie na zadávanie farebného alebo čiernobieleho obrázku do osobného počítača.
Princíp činnosti takmer všetkých typov skenerov je rovnaký. Vychádza zo skutočnosti, že jednotlivé body pôvodného obrazu (originálu) sú osvetlené usmerneným lúčom a následne odrazený lúč je vnímaný fotosenzitívnym prijímačom, kde je informácia o „farbe“ bodu interpretovaná ako špecifická číselná hodnota, ktorá sa prenáša do počítača cez určité rozhranie.
Fotosenzitívne prvky sa spravidla kombinujú do matice, aby sa súčasne skenovala celá oblasť originálu.
Skenery sa delia na čiernobiele a farebné podľa spôsobu vnímania farieb.
Čiernobiele skenery dokáže v najjednoduchšom prípade rozlíšiť iba dve hodnoty - čiernu a bielu, čo úplne stačí na prečítanie čiarového kódu. Sofistikovanejšie skenery rozlišujú medzi odtieňmi sivej.
Farebné skenery fungujú na princípe pridávania farieb, pri ktorom sa farebný obraz získa zmiešaním troch farieb: červenej, zelenej a modrej.
Podľa mechanizmu pohybu matrice fotosenzitívnych prvkov vzhľadom na originál sa rozlišujú tieto typy skenerov: ručné, bubnové, hárkové, ploché.
Ručné skenery - ide o relatívne lacné zariadenia malých rozmerov, vhodné na rýchle skenovanie obrázkov z kníh a časopisov. Skenovanie sa vykonáva ručným pohybom skenera po origináli. Šírka skenovacieho pásu zvyčajne nepresahuje 15 cm.. Medzi nevýhody ručného skenera patrí závislosť kvality skenovania od zručnosti používateľa a nemožnosť súčasného skenovania relatívne veľkých obrázkov.
IN bubnový skener Originál, ktorý sa má skenovať, sa umiestni na otáčajúci sa valec. Tým sa naskenuje bodkovaná oblasť obrazu a skenovacia hlava sa pohybuje pozdĺž valca vo veľmi malej vzdialenosti od originálu. V súčasnosti sa takéto skenery používajú iba v polygrafickom priemysle.
IN hárkové skenery nosič s obrázkom sa ťahá po pravítku, na ktorom sú umiestnené svetlocitlivé prvky. Šírka obrázka je zvyčajne A4 a dĺžka je obmedzená možnosťami použitého počítača (čím väčší je obrázok, tým väčšia je veľkosť súboru, kde je uložená jeho digitálna kópia).
Ploché skenery skenovať automaticky. Originál je umiestnený v skeneri na sklenenej tabuli, pod ktorou sa pomocou pohyblivej lineárnej matrice skenuje obraz riadok po riadku rovnomernou rýchlosťou (obrázok 20.8). Veľkosť naskenovaných obrázkov závisí od veľkosti skenera a môže byť až do veľkosti veľkého listu výkresu (A0). Rozmery matrice a zaostrovacieho systému sú zvolené tak, aby skenovali hárok po celej šírke. Špeciálny diapozitív umožňuje skenovať diapozitívy a negatívne filmy.
Obrázok 20.8. Plochý skener
Skenery sa k osobnému počítaču pripájajú cez špeciálny ovládač (pri plochých skeneroch je to najčastejšie SCSI ovládač). Skener musí mať vždy príslušný ovládač, pretože iba obmedzený počet softvérových aplikácií má vstavané ovládače na komunikáciu s určitou triedou skenerov.
Pri výbere konkrétneho modelu skenera je potrebné vziať do úvahy množstvo charakteristík súvisiacich s technickými možnosťami modelu.
Povolenie počet bodov alebo rastrových buniek, z ktorých je vytvorený obrázok, na jednotku dĺžky alebo plochy. Čím vyššie je rozlíšenie zariadenia, tým jemnejšie detaily je možné reprodukovať.
Hardvérové/optické rozlíšenie skenera - to je jedna z hlavných charakteristík skenera, priamo súvisiaca s hustotou rozmiestnenia citlivých prvkov na matrici skenera. Merané v pixeloch na štvorcový palec obrázka.
Interpolované rozlíšenie rozlíšenie obrazu získaného matematickým spracovaním pôvodného obrazu. So zlepšovaním kvality to nemá veľa spoločného. Často slúži ako reklamný trik pre netrénovaných používateľov.
Farebná hĺbka počet číslic každého pixelu v digitálnom obrázku vrátane. vydaný skenerom.
Na svetovom trhu je zastúpený pomerne veľký počet výrobcov skenerov. Najpopulárnejšie modely vyrábajú Hewlett-Packard, Agfa, Canon, Mustek.
Skenovanie dokumentov s plochou grafikou je pomerne jednoduchá záležitosť: predloha sa položí na sklenenú dosku plochého skenera, veko sa zatvorí a zariadenie sa spustí. Ale skenovanie v troch dimenziách, ktoré definujú náš svet, je oveľa ťažšie a náročnejšie na prácu, takže až doteraz bola táto úloha pre používateľov PC takmer neprekonateľná.
Dnes však bolo vyvinutých množstvo zariadení, ktoré umožňujú zobrazovať objekty malých a stredných veľkostí vo forme presných trojrozmerných súborov. Príkladom je zariadenie na digitalizáciu trojrozmerných objektov MicroScribe-3D od Immersion, ktoré využíva moderné výdobytky v rôznych odvetviach technologického pokroku.
Obrázok 20.9. Zariadenie na digitalizáciu trojrozmerných objektov MicroScribe-3D
Ponorenie vyvinulo unikát mechanická digitalizačná technológia ktorý je kompaktný, cenovo dostupný a ľahko sa používa. Zariadenie je stolné zariadenie, ktoré vyzerá ako miniatúrna zubná vŕtačka (obrázok 20.9). Každé pripojenie MicroScribe-3D využíva digitálne optické senzory, ktoré sú nezávislé od akýchkoľvek vplyvov prostredia. Výsledkom je všestranný systém, ktorý dokáže pracovať prakticky v akomkoľvek prostredí a skenovať objekty z akéhokoľvek materiálu.
Ale okrem toho existujú aj iné technológie 3D skenovania: ultrazvukové skenovanie, magnetické skenovanie, laserové skenovanie.
Ciele lekcie:
zopakovať si základné princípy prezentácie údajov v pamäti počítača, naučiť sa vypočítať množstvo grafickej informácie;
rozvíjať kognitívne záujmy študentov;
rozvíjať zmysel pre krásu.
Plán lekcie
Organizácia času.
Zahriať sa.
Riešenie úlohy na zopakovanie. Algebra logiky.
Doplnkový materiál.
Vysvetlenie nového materiálu.
Doplnkový materiál.
Zhrnutie lekcie.
POČAS VYUČOVANIA
Organizačný moment.
Dnes v lekcii budeme hovoriť o výtvarnom umení. Tento druh umenia je vnímaný vizuálne (maľba, sochárstvo, grafika, fotografia). Od staroveku existovali dva hlavné pohľady na umenie: sú to obrazy skutočného sveta, pri ktorých sa divákovi zabáva (Aristides); umenie je inšpirované vyššími silami a vyjadruje pocity a vnemy človeka (Platón) Naučíme sa tiež vypočítať množstvo grafických informácií.
Zahriať sa .
Učiteľ prečíta otázky, žiaci rýchlo odpovedajú.
Typy počítačovej grafiky. (Vektor a raster)
Predmet v školskom kurze priamo súvisí s grafikou. (ISO)
Umelcovo zobrazenie seba samého. (Autoportrét)
Z kombinácie akých farieb sa vytvorí celá farebná paleta na obrazovke. (Červená, zelená, modrá)
Slávny obraz, o ktorom každý počul, ale nikto ho ešte nevidel ... (Repin "Sailed")
Pozitívny obraz, ktorý stelesňuje morálne hodnoty. (hrdina)
Čomu sa rovná 1 megabajt? (1024 kilobajtov)
Akékoľvek osoby, predmety a javy, ktoré má umelec pred očami, keď ich zobrazuje. (príroda)
Hlavná postava diela. (hrdina)
Jedna bodka na monitore. (Pixel)
Ako prejsť z kilobajtov na bajty? (vynásobte 1024)
Portrét zámerne skreslený na humorné alebo satirické účely. (karikatúra)
Ruský maliar, zobrazoval more, námorné bitky, boj s prvkami mora (1817-1900). (Aivazovsky Ivan Konstantinovič)
Čomu sa rovná 1 palec? (2,54 cm)
Beda zelenina. (Cibuľa beda)
Riešenie úlohy na zopakovanie. Algebra logiky
Pri ktorom z nasledujúcich priezvisk je tvrdenie nepravdivé:NIE ((Písmená v slove 5)A (Posledné písmeno H))?
1) Serov; 2) Repin; 3) Levitan; 4) Shishkin.
Riešenie. A = písmená v slove 5, B = posledné písmeno H.
Odpoveď: Repin.
Doplnkový materiál z oblasti umenia
Ilyam Efimmovič Rempin (24. 7. 1844 – 29. 9. 1930) – ruský maliar, majster portrétu, historických a každodenných scén. Akademik cisárskej akadémie umení.
Memoár, autor množstva esejí, ktoré zostavili knihu spomienok „Far Close“. Učiteľ, bol profesorom - vedúcim dielne (1894-1907) a rektorom (1898-1899) Akadémie umení, súčasne vyučoval v školskej dielni v Tenisheve; medzi svojimi študentmi - B. M. Kustodiev, I. E. Grabar, I. S. Kulikov, F. A. Malyavin, A. P. Ostroumova-Lebedeva tiež dávali súkromné hodiny V. A. Serovovi.
Jedným zo slávnych obrazov je „Kozáci píšu list tureckému sultánovi“ (1880-1891). Prečítajte si príbeh o tomto obraze. Identifikujte postavy v príbehu z textu. Upozorniť študentov na vytrvalosť umelca pri práci na diele a jeho triky pri dosahovaní cieľa. Ako často sa vzdávame riešenia určitých úloh, ktoré sme zlyhali v prvých minútach práce.
“V roku 1878 si Repin od hosťa z Abramceva vypočul príbeh ukrajinského historika o tom, ako turecký sultán písal Záporožským kozákom a žiadal od nich poslušnosť. Odpoveď kozákov bola smelá, smelá, plná výsmechu sultánovi. Repin bol z tejto správy nadšený a okamžite urobil náčrt ceruzkou. Potom sa k tejto téme neustále vracal a na obrázku pracoval viac ako desať rokov. Dokončená bola až v roku 1891. Obrázok má 3 zoznamy (nepočítajúc štúdiu). Prvý Repin dal priateľovi, historikovi Dmitrijovi Yavornitskému, a ten ho dal Pavlovi Treťjakovovi. Väčšina modelov bola prevzatá z Jekaterinoslavskej gubernie: úradník - Yavornitsky, Ivan Sirko - kyjevský generálny guvernér Michail Dragomirov, kozák zranený v hlave - umelec Nikolaj Kuznecov; vojenský sudca v čiernom klobúku - Vasilij Tarnovskij; mladý kozák v okrúhlom klobúku - jeho syn, majiteľ rozsiahlej holohlavej hlavy - Georgij Alekseev, maršál šľachty Jekaterinoslavskej provincie, hlavný komorník dvora Jeho Veličenstva, čestný občan Jekaterinoslavy a vášnivý numizmatik. Najprv odmietal pózovať zozadu z hlavy. Musel som ísť na trik. Yavornitsky ho pozval, aby sa pozrel na jeho zbierku, a tajne posadil umelca za seba, a zatiaľ čo vodca obdivoval mince, Repin rýchlo načrtol portrét. Georgij Petrovič sa spoznal už v Treťjakovskej galérii a bol urazený.
Riešenie úlohy na zopakovanie. Kódovanie textových informácií.
Žiaci dostanú kartičky s textom.
Určte informačný objem príbehu v kódovaní KOI-8, v ktorom je každý znak zakódovaný v 8 bitoch.
Riešenie. Spočítajme, koľko riadkov v texte a koľko znakov v každom riadku (in ). Riadky - 22, znaky na riadok - 64.
Odpoveď: 1,4 kB.
Vysvetlenie nového materiálu. Kódovanie obrázkov .
Ako merať množstvo grafických informácií?
Na obrázok dáme jemnú mriežku - raster. V dôsledku toho je obrázok rozdelený na bunky. Každá bunka je zafarbená jednou farbou a nazýva sa bodka (alebo pixel). Farbu je možné zakódovať, to znamená, že jej možno priradiť jedinečné celé číslo. A potom sa obrázok zmení na množinu celých čísel. Takto zakódovaný obrázok sa nazýva bitmapa.
Predstavme si notáciu:
N – počet rôznych farieb použitých pri kódovaní obrazu;
i je počet bitov potrebných na zakódovanie farby jedného bodu na obrázku (farebná hĺbka ).
Medzi týmito veličinami existuje vzťahN=2 i .
Príklady typov obrázkov a ich kódovania
2 i =2, t.j. i=1, čo znamená: jeden bit stačí na zakódovanie farby. Napríklad: 0 - čierna, 1 - bielaObrázok 3 farieb
2 i =3. jeden bit nestačí na zakódovanie troch farieb, preto vezmeme najbližšie prebytočné celé číslo - 2. Napríklad: 00, 01, 11
Obrázok 4 farieb
2 i =4, t.j. i=2. Napríklad: 00, 01, 10, 11
Celá paleta farieb na obrazovke sa získa zmiešaním troch základných farieb: červenej, modrej, zelenej. Každý pixel na obrazovke pozostáva z troch tesne umiestnených prvkov, ktoré žiaria týmito farbami.
Úloha 1. Zostavte binárny kód daného čiernobieleho rastrového obrázku získaného na monitore s veľkosťou rastra 10*10.
Úloha 2. Zadaný binárny kód 8-farebného obrázka. Veľkosť monitora - 10 * 10 pixelov. Čo je znázornené na obrázku (nákrese)?
Riešenie.
Na uloženie jedného obrazu obrazovky potrebujete veľkosť pamäte rovnajúcu sa veľkosti pamäte produktušírka obrazovky (v pixeloch) zapnutévýška obrazovky (v pixeloch) ai (farebná hĺbka).
I=W*H*i (bity)
W – šírka obrazu v bodoch (pixeloch);
H – výška obrazu v bodoch (pixeloch).
Riešenie problémov pre posilnenie.
Úloha 1. Vypočítajte množstvo video pamäte potrebnej na uloženie bitovej mapy, ktorá zaberá celú obrazovku monitora s rozlíšením 640*480 pixelov, ak sa použije paleta 65536 farieb.
Odpoveď: 600 kB.
Úloha 2. Na uloženie bitmapy s rozlíšením 320 x 400 pixelov bolo potrebných 125 KB pamäte. Určite počet farieb v palete.
Odpoveď: 256 farieb.
Doplnkový materiál .
Poďme sa zoznámiť s ďalším dielom Ilya Repina.
“Ivan Hrozný a jeho syn Ivan 16. novembra 1581“ (známy aj ako"Ivan Hrozný zabije svojho syna" ) je obraz namaľovaný v rokoch 1883-1885. Zobrazuje epizódu zo života Ivana Hrozného, keď v návale hnevu zasadil smrteľnú ranu svojmu synovi Carevičovi Ivanovi. Obraz ukazuje muky pokánia na tvári Hrozného a miernosť umierajúceho princa, ktorý so slzami v očiach odpúšťa svojmu otcovi rozrušenému žiaľom. Uložené v zbierke Štátnej Treťjakovskej galérie v Moskve.
Stáva sa, že v návale hnevu ľudia nezaslúžene urážajú svojich príbuzných, ľudí blízkych ich srdcu, ale aj cudzincov. Teraz sa na internete často zverejňujú videá o krutom zaobchádzaní navzájom. A potom ľutujú, čo sa stalo. Je dobré, keď je príležitosť uvedomiť si a ospravedlniť sa, napraviť situáciu. Môže sa to však stať, ako na tomto obrázku, a situáciu nebude možné napraviť. Preto sa budeme snažiť byť tolerantní, naučíme sa „kontrolovať“.
Zhrnutie lekcie .
Dúfam, že sa vám lekcia páčila. Naučili ste sa, ako sa kódujú obrázky a ako zistiť množstvo grafických informácií. A tiež sa na lekcii zoznámili s prácou Ilya Repina a tí, ktorí sú oboznámení s jeho prácou, sa opäť ponorili do sveta krásy.
Literatúra:
Mendelev V.A. Encyklopédia potrebných vedomostí. – Kh.: Knižný klub, 2007.
Vovk E.T. Informatika: návod na prípravu na skúšku. – M.: KUDITS-PRESS, 2009.
Semakin I.G. Dielňa. Informatika a IKT. – M.: Binom. Knowledge Lab, 2009.
Zdroje: Internet.
Pre automatizáciu práce s dátami patriacimi do rôznych typov je veľmi dôležité zjednotiť ich prezentačnú formu – zvyčajne sa to robí technikou kódovanie, to znamená vyjadrenie údajov jedného typu z hľadiska údajov iného typu. prirodzený človek jazyky - nie sú ničím iným ako pojmovými kódovacími systémami na vyjadrenie myšlienok rečou. jazyky spolu úzko súvisia abeceda(systémy na kódovanie jazykových komponentov pomocou grafických symbolov). História pozná zaujímavé, aj keď neúspešné pokusy o vytvorenie „univerzálnych“ jazykov a abecied. Neúspech pokusov o ich implementáciu je zrejme spôsobený tým, že národné a sociálne formácie prirodzene chápu, že zmena systému kódovania verejných údajov nevyhnutne povedie k zmene verejných metód (čiže právnych a morálnych noriem), a to môže byť spojené so spoločenskými otrasmi.
Rovnaký problém univerzálneho kódovacieho nástroja je celkom úspešne implementovaný v určitých odvetviach techniky, vedy a kultúry. Príklady zahŕňajú systém písania matematických výrazov, telegrafnú abecedu, námornú vlajkovú abecedu, Braillov systém pre nevidiacich a mnohé ďalšie.
Výpočtová technika má tiež svoj systém – tzv binárne kódovanie a je založená na reprezentácii údajov sekvenciou iba dvoch znakov: 0 a 1. Tieto znaky sa nazývajú binárne číslice, v angličtine - Binárna číslica alebo skrátené zasiahnuť (bit).
V jednom bite môžu byť vyjadrené dva pojmy: 0 alebo 1 (Áno alebo nie, čierna alebo biele, pravda alebo Nepravdivé atď.). Ak sa počet bitov zvýši na dva, potom už možno vyjadriť štyri rôzne koncepty:
Tri bity môžu kódovať osem rôznych hodnôt:
000 001 010 011 100 101 110 111
Zvýšením počtu číslic v systéme binárneho kódovania o jednu zdvojnásobíme počet hodnôt, ktoré možno v tomto systéme vyjadriť, to znamená, že všeobecný vzorec vyzerá takto:
kde N- počet nezávislých kódovaných hodnôt;
T - bitová hĺbka binárneho kódovania prijatého v danom systéme.
Kódovanie celých a reálnych čísel
Celé čísla sú zakódované v binárnom kóde celkom jednoducho - stačí vziať celé číslo a rozdeliť ho na polovicu, kým sa podiel nerovná jednej. Množina zvyškov z každého delenia, zapísaná sprava doľava spolu s posledným kvocientom, tvorí binárnu analógiu desiatkového čísla.
Teda 19= 10011;.
Na zakódovanie celých čísel od 0 do 255 stačí mať 8 bitov binárneho kódu (8 bitov). Šestnásť bitov vám umožňuje zakódovať celé čísla od 0 do 65535 a 24 bitov - viac ako 16,5 milióna rôznych hodnôt.
Reálne čísla sú zakódované pomocou 80-bitového kódovania. V tomto prípade sa číslo najskôr prevedie na normalizovaná forma:
3,1415926 =0,31415926-10"
300 000 = 0,3 10 6
123 456 789 = 0,123456789 10 10
Prvá časť čísla sa volá mantisa a druhý - charakteristika. Väčšina z 80 bitov je pridelená na uloženie mantisy (spolu so znamienkom) a určitý pevný počet bitov je pridelený na uloženie charakteristiky (tiež so znamienkom).
Kódovanie textových údajov
Ak je každý znak abecedy spojený s určitým celým číslom (napríklad poradovým číslom), pomocou binárneho kódu je možné zakódovať aj textové informácie. Osem bitov stačí na zakódovanie 256 rôznych znakov. To stačí na to, aby sa v rôznych kombináciách ôsmich bitov vyjadrili všetky znaky anglického a ruského jazyka, malé aj veľké písmená, ako aj interpunkčné znamienka, symboly základných aritmetických operácií a niektoré všeobecne uznávané špeciálne znaky, ako napríklad symbol „§ ".
Technicky to vyzerá veľmi jednoducho, no vždy sa vyskytli pomerne značné organizačné ťažkosti. V prvých rokoch rozvoja výpočtovej techniky boli spájané s nedostatkom potrebných noriem a v súčasnosti sú naopak spôsobené množstvom súčasne pôsobiacich a protichodných noriem. Na to, aby celý svet kódoval textové údaje rovnakým spôsobom, sú potrebné jednotné kódovacie tabuľky, a to je zatiaľ nemožné pre rozpory medzi znakmi národných abecied, ako aj firemné rozpory.
V prípade angličtiny, ktorá de facto zaujala miesto medzi medzinárodnými komunikačnými prostriedkami, už boli rozpory odstránené. United States Standards Institute (ANSI – American National Standard Institute) implementoval kódovací systém ASCII (American Standard Code for Information Interchange - US Standard Code for Information Interchange). V systéme ASCII dve kódovacie tabuľky sú pevné - základné A predĺžený. Základná tabuľka fixuje hodnoty kódu od 0 do 127 a rozšírená tabuľka odkazuje na znaky s číslami od 128 do 255.
Prvých 32 kódov základnej tabuľky, počnúc nulou, dostali výrobcovia hardvéru (predovšetkým výrobcovia počítačov a tlačových zariadení). Táto oblasť obsahuje tzv kontrolné kódy, ktoré nezodpovedajú žiadnym znakom jazykov, a preto sa tieto kódy nezobrazujú ani na obrazovke, ani na tlačových zariadeniach, ale je možné ich riadiť tým, ako sa vydávajú iné údaje.
Počnúc kódom 32 až kódom 127 existujú kódy pre znaky anglickej abecedy, interpunkčné znamienka, čísla, aritmetické operácie a niektoré pomocné znaky.
Podobné systémy kódovania textových údajov boli vyvinuté v iných krajinách. Takže napríklad v ZSSR v tejto oblasti fungoval kódovací systém KOI-7. (komunikačný kód, sedem číslic). Podpora výrobcov hardvéru a softvéru však priniesla americký kód ASCII na úroveň medzinárodného štandardu a národné kódovacie systémy museli "ustúpiť" do druhej, rozšírenej časti kódovacieho systému, ktorá určuje hodnoty kódov od 128 do 255. Chýbajúci jednotný štandard v r. táto oblasť viedla k množstvu súčasne pôsobiacich kódovaní. Iba v Rusku môžete určiť tri súčasné štandardy kódovania a dva ďalšie zastarané.
Napríklad kódovanie znakov ruského jazyka, známe ako kódovanie Windows-1251, bol predstavený „zvonku“ - spoločnosťou Microsoft, ale vzhľadom na rozšírené používanie operačných systémov a iných produktov tejto spoločnosti v Rusku je hlboko zakorenený a široko používaný. Toto kódovanie sa používa na väčšine lokálnych počítačov bežiacich na platforme Windows.
Ďalšie bežné kódovanie sa nazýva KOI-8 (komunikačný kód, osem číslic) - jej vznik sa datuje do čias Rady vzájomnej hospodárskej pomoci štátov východnej Európy. Dnes je kódovanie KOI-8 široko používané v počítačových sieťach v Rusku a v ruskom sektore internetu.
Medzinárodný štandard, ktorý zabezpečuje kódovanie znakov ruskej abecedy, sa nazýva kódovanie ISO (International Standard Organization - International Institute for Standardization). V praxi sa toto kódovanie používa zriedka.
Na počítačoch s operačným systémom MS DOS, môžu fungovať ďalšie dve kódovania (kódovanie Hostia kódovanie GOST-alternatíva). Prvý z nich bol považovaný za zastaraný už v prvých rokoch nástupu osobných počítačov, no druhý sa používa dodnes.
Vzhľadom na množstvo systémov kódovania textových údajov fungujúcich v Rusku vzniká problém medzisystémovej konverzie údajov - to je jedna z bežných úloh informatiky.
Univerzálny systém kódovania textových údajov
Ak analyzujeme organizačné ťažkosti spojené s vytvorením jednotného systému kódovania textových údajov, môžeme konštatovať, že sú spôsobené obmedzeným súborom kódov (256). Zároveň je zrejmé, že ak napríklad znaky nie sú kódované osembitovými binárnymi číslami, ale číslami s veľkým počtom číslic, rozsah možných kódových hodnôt sa výrazne zväčší. Takýto systém, založený na 16-bitovom kódovaní znakov, sa nazýva univerzálny - UNICODE.Šestnásť číslic umožňuje poskytnúť jedinečné kódy pre 65 536 rôznych znakov - toto pole je dostatočné na to, aby sa do jednej tabuľky znakov zmestila väčšina svetových jazykov.
Napriek triviálnej samozrejmosti takéhoto prístupu bol jednoduchý mechanický prechod na tento systém dlho brzdený z dôvodu nedostatočných zdrojov počítačového vybavenia (v kódovacom systéme UNICODE všetky textové dokumenty budú automaticky dvakrát dlhšie). V druhej polovici 90. rokov dosiahli technické prostriedky požadovanú úroveň zdrojovej vybavenosti a dnes sme svedkami postupného prechodu dokumentov a softvéru na univerzálny systém kódovania. Pre jednotlivých používateľov to prinieslo ešte viac starostí o koordináciu dokumentov vytvorených v rôznych kódovacích systémoch so softvérovými nástrojmi, čo však treba chápať ako ťažkosti prechodného obdobia.
Kódovanie obrazových údajov
Ak si lupou prezriete čiernobiely grafický obrázok vytlačený v novinách alebo knihe, uvidíte, že pozostáva z drobných bodiek, ktoré tvoria charakteristický vzor tzv. raster(obr. 1).
Ryža. 1. Raster je metóda kódovania grafickej informácie, ktorá je už dlho akceptovaná v polygrafickom priemysle
Keďže lineárne súradnice a jednotlivé vlastnosti každého bodu (jas) je možné vyjadriť pomocou celých čísel, možno povedať, že rastrové kódovanie umožňuje použitie binárneho kódu na reprezentáciu grafických údajov. Dnes je všeobecne akceptované, že čiernobiele ilustrácie sa zobrazujú ako kombinácia bodov s 256 odtieňmi sivej, a preto osembitové binárne číslo zvyčajne postačuje na zakódovanie jasu akéhokoľvek bodu.
Používa sa na kódovanie farebnej grafiky. princíp rozkladuľubovoľná farba do hlavných komponentov. Ako také komponenty sa používajú tri základné farby: červená (červená, R), zelená (zelená, G) a modrá (Modrá, V). V praxi sa verí (hoci teoreticky to nie je úplne pravda), že akúkoľvek farbu viditeľnú ľudským okom možno získať mechanickým zmiešaním týchto troch základných farieb. Takýto kódovací systém sa nazýva systém RGB prvými písmenami názvov základných farieb.
Ak sa na zakódovanie jasu každej z hlavných zložiek použije 256 hodnôt (osem bitov), ako je zvykom pri poltónových čiernobielych obrázkoch, potom sa na zakódovanie farby jedného bodu musí minúť 24 bitov. Kódovací systém zároveň poskytuje jednoznačnú definíciu 16,5 milióna rôznych farieb, čo sa v skutočnosti blíži citlivosti ľudského oka. Volá sa režim reprezentácie farebnej grafiky pomocou 24 bitov plná farba (True Color).
Každej zo základných farieb možno priradiť doplnkovú farbu, teda farbu, ktorá dopĺňa základnú farbu k bielej. Je ľahké vidieť, že pre ktorúkoľvek zo základných farieb je doplnková farba tvorená súčtom dvojice ďalších základných farieb. V súlade s tým sú doplnkové farby: modrá (azúrová, C), Fialová (purpurová, M) a žltá ( Žltá, Y). Princíp rozkladu ľubovoľnej farby na zložky sa môže aplikovať nielen na základné farby, ale aj na ďalšie, to znamená, že akákoľvek farba môže byť reprezentovaná ako súčet azúrových, purpurových a žltých zložiek. Tento spôsob farebného kódovania je akceptovaný v polygrafickom priemysle, no v polygrafickom priemysle sa používa aj štvrtý atrament – čierny (Čierny, K). Preto sa tento kódovací systém označuje štyrmi písmenami CMYK(čierna farba je označená písmenom TO, pretože list IN už obsadené modrou) a na zobrazenie farebnej grafiky v tomto systéme musíte mať 32 bitov. Tento režim sa nazýva aj plná farba. (True Color).
Ak znížite počet bitov použitých na zakódovanie farby každého bodu, môžete znížiť množstvo údajov, ale rozsah zakódovaných farieb sa výrazne zníži. Kódovanie farebnej grafiky pomocou 16-bitových binárnych čísel sa nazýva režim vysoká farba.
Pri kódovaní informácie o farbe s ôsmimi bitmi údajov je možné preniesť iba 256 farebných odtieňov. Táto metóda farebného kódovania sa nazýva index. Význam názvu je v tom, že keďže 256 hodnôt je úplne nedostačujúcich na sprostredkovanie celej škály farieb dostupných pre ľudské oko, kód každého pixelu rastra nevyjadruje samotnú farbu, ale iba jej počet. (index) v nejaká vyhľadávacia tabuľka tzv paleta. Samozrejme, táto paleta by sa mala použiť na grafické údaje - bez nej nie je možné použiť metódy reprodukcie informácií na obrazovke alebo papieri (teda, samozrejme, môžete ju použiť, ale kvôli neúplnosti údajov prijaté informácie nebudú primerané: lístie na stromoch môže byť červené a obloha zelená).
Kódovanie zvuku
Do výpočtovej techniky sa najnovšie dostali techniky a metódy práce so zvukovými informáciami. Navyše, na rozdiel od číselných, textových a grafických údajov, zvukové nahrávky nemali rovnako dlhú a overenú históriu kódovania. Výsledkom je, že metódy kódovania zvukovej informácie v binárnom kóde sú ďaleko od štandardizácie. Mnohé jednotlivé spoločnosti vyvinuli svoje vlastné podnikové štandardy, ale vo všeobecnosti možno rozlíšiť dva hlavné smery.
FM metóda (Frekvenčná modulácia) vychádza zo skutočnosti, že teoreticky každý zložitý zvuk možno rozložiť na postupnosť najjednoduchších harmonických signálov rôznych frekvencií, z ktorých každý je pravidelná sínusoida, a preto sa dá opísať číselnými parametrami, teda kódom. Zvukové signály majú v prírode spojité spektrum, to znamená, že sú analógové. Ich rozšírenie do harmonických radov a reprezentáciu vo forme diskrétnych digitálnych signálov vykonávajú špeciálne zariadenia - analógovo-digitálne prevodníky (ADC). Vykoná sa inverzná transformácia na reprodukciu zvuku zakódovaného číselným kódom digitálno-analógové prevodníky (DAC). Pri takýchto premenách je nevyhnutná strata informácie spojenej s metódou kódovania, takže kvalita zvukového záznamu zvyčajne nie je úplne vyhovujúca a zodpovedá kvalite zvuku najjednoduchších elektrických hudobných nástrojov s farbou charakteristickou pre elektronickú hudbu. Tento spôsob kódovania zároveň poskytuje veľmi kompaktný kód, a preto našiel uplatnenie aj v tých rokoch, keď prostriedky výpočtovej techniky boli zjavne nedostatočné.
Metóda stolovej vlny ( vlnový stôl) syntéza lepšie vyhovuje súčasnému stavu techniky. Zjednodušene môžeme povedať, že niekde v predpripravených tabuľkách sú uložené zvukové vzorky pre množstvo rôznych hudobných nástrojov (aj keď nielen pre ne). V strojárstve sa takéto vzorky nazývajú vzorky.Číselné kódy vyjadrujú typ nástroja, jeho modelové číslo, výšku, trvanie a intenzitu zvuku, dynamiku jeho zmeny, niektoré parametre prostredia, v ktorom sa zvuk vyskytuje, ako aj ďalšie parametre, ktoré charakterizujú vlastnosti zvuku. . Keďže sa ako vzorky používajú „skutočné“ zvuky, kvalita zvuku získaná ako výsledok syntézy je veľmi vysoká a blíži sa kvalite zvuku skutočných hudobných nástrojov.
Základné dátové štruktúry
Práca s veľkými súbormi údajov sa dá ľahšie automatizovať, keď sú údaje objednal, to znamená, že tvoria danú štruktúru. Existujú tri hlavné typy dátových štruktúr: lineárne, hierarchické A tabuľkový. Možno ich zvážiť na príklade obyčajnej knihy.
Ak knihu rozoberiete na samostatné listy a zamiešate ich, kniha stratí svoj účel. Stále bude predstavovať súbor údajov, ale je veľmi ťažké nájsť adekvátnu metódu na získanie informácií z neho. (Situácia bude ešte horšia, ak bude každé písmeno vystrihnuté z knihy samostatne - v tomto prípade je nepravdepodobné, že vôbec bude existovať adekvátna metóda na jeho čítanie.)
Ak zhromaždíme všetky listy knihy v správnom poradí, dostaneme najjednoduchšiu dátovú štruktúru - lineárne. Takúto knihu si už môžete prečítať, aj keď, aby ste našli potrebné údaje, budete ju musieť čítať v rade, počnúc od samého začiatku, čo nie je vždy vhodné.
Pre rýchle načítanie údajov existuje hierarchická štruktúra. Takže napríklad knihy sú rozdelené na časti, oddiely, kapitoly, odseky atď. Prvky štruktúry nižšej úrovne sú zahrnuté v prvkoch štruktúry vyššej úrovne: oddiely pozostávajú z kapitol, kapitol s odsekmi atď.
Pri veľkých poliach je vyhľadávanie údajov v hierarchickej štruktúre oveľa jednoduchšie ako v lineárnej, ale aj tu je potrebné navigácia, súvisiace s potrebou prezerania. V praxi je úloha zjednodušená tým, že vo väčšine kníh je pomocný prierez stôl, prepojenie prvkov hierarchickej štruktúry s prvkami lineárnej štruktúry, to znamená prepojenie oddielov, kapitol a odsekov s číslami strán. V knihách s jednoduchou hierarchickou štruktúrou, určených na sekvenčné čítanie, sa táto tabuľka zvyčajne nazýva obsah a v knihách so zložitou štruktúrou, ktorá umožňuje selektívne čítanie, je tzv obsahu.
V tejto časti sa budeme zaoberať spôsobmi počítačového kódovania textových, grafických a zvukových informácií. S textovými a grafickými informáciami dizajnéri „učili“ počítače pracovať už od tretej generácie (70. roky). A iba stroje štvrtej generácie, moderné osobné počítače, „zvládli“ prácu so zvukom. Od tohto momentu sa začali šíriť multimediálne technológie.
Čo zásadne nové sa objavilo v dizajne počítačov s vývojom nových typov informácií? Ide predovšetkým o periférne zariadenia pre vstup a výstup textov, grafiky, videa, zvuku. Procesor a RAM vo svojich funkciách sa zmenili len málo. Výrazne sa zvýšil ich výkon, kapacita pamäte. Ale ako to bolo na prvých generáciách počítačov, zostáva to aj na moderných počítačoch - hlavnou zručnosťou procesora pri spracovaní údajov je schopnosť vykonávať výpočty s binárnymi číslami. Spracovanie textu, grafiky a zvuku je aj spracovaním číselných údajov. Presnejšie povedané, je spracovanie celých čísel. Z tohto dôvodu výpočtová technika nazývaná digitálna technológia.
O tom, ako sa text, grafika a zvuk redukujú na celé čísla, sa bude diskutovať neskôr. Predbežne upozorňujeme, že sa tu opäť stretneme s hlavný vzorec informatiky:
Význam hodnôt v ňom zahrnutých je nasledujúci: i- kapacita pamäťovej bunky (v bitoch), N- počet rôznych kladných celých čísel, ktoré možno zapísať do tejto bunky.
Textové informácie
Zásadne dôležité je, že textová informácia je už diskrétna – skladá sa z jednotlivých znakov. Vyvstáva preto len technická otázka – ako ho umiestniť do pamäte počítača.
Pripomeňme si bajtový princíp organizácie počítačovej pamäte, o ktorom sa hovorilo na kurze informatiky na základnej škole. Vráťme sa k obr. 1.5. Každá bunka na ňom predstavuje kúsok pamäte. Osem po sebe idúcich bitov tvorí bajt pamäte. Byty sú očíslované. Poradové číslo bajtu určuje jeho adresu v pamäti počítača. Práve na adresách procesor pristupuje k dátam, číta ich alebo zapisuje do pamäte (obr. 1.10).
Model reprezentácie textu v pamäti je pomerne jednoduchý. Pre každé písmeno abecedy, číslo, interpunkčné znamienko a iný všeobecne uznávaný symbol pri písaní textu je priradený určitý binárny kód, ktorého dĺžka je pevná. V populárnych kódovacích systémoch (Windows-1251, KOI8 atď.) je každý znak nahradený 8-bitovým kladným binárnym celým číslom; je uložený v jednom byte pamäte. Toto číslo je poradové číslo znaku v tabuľke kódov. Podľa hlavného vzorca počítačovej vedy určujeme, že veľkosť abecedy, ktorú je možné zakódovať, je: 2 8 = 256. Toto množstvo je dostatočné na to, aby sa do nej zmestili dve abecedy prirodzených jazykov (angličtina a ruština ) a všetky potrebné ďalšie znaky.
Keďže na svete existuje veľa jazykov a veľa abecied, postupne sa uskutočňuje prechod na medzinárodný systém kódovania Unicode, ktorý používa viacbajtové kódy. Napríklad, ak kód znaku trvá 2 bajty, potom ho možno použiť na zakódovanie 2 16 = 65 536 rôznych znakov.
Pri práci s e-mailom sa nás poštový program niekedy opýta, či sa pri preposielaných správach nechceme uchýliť k kódovaniu Unicode. Týmto spôsobom sa môžete vyhnúť problémom s nesúladom kódovania, ktorý niekedy znemožňuje čítanie ruského textu.
Textový dokument uložený v pamäti počítača pozostáva z viac než len abecedných kódov znakov. Obsahuje tiež kódy, ktoré riadia formáty textu, keď je zobrazený na monitore alebo vytlačený: typ a veľkosť písma, poloha riadku, okraje a zarážky atď. Okrem toho textové procesory (napríklad Microsoft Word) umožňujú zahrnúť v dokumente a upravovať také "Nelineárne" objekty, ako sú tabuľky, obsahy, odkazy a hypertextové odkazy, história vykonaných zmien atď. To všetko je tiež reprezentované ako sekvencia bajtových kódov.
Grafické informácie
Z kurzu informatiky 7. - 9. ročníka ste oboznámení so všeobecnými princípmi počítačovej grafiky, s grafickými technológiami. Tu sme trochu podrobnejšie ako predtým, zvážime spôsoby reprezentácie grafických obrázkov v pamäti počítača.
Princíp diskrétnosti počítačových údajov platí aj pre grafiku. Tu môžeme hovoriť o diskrétnej reprezentácii obrazu (kresba, fotografia, video snímky) a diskrétnosti farieb.
Diskrétna reprezentácia obrazu
Obraz na obrazovke monitora je diskrétny. Skladá sa z jednotlivých bodov, ktoré sa nazývajú pixely (prvky obrázka). Je to spôsobené technickými vlastnosťami zariadenia obrazovky, bez ohľadu na jeho fyzickú realizáciu, či už ide o monitor s katódovou trubicou, tekuté kryštály alebo plazmu. Tieto „body“ sú tak blízko seba, že oko nerozlišuje medzery medzi nimi, takže obraz je vnímaný ako súvislý, celistvý. Ak je obrazový výstup z počítača vytvorený na papieri (tlačiarňou alebo plotrom), potom aj čiary na ňom vyzerajú súvisle. Základom je však stále tlač bodov blízko seba.
V závislosti od grafického rozlíšenia obrazovky je operačný systém počítača nastavený na zobrazovanie obrázkov s rozlíšením 800 x 600, 1024 x 768 alebo viac pixelov. Takáto obdĺžniková matica pixelov na obrazovke počítača sa nazýva raster.
Kvalita obrazu závisí nielen od veľkosti rastra, ale aj od veľkosti obrazovky monitora, ktorá sa zvyčajne vyznačuje dĺžkou uhlopriečky. K dispozícii je možnosť rozlíšenia obrazovky. Tento parameter sa meria v bodoch na palec (v angličtine, dots per inch - dpi). Na 15-palcovom monitore je veľkosť obrazu na obrazovke približne 28 x 21 cm. S vedomím, že na jeden palec je 25,4 mm, môžete vypočítať, že keď monitor pracuje v režime 800 x 600 pixelov, rozlíšenie obrazu na obrazovke je 72 dpi.
Pri tlači na papier by rozlíšenie malo byť oveľa vyššie. Tlač plnofarebného obrázka vyžaduje rozlíšenie 200 – 300 dpi. Štandardná fotografia 10 x 15 cm by mala obsahovať približne 1000 x 1500 pixelov.
Diskrétne zobrazenie farieb
Obnovme si svoje znalosti o farebnom kódovaní, získané z kurzu informatiky na hlavnej škole. Základné pravidlo je toto: akákoľvek farba bodu na obrazovke počítača sa získa zmiešaním troch základných farieb: červená, zelená, modrá. Tento princíp sa nazýva farebný model RGB (Red, Green, Blue).
Binárny farebný kód určuje pomer intenzít troch základných farieb. Ak sú všetky zmiešané v rovnakých pomeroch, výsledok je biely. Ak sú všetky tri komponenty „vypnuté“, potom je farba pixelu čierna. Všetky ostatné farby ležia medzi bielou a čiernou.
Farebná diskrétnosť znamená, že intenzity základných farieb môžu nadobudnúť konečný počet diskrétnych hodnôt.
Nech je napríklad veľkosť farebného kódu pixelu 8 bitov - 1 bajt. Medzi základné farby môžu byť rozdelené takto:
2 bity pre červenú, 3 bity pre zelenú a 3 bity pre modrú.
Intenzita červenej môže mať 2 2 = 4 hodnoty, intenzita zelenej a modrej - každá 2 3 = 8 hodnôt. Celkový počet farieb, ktoré sú zakódované 8-bitovými kódmi, je: 4 - 8 - 8 = 256 = 2 8 . Hlavný vzorec informatiky opäť funguje.
Z opísaného pravidla najmä vyplýva:
Zovšeobecnenie týchto konkrétnych príkladov vedie k nasledujúcemu pravidlu. Ak je veľkosť farebného kódu b bitov, potom sa počet farieb (veľkosť palety) vypočíta podľa vzorca:
hodnota b v počítačovej grafike je tzv bitová hĺbka.
Ešte jeden príklad. Bitová hĺbka farby je 24. Veľkosť palety bude:
K \u003d 2 24 \u003d 16 777 216.
Počítačová grafika používa rôzne farebné modely pre obraz na obrazovke vytvorený vyžarovaním svetla a obraz na papieri vytvorený odrazom svetla. Prvý model sme už zvažovali – ide o RGB model. Druhý model sa nazýva CMYK.
Farba, ktorú vidíme na papieri, je odrazom bieleho (slnečného) svetla. Farba nanesená na papier absorbuje časť palety, ktorá tvorí bielu farbu, a odráža druhú časť. Požadovanú farbu na papieri teda získame „odčítaním“ „zbytočných farieb“ od bieleho svetla. Preto pri farebnej tlači nie je pravidlom pridávania farieb (ako na obrazovke počítača), ale pravidlom odčítania. Nebudeme sa vŕtať v mechanizme tohto spôsobu tvorby farieb.
Dešifrujme len skratku CMYK: Cyan - cyan, Magenta - magenta, Yellow - yellow, black - black.
Rastrová a vektorová grafika
O dvoch technológiách počítačovej grafiky - rastrovej a vektorovej - poznáte z kurzu informatiky na hlavnej škole.
V rastrovej grafike grafické informácie sú súborom údajov o farbe každého pixelu na obrazovke. Toto bolo povedané vyššie. Vo vektorovej grafike sú grafickou informáciou údaje, ktoré matematicky opisujú grafické primitívy, ktoré tvoria kresbu: rovné čiary, oblúky, obdĺžniky, ovály atď. Poloha a tvar grafických primitív sú znázornené v súradnicovom systéme obrazovky.
Rastrová grafika(editory rastrového typu) sa využívajú pri vývoji elektronických (multimediálnych) a printových publikácií. Rastrové ilustrácie sa zriedkavo vytvárajú ručne pomocou počítačových programov. Častejšie sa na tento účel používajú naskenované ilustrácie pripravené umelcom na papieri alebo fotografie. Digitálne fotoaparáty a videokamery sa používajú na vkladanie rastrových obrázkov do počítača. Väčšina grafických editorov rastrového typu sa viac nezameriava na vytváranie obrázkov, ale na ich spracovanie.
Výhodou rastrovej grafiky je efektívna reprezentácia obrázkov fotografickej kvality. Hlavnou nevýhodou rastrového spôsobu znázornenia obrázku je veľká zaberaná pamäť. Aby ste to znížili, musíte použiť rôzne metódy kompresie údajov. Ďalšia nevýhoda rastrových obrázkov súvisí s deformáciou obrázka pri jeho zmenšovaní. Keďže obrázok pozostáva z pevného počtu bodov, priblíženie obrázka spôsobí, že sa body zväčšia. Zväčšenie veľkosti rastrových bodov vizuálne deformuje ilustráciu a robí ju drsnou.
Vektorová grafika editory sú určené predovšetkým na tvorbu ilustrácií a v menšej miere na ich spracovanie.
Výhody vektorovej grafiky sú relatívne malé množstvo pamäte obsadenej vektorovými súbormi, škálovanie obrázkov bez straty kvality. Je však problematické získať kvalitný umelecký obrázok pomocou vektorovej grafiky. Vektorová grafika sa zvyčajne nepoužíva na vytváranie umeleckých kompozícií, ale na dizajn, kreslenie a dizajnérske práce.
Grafické informácie sú uložené v súboroch na disku. Existujú rôzne formáty grafických súborov. Delia sa na rastrové a vektorové. Súbory rastrovej grafiky (JPEG, BMP, TIFF a iné) ukladajú informácie o farbe každého pixelu v obrázku na obrazovke. Grafické súbory vo vektorovom formáte (napríklad WMF, CGM) obsahujú popisy grafických primitív, ktoré tvoria kresbu.
Malo by byť zrejmé, že grafické dáta umiestnené vo videopamäti a zobrazené na obrazovke majú rastrový formát bez ohľadu na to, akým softvérom (rastrom alebo vektorom) boli získané.
Zvukové informácie
Princípy zvukovej diskretizácie („digitalizácia“ zvuku) sú znázornené na obr. 1.11.
Zvuk sa do počítača dostáva pomocou zvukového zariadenia (mikrofón, rádio atď.), ktorého výstup je pripojený k portu zvuková karta. Úlohou zvukovej karty je merať úroveň zvukového signálu (premeneného na elektrické vibrácie) s určitou frekvenciou a zaznamenávať výsledky merania do pamäte počítača. Tento proces sa nazýva digitalizácia zvuku.
Časový interval medzi dvoma meraniami sa nazýva perióda merania - τ od. Recipročné je tzv vzorkovacia frekvencia - 1/τ (hertz). Čím vyššia je frekvencia merania, tým vyššia je kvalita digitálneho zvuku.
Výsledky takýchto meraní sú reprezentované kladnými celými číslami s konečným počtom číslic. Už viete, že v tomto prípade získate diskrétnu konečnú množinu hodnôt v obmedzenom rozsahu. Veľkosť tohto rozsahu závisí od kapacity bunky – pamäťového registra zvukovej karty. Opäť funguje vzorec 2 i, kde i je kapacita registra. Číslo i sa tiež nazýva hĺbka vzorkovania. Zaznamenané údaje sa ukladajú do súborov špeciálneho zvukového formátu.
Existujú programy na spracovanie zvuku - zvukové editory, ktoré vám umožňujú vytvárať rôzne hudobné efekty, čistiť zvuk od hluku, koordinovať s obrázkami vytvárať multimediálne produkty atď. Pomocou špeciálnych zariadení, ktoré generujú zvuk, možno zvukové súbory previesť na zvuk. vlny, ktoré sú vnímané ľudským sluchom.
Pri ukladaní digitalizovaného zvuku musíte vyriešiť problém zníženia hlasitosti zvukových súborov. Na to sa okrem bezstratového kódovania dát, ktoré umožňuje stopercentnú obnovu dát z komprimovaného streamu, používa stratové kódovanie dát. Účelom takéhoto kódovania je dosiahnuť podobnosť zvuku obnoveného signálu s originálom pri maximálnej kompresii dát. To sa dosahuje použitím rôznych algoritmov, ktoré komprimujú pôvodný signál odstránením ťažko počuteľných prvkov z neho. Existuje mnoho metód kompresie, ako aj programov, ktoré tieto metódy implementujú.
Na uloženie bezstratového zvuku sa používa univerzálny formát zvukového súboru WAV. Najznámejší komprimovaný (stratový) audio formát je MP3. Poskytuje kompresiu údajov 10-krát alebo viac.
Otázky a úlohy
1.
Kedy začali počítače pracovať s textom, s grafikou, so zvukom?
2.
Čo je kódovacia tabuľka? Aké sú kódovacie tabuľky?
3.
Na čom je založená diskrétna reprezentácia obrazu?
4.
Aký je farebný model RGB?
5.
Napíšte 8-miestny kód pre jasne modrú, jasne žltú (zmes červenej a zelenej), svetložltú.
6.
Prečo sa pri tlači nepoužíva RGB model?
7.
Čo je CMYK?
8.
Ktoré zariadenie v počítači digitalizuje vstupný zvukový signál?
9.
Ako (kvalitatívne) závisí kvalita digitálneho zvuku od vzorkovacej frekvencie a vzorkovacej frekvencie?
10.
Aká je výhoda formátu MP3?
Dielňa
Praktická práca č. 1.4 "Reprezentácia textov. Kompresia textov"
Cieľ: praktické upevnenie vedomostí o reprezentácii textových údajov v počítači.
Cvičenie 1
Zistite, ktoré znaky kódované tabuľkou ASCII (DOS) zodpovedajú všetkým veľkým písmenám ruskej abecedy v tabuľke kódovania ANSI (Windows). Na dokončenie úlohy vytvorte v programe Poznámkový blok text s ruskou abecedou a potom ho otvorte v režime zobrazenia (kláves F3) v ľubovoľnom správcovi súborov (Windows Commander, Far, Total Commander, Norton Commander) a skonvertujte ho na iné kódovanie. Po dokončení úlohy dokončite tabuľku.
Úloha 2
Kódovať text Všetko najlepšie k narodeninám!! pomocou kódovacej tabuľky ASCII
Zaznamenajte binárne a hexadecimálne znázornenie kódu (na zaznamenanie hexadecimálneho kódu použite prehliadač súborov ľubovoľného správcu súborov).
Úloha 3
Dekódujte text zapísaný v medzinárodnej kódovacej tabuľke ASCII (zadané v desiatkovej sústave).
72 101 108 108 111 44 32 109 121 32 102 114 105 101 110 100 33
Úloha 4
Pomocou tabuľky kódovania ASCII dekódujte text prezentovaný ako binárne kódy znakov.
01010000 01100101 01110010 01101101 00100000 01010101
01101110 01101001 01110110 01100101 01110010 01110011
01101001 01110100 01111001
Úloha 5
Pomocou kódovej stránky Windows-1251 tabuľky kódovania ASCII získajte hexadecimálny kód slova INFORMATIZATION.
Úloha 6
Koľkokrát sa zvýši množstvo pamäte potrebnej na uloženie textu, ak sa text skonvertuje z kódovania KOI8-R na kódovanie Unicode?
Úloha 7
Pomocou tabuľky programu Excel vytvorte tabuľku kódovania ASCII, v ktorej sa znaky automaticky zobrazia na obrazovke v súlade s ich daným desatinným číslom (použite príslušnú textovú funkciu).
referenčné informácie
Huffmanov algoritmus. Kompresia informácie v pamäti počítača je jej transformácia, ktorá vedie k zníženiu množstva uloženej pamäte pri zachovaní zakódovaného obsahu. Zvážte jeden zo spôsobov kompresie textových informácií - Huffmanov algoritmus. Pomocou tohto algoritmu je skonštruovaný binárny strom, ktorý umožňuje jednoznačne dekódovať binárny kód pozostávajúci z kódov znakov rôznych dĺžok. Strom sa nazýva binárny, ak má každý vrchol dve vetvy. Obrázok ukazuje príklad takéhoto stromu, postaveného pre anglickú abecedu, berúc do úvahy frekvenciu výskytu jeho písmen.
Zakódujme slovo „ahoj“ pomocou tohto stromu:
0101 100 01111 01111 1110
Keď je tento kód umiestnený v pamäti bit po bite, bude mať tvar:
010110001111011111110
Teda text, ktorý má 5 bajtov v kódovaní ASCII, zaberie 3 bajty v Huffmanovom kódovaní.
Úloha 8
Pomocou Huffmanovej kompresnej metódy zakódujte nasledujúce slová:
a) správca
b) revolúcia
c) hospodárnosť
d) oddelenie
Úloha 9
Pomocou Huffmanovho stromu dekódujte nasledujúce slová:
a) 01110011 11001001 10010110 10010111 100000
b) 00010110 01010110 10011001 01101101 01000100 000
Praktická práca č. 1.5 "Obrazová a zvuková prezentácia"
Účel práce: praktické upevnenie poznatkov o reprezentácii grafických dát a zvuku v počítači.
referenčné informácie
V niektorých úlohách sa používa modelová (tréningová) verzia monitora s veľkosťou rastra 10x10 pixelov.
Pri vektorovom prístupe sa obrázok považuje za súbor jednoduchých prvkov: rovné čiary, oblúky, kruhy, elipsy,
obdĺžniky, tieňovanie a pod., ktoré sa nazývajú grafické primitíva. Grafické informácie sú jednoznačne dáta
definovanie všetkých grafických primitív, ktoré tvoria kresbu.
Poloha a tvar grafických primitív sú špecifikované v grafickom súradnicovom systéme spojenom s obrazovkou. Zvyčajne pôvod
nachádza v ľavom hornom rohu obrazovky. Mriežka pixelov sa zhoduje so súradnicovou mriežkou. Horizontálna os X smeruje zľava doprava; vertikálna os Y je zhora nadol.
Úsek priamky je jednoznačne určený uvedením súradníc jej koncov; kružnica - súradnice stredu a polomeru; polygón - podľa súradníc jeho rohov, tieňovaná oblasť - podľa hraničnej čiary a farby výplne atď.
Tréningový systém vektorových príkazov je uvedený v tabuľke.
Napríklad musíte napísať postupnosť na získanie obrázka písmena K:
Obrázok písmena „K“ na obrázku je opísaný tromi vektorovými príkazmi:
Riadok (4, 2, 4, 8)
Riadok (5, 5, 8, 2)
Riadok (5, 5, 8, 8)
Cvičenie 1
Zostrojte binárny kód daného čiernobieleho rastrového obrázku získaného na monitore s veľkosťou rastra 10x10.
Úloha 2
Zistite, koľko pamäte je potrebné na uloženie 1 bitu obrázka vo vašom počítači (na to potrebujete Vlastnosti zobrazenia určiť bitovú hĺbku farby).
Úloha 3
Bitová hĺbka je 24. Koľko rôznych odtieňov sivej je možné zobraziť na obrazovke (sivá sa získa, ak sú úrovne jasu všetkých troch základných farieb rovnaké)?
Úloha 4
Vzhľadom na binárny kód 8-farebného obrázka. Veľkosť monitora - 10x10 pixelov. Čo je znázornené na obrázku (nákrese)?
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
Úloha 5
Opíšte nasledujúce výkresy pomocou vektorových príkazov (farba výplne je ľubovoľná).
Úloha 6
Získajte bitmapové a vektorové reprezentácie všetkých číslic od 0 do 9.
Úloha 7
Pomocou sady vektorových príkazov nižšie určte, čo je znázornené na obrázku (nakreslite).
Farba kresby modrá
Obdĺžnik 12, 2, 18, 8
Obdĺžnik 10, 1, 20, 21
Obdĺžnik 20, 6, 50, 21
Farba kresby žltá
Farba výplne Zelená
Kruh 20, 24, 3
Kruh 40, 24, 3
Odtieň 20, 24, žltá
Odtieň 40, 24, žltá
Farba tieňovania Azúrová
Farba nad 30, 10, Modrá
Farba nad 15, 15, Modrá
Farba výplne Ružová
Farba nad 16, 6, Modrá
Úloha 8
Zistite, koľko má 1 stránka video pamäte vo vašom počítači (pre to zistite, aké rozlíšenie a bitovú hĺbku má počítač). Svoju odpoveď napíšte v megabajtoch.
Úloha 9
Nakreslite obrázok slnka v editore Paint, uložte ho vo formáte BMP a potom ho pomocou Photoshopu preveďte do formátov JPEG (najvyššia kvalita), JPEG (najnižšia kvalita), GIF, TIFF.
Porovnajte účinnosť kompresie každého formátu vyplnením tabuľky.
Úloha 10
Bitová hĺbka je 32. Video pamäť je rozdelená na dve stránky. Rozlíšenie displeja 800x600. Vypočítajte množstvo video pamäte.
Úloha 11
V počítači je nainštalovaná 2 MB grafická karta. Aký maximálny možný počet farieb je teoreticky povolený v palete pri práci s monitorom, ktorý má rozlíšenie 1280x1024?
Úloha 12
Aké množstvo videopamäte v kilobajtoch je potrebné na uloženie obrázka s rozmermi 600 x 350 pixelov pomocou 8-farebnej palety?
Úloha 13
Zelená farba na počítači so stránkou videopamäte 125 KB má kód 0010. Aké môže byť rozlíšenie monitora?
Úloha 14
Monitor pracuje so 16-farebnou paletou s rozlíšením 640 x 400 pixelov. Kódovanie obrázkov vyžaduje 1250 kB. Koľko strán videopamäte to zaberá?
Úloha 15
Koľko farieb možno použiť na uloženie obrázka s rozmermi 350 x 200 pixlov, ak je veľkosť stránky videopamäte 65 KB?
Úloha 16
Určite veľkosť pamäte na uloženie digitálneho zvukového súboru, ktorý má čas prehrávania 5 minút pri vzorkovacej frekvencii 44,1 kHz a hĺbke kódovania 16 bitov.
Úloha 17
Nahrajte 1-minútový zvuk pri vzorkovacej frekvencii 22,050 kHz a 8-bitovom kódovaní (mono) pomocou štandardnej aplikácie Sound Recorder a potom rovnaký zvuk pri vzorkovacej frekvencii 44,1 kHz a 16-bitovom kódovaní (mono). Porovnajte objemy prijatých súborov.
Úloha 18
Jedna minúta nahrávania digitálneho zvukového súboru zaberá na disku 1,3 MB, zvuková karta má šírku 8 bitov Aká je vzorkovacia frekvencia zvuku?
Úloha 19
Dve minúty digitálneho zvukového záznamu zaberú 5,1 MB miesta na disku. Vzorkovacia frekvencia - 22 050 Hz. Aká je bitová hodnota zvukového adaptéra?
Úloha 20
Veľkosť voľnej pamäte na disku je 0,01 GB, bitová hĺbka zvukovej karty je 16. Aká bude dĺžka zvuku digitálneho zvukového súboru, ak je nahraný so vzorkovacou frekvenciou 44 100 Hz?
Kvalita kódovania obrazu závisí od dvoch parametrov. Po prvé, kvalita kódovania obrázka je tým vyššia, čím menšia je veľkosť bodu, a teda väčší počet bodov, ktoré tvoria obrázok.
Po druhé, čím väčší počet farieb, teda čím väčší počet možných stavov obrazového bodu sa použije, tým lepšie je obraz zakódovaný (každý bod nesie viac informácií). Sada farieb použitých v zostave formulárov farebná paleta.
Tvorba rastrového obrazu. Grafické informácie na obrazovke monitora sú prezentované vo formulári bitová mapa, ktorý je vytvorený z určitého počtu riadkov, ktoré zase obsahujú určitý počet bodov (pixelov).
Kvalita obrazu je určená rozlíšením monitora, t.j. počet bodov, z ktorých sa skladá. Čím vyššie je rozlíšenie, teda čím väčší je počet rastrových riadkov a bodov na riadok, tým vyššia je kvalita obrazu. Na moderných osobných počítačoch sa bežne používajú tri hlavné rozlíšenia obrazovky: 800 × 600, 1024 × 768 a 1280 × 1024 pixelov.
Uvažujme o vytvorení bitmapového obrazu na obrazovke monitora pozostávajúceho zo 600 riadkov po 800 bodoch v každom riadku (celkovo 480 000 bodov). V najjednoduchšom prípade (čiernobiely obraz bez odtieňov sivej) môže mať každý bod obrazovky jeden z dvoch stavov – „čierny“ alebo „biely“, to znamená, že na uloženie jeho stavu je potrebný 1 bit.
Farebné obrázky sa vytvárajú v súlade s binárnym farebným kódom každého bodu uloženého vo videopamäti (obr. 1.8). Farebné obrázky sa môžu líšiť farebná hĺbka, ktorý je daný počtom bitov použitých na zakódovanie farby bodu. Najbežnejšie farebné hĺbky sú 8, 16, 24 alebo 32 bitov.
 |
| Ryža. 1.8. Rastrovanie |
Kvalita binárneho kódovania obrázka je určená rozhodnutie obrazovka a farebná hĺbka .
Každú farbu možno považovať za možný stav bodu, potom počet farieb zobrazených na obrazovke monitora možno vypočítať pomocou vzorca (2.1):
N \u003d 2 I, kde I je farebná hĺbka (tabuľka 1.4).
Farebný obraz na obrazovke monitora vzniká zmiešaním troch základných farieb: červenej, zelenej a modrej. Tento farebný model sa nazýva RGB model podľa prvých písmen anglických názvov farieb (Red, Green, Blue).
Aby ste získali bohatú paletu farieb, základné farby môžu mať rôznu intenzitu. Napríklad pri farebnej hĺbke 24 bitov je pre každú z farieb pridelených 8 bitov, to znamená, že pre každú z farieb je možných N = 2 8 = 256 úrovní intenzity, špecifikovaných v binárnych kódoch (od minima - 00000000 maximálne - 11111111) - Tabuľka. 1.5.
| Tabuľka 1.5. Tvarovanie farieb pri 24-bitovej farebnej hĺbke | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grafický režim. Grafický režim zobrazenia obrazu na obrazovke monitora je určený rozlíšením a farebnou hĺbkou. Aby sa na obrazovke monitora vytvoril obraz, musia byť vo videopamäti počítača uložené informácie o každom z jeho bodov (kód farby bodu). Vypočítajme si potrebné množstvo videopamäte pre niektorý z grafických režimov, napríklad s rozlíšením 800 x 600 pixelov a farebnou hĺbkou 24 bitov na pixel.
Celkový počet bodov na obrazovke: 800 × 600 = 480 000.
Požadované množstvo video pamäte:
24 bitov × 480 000 = 11 520 000 bitov = 1 440 000 bajtov = 1 406,25 KB = 1,37 MB.
Podobne sa vypočíta požadované množstvo videopamäte pre iné grafické režimy.
Systém Windows poskytuje možnosť vybrať grafický režim a upraviť nastavenia pre videosystém počítača, ktorý zahŕňa monitor a grafický adaptér.
Nastavenie grafického režimu
1. Kliknite na indikátor Obrazovka na Panely úloh, zobrazí sa dialógové okno. Vlastnosti: Obrazovka. Vyberte kartu Nastavenie, ktorý nás informuje o značke nainštalovaného monitora a video adaptéra a poskytuje možnosť nastaviť grafický režim obrazovky (farebnú hĺbku a rozlíšenie).
 |
2. Kliknite na tlačidlo Okrem toho, zobrazí sa dialógové okno, z ktorého môžete vybrať kartu Adaptér. Karta obsahuje informácie o výrobcovi, značke grafického adaptéra, veľkosti video pamäte atď. Pomocou rozbaľovacieho zoznamu môžete vybrať optimálnu obnovovaciu frekvenciu obrazovky.
Otázky na zamyslenie
1. Čo je podstatou metódy priestorovej diskretizácie?
2. Vysvetlite princíp tvorby bitovej mapy.
3. Aké parametre nastavujú grafický režim, v ktorom sa obrázky zobrazujú na obrazovke monitora?
Úlohy
1.32. Použité sú grafické režimy s farebnou hĺbkou 8, 16, 24 a 32 bitov. Vypočítajte množstvo video pamäte potrebnej na implementáciu týchto farebných hĺbok pri rôznych rozlíšeniach obrazovky.
Osobný účet poistenca
Automatický identifikačný systém Spoločné používanie AIS s elektronickým mapovým systémom
Wargame: Red Dragon sa nespúšťa?
Smutný escobar „Tvár súdneho systému Ukrajiny“
ROME Total War - ako odomknúť všetky frakcie?