Det finns två sätt att presentera (digitalisera) grafisk data:
- raster;
- vektor.
Grafisk information visas på skärmen som bitmapp. Skärmen kan representeras som matrisceller eller element raster .
En rastercell består av ett visst antal punkter - pixlar .
Pixelstorleken varierar beroende på vald skärmupplösning eller upplösning (maximalt antal pixlar vertikalt och horisontellt på monitorn).
Exempel på standardupplösningar för moderna bildskärmar: 800 × 600, 1024 × 768, 1280 × 1024, etc.
Färgbilder på skärmen bildas i enlighet med den binära färgkoden för varje pixel, information om vilken lagras i videominnet. Färgdjupet för en bild bestäms av antalet bitar som krävs för att koda färgen på en pixel.
De vanligaste färgdjupen är 8, 16, 24 eller 32 bitar. Om varje pixelfärg anses vara möjligt tillstånd, då kan antalet färger beräknas med formeln
där K är färgdjupet i bitar.
Till exempel för att få svart- vit bild(utan halvtoner) en pixel kan bara ta två tillstånd: tänd (vit) – inte tänd (svart). För att koda den räcker det med en bit, till exempel 1 – vit, 0 – svart (2 1 = 2).
För att koda en 4-färgsbild krävs två bitar per pixel, till exempel: 00 - svart, 01 - röd, 10 - grön, 11 - brun (2 2 = 4).
Nackdel med rastergrafikär den stora mängd minne som krävs för att lagra bilden.
På vektor representation grafiska data, specificeras och lagras en matematisk beskrivning av varje grafisk primitiv - ett geometriskt objekt av vilket en bild bildas.
Nackdelen med vektorgrafik är oförmågan att arbeta med högkvalitativa konstnärliga bilder, fotografier och filmer. Därför är det huvudsakliga tillämpningsområdet representationen i i elektroniskt format ritningar, diagram, diagram osv.
Program för att arbeta med grafisk data är indelade i:
Raster grafiska redigerare – Paint, Photoshop;
Vektorgrafikredigerare - Visio, Corel Draw.
2.6. Kodning av ljudinformation
Ljud är en våg med ständigt föränderlig amplitud och frekvens. Ju större amplitud signalen har, desto högre ljud för en person. Tonhöjden bestäms av signalens frekvens.
För datorbehandling måste en kontinuerlig ljudsignal omvandlas till en sekvens av elektriska impulser, d.v.s. kodad Under kodningsprocessen tidsprovtagning ljudsignal, det vill säga dela upp ljudvågens varaktighet i separata tidsavsnitt. För varje sådan sektion sätts ett visst amplitudvärde som tilldelas en volymnivåkod.
Ljudvolymnivåer kan ses som en uppsättning möjliga tillstånd. Följaktligen, när det kodade antalet volymnivåer ökar, kommer det återgivna ljudet att vara av högre kvalitet.
Moderna ljudkort ger 16-bitars ljudkodningsdjup. Antalet olika signalnivåer (tillstånd) kan beräknas med formeln:
där jag är ljudets djup.
Kvaliteten på bildkodningen beror på två parametrar. För det första är kvaliteten på bildkodningen högre mindre storlek punkter och följaktligen ett större antal punkter utgör bilden.
För det andra, ju fler färger, det vill säga ju fler möjliga tillstånd för en bildpunkt som används, desto bättre är bilden kodad (varje punkt bär en större mängd information). Kombinationen av färger som används i uppsättningsformerna färgpalett.
Bildning bitmapp. Grafisk information på skärmen presenteras i formuläret bitmapp, som är bildad av ett visst antal linjer, som i sin tur innehåller ett visst antal punkter (pixlar).
Bildkvaliteten bestäms av bildskärmens upplösning, d.v.s. antalet punkter som den är sammansatt av. Ju högre upplösning, det vill säga desto större mer kvantitet rasterlinjer och punkter per rad, desto högre bildkvalitet. I modern personliga datorer Tre huvudskärmupplösningar används vanligtvis: 800 × 600, 1024 × 768 och 1280 × 1024 pixlar.
Låt oss överväga bildandet av en rasterbild på skärmen, bestående av 600 linjer med 800 punkter på varje linje (480 000 punkter totalt). I det enklaste fallet (svartvit bild utan nyanser grå) varje punkt på skärmen kan ha ett av två tillstånd - "svart" eller "vit", det vill säga 1 bit behövs för att lagra dess tillstånd.
Färgbilder bildas i enlighet med den binära färgkoden för varje punkt lagrad i videominnet (fig. 1.8). Färgbilder kan ha olika färgdjup, som specificeras av antalet bitar som används för att koda färgen på punkten. De vanligaste färgdjupen är 8, 16, 24 eller 32 bitar.
 |
| Ris. 1.8. Bildande av en rasterbild |
Kvaliteten på den binära kodningen av en bild bestäms upplösning skärm och färgdjup .
Varje färg kan betraktas som ett möjligt tillstånd för en punkt, sedan kan antalet färger som visas på skärmen beräknas med formeln (2.1):
N = 2 I, där I är färgdjupet (tabell 1.4).
Färgbilden på skärmen bildas genom att blanda tre grundfärger: röd, grön och blå. Sådan färgmodell kallas RGB-modellen med sina första bokstäver engelska namn färger (röd, grön, blå).
För att få en rik palett av färger kan basfärgerna ges olika intensiteter. Till exempel, med ett färgdjup på 24 bitar, tilldelas 8 bitar för varje färg, det vill säga för varje färg är N = 2 8 = 256 intensitetsnivåer möjliga, specificerade i binära koder (från minimum - 00000000 till maximum - 11111111) - tabell. 1.5.
| Tabell 1.5. Bildande av färger vid 24-bitars färgdjup | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grafiskt läge. Det grafiska läget för att visa en bild på en skärm bestäms av upplösningen och färgdjupet. För att en bild ska kunna bildas på skärmen måste information om var och en av dess punkter (punktens färgkod) lagras i datorns videominne. Låt oss beräkna den nödvändiga mängden videominne för ett av grafiklägena, till exempel med en upplösning på 800 x 600 pixlar och ett färgdjup på 24 bitar per pixel.
Totalt antal prickar på skärmen: 800 × 600 = 480 000.
Erforderlig mängd videominne:
24 bitar × 480 000 = 11 520 000 bitar = 1 440 000 byte = 1406,25 KB = 1,37 MB.
Den erforderliga mängden videominne för andra grafiklägen beräknas på samma sätt.
Windows ger möjlighet att välja ett grafikläge och konfigurera inställningar för datorns videosystem, som inkluderar en bildskärm och videoadapter.
Ställa in grafikläge
1. Klicka på indikatorn Skärm på Aktivitetsfält, kommer en dialogruta att visas Egenskaper: Skärm. Välj flik inställningar, som informerar oss om varumärket installerade bildskärmar och videoadapter och ger möjlighet att ställa in skärmens grafikläge (färgdjup och upplösning).
 |
2. Klicka på knappen Dessutom, visas en dialogruta där du kan välja en flik Adapter. Fliken innehåller information om tillverkare, märke på videoadapter, mängd videominne etc. Med hjälp av rullgardinsmenyn kan du välja optimal frekvens skärmuppdateringar.
Frågor att överväga
1. Vad är kärnan i den rumsliga samplingsmetoden?
2. Förklara principen för att skapa en rasterbild.
3. Vilka parametrar ställer in det grafiska läget i vilket bilder visas på skärmen?
Uppgifter
1,32. Grafiska lägen med färgdjup på 8, 16, 24 och 32 bitar används. Beräkna mängden videominne som krävs för att implementera dessa färgdjup vid olika skärmupplösningar.
Bitarna i en sådan kod distribueras enligt "KZS"-principen, det vill säga den första biten är ansvarig för den röda komponenten, den andra för den gröna och den tredje för den blå. Om detta ämne ska eleverna kunna svara på frågor av denna typ:
Vilka färger skapas genom att blanda rosa färg?
Det är känt att brun färg erhålls genom att blanda röda och gröna färger. Vad är färgkoden för brunt?
Vid programmering av färgbilder är det vanligt att tilldela varje färg ett decimaltal. Att få färgnumret är väldigt enkelt. För det här binär kod, sett som en helhet binärt tal, bör konverteras till decimalsystem Beräkning. Sedan enligt tabell. 9.1, antalet svarta är 0, blått är 1, grönt är 2 osv. vit färg har nummer 7. Användbart ur kunskapskonsolideringssynpunkt binärt system kalkyl, är frågor av detta slag:
Utan att titta på tabellen, namnge det röda decimaltalet.
Först efter att eleverna har förstått 8-färgspaletten kan de gå vidare och överväga kodning Mer färger. En tabell med koder för en palett med 16 färger finns i läroboken. Dessa är samma åtta färger, men med två ljusstyrkanivåer. Ytterligare en fjärde bit styr ljusstyrkan - intensitetsbiten. I strukturen för IKZS-koden med 16 färger är I intensitetsbiten. Till exempel, om i en palett med 8 färger betyder kod 100 rött, då i en palett med 16 färger: 0100 - röd, 1100 - ljusröd; ONO - brun, 1110 - ljusbrun (gul).
Paletter större storlek erhålls genom att separat styra intensiteten för var och en av de tre grundfärgerna. För att göra detta tilldelas mer än en bit i färgkoden för varje basfärg. Till exempel är strukturen för en åttabitars kod för en palett med 256 färger: "KKKZZZSS", dvs. 3 bitar vardera kodar de röda och gröna komponenterna och 2 bitar kodar den blå. Det resulterande värdet är mängden videominne som krävs för att lagra en bildruta, en bildsida. Nästan alltid inne moderna datorer Flera bildsidor lagras i videominnet samtidigt.
På vektor tillvägagångssätt bilden betraktas som en uppsättning enkla element: raka linjer, bågar, cirklar, ellipser, rektanglar, nyanser, etc., som kallas grafiska primitiver. Grafisk information är data som unikt identifierar alla grafiska primitiver som utgör ritningen.
relaterat till skärmen. Ursprunget är vanligtvis placerat i det övre vänstra hörnet av skärmen. Pixelrutnätet sammanfaller med koordinatrutnätet. Horisontell axel X riktad från vänster till höger; vertikal axel Y- uppifrån och ner.
Ett rakt linjesegment bestäms unikt genom att indikera koordinaterna för dess ändar; cirkel - koordinater för centrum och radie; polygon - koordinaterna för dess hörn, det skuggade området - gränslinjen och skuggfärgen etc. Mer om vektorgrafik se handledningen också.
Vektorbildformat skapas med hjälp av grafikredigerare av vektortyp, som CorelDraw. Informationen som erhålls på detta sätt sparas i grafikfiler av vektortyp. Grafiska filer av rastertyper erhålls när man arbetar med raster grafiska redaktörer(Måla, Adobe Photoshop), såväl som som ett resultat av skanning av bilder. Det bör förstås att skillnaden i presentation grafisk information i raster och vektorformat finns endast för grafiska filer. Vid utmatning har de röda och blå komponenterna 8 (2 3) intensitetsnivåer vardera, och den blå komponenten har 4 (2 2). Totalt: 8x8x4 = 256 färger.
Förhållandet mellan färgkodens bitdjup - b och antalet färger - ^ (palettstorlek) uttrycks med formeln: K= 2 b. I litteraturen om Datorgrafik storlek b brukar kallas bitdjup färger. Den så kallade naturliga färgpaletten erhålls när b= 24. För detta bitdjup innehåller paletten mer än 16 miljoner färger.
När du studerar detta ämne bör du avslöja förhållandet mellan bitdjupsvärden, grafikrutnätsupplösning (rasterstorlek) och videominnesstorlek. Om vi betecknar den minsta mängden videominne i bitar med Vm, skärmupplösning - M´N (M punkter horisontellt och N punkter vertikalt), så uttrycks förhållandet mellan dem med formeln:
Det resulterande värdet är mängden videominne som krävs för att lagra en bildruta, en bildsida. Nästan alltid, i moderna datorer, lagras flera sidor med bilder samtidigt i videominnet.
På vektor tillvägagångssätt bilden betraktas som en uppsättning enkla element: raka linjer, bågar, cirklar, ellipser, rektanglar, nyanser, etc., som kallas grafiska primitiver. Grafisk information är data som unikt identifierar alla grafiska primitiver som utgör ritningen.
Positionen och formen för grafiska primitiver specificeras i grafiskt koordinatsystem, relaterat till skärmen. Normalt är ursprunget placerat i det övre vänstra hörnet av skärmen. Pixelrutnätet sammanfaller med koordinatrutnätet. Den horisontella X-axeln är riktad från vänster till höger; den vertikala Y-axeln är uppifrån och ned.
Ett rakt linjesegment bestäms unikt genom att indikera koordinaterna för dess ändar; cirkel - koordinater för centrum och radie; polygon - koordinaterna för dess vinklar; skuggat område - fyll med en gränslinje och färg etc. För mer information om vektorgrafik, se även läroboken.
Vektorbildformat skapas som ett resultat av att använda vektortypsgrafikredigerare, till exempel CorelDraw. Informationen som erhålls på detta sätt sparas i grafikfiler av vektortyp. Grafiska filer av rastertyper erhålls när man arbetar med rastergrafikredigerare (Paint, Adobe Photoshop), såväl som som ett resultat av skanning av bilder. Det bör förstås att skillnaden i presentationen av grafisk information i raster- och vektorformat endast existerar för grafiska filer. När en bild visas på skärmen genereras rastertypsinformation i videominnet, som innehåller information om färgen på varje pixel.
Presentation av ljud. Moderna datorer "kan" lagra och återge ljud (tal, musik, etc.). Ljud, som all annan information, representeras i datorns minne i form av binär kod.
I befintliga läroböcker om grundkursen i datavetenskap är ämnet ljudrepresentation i en dator praktiskt taget inte täckt (detta material finns tillgängligt i vissa manualer för specialiserade kurser). Samtidigt började de obligatoriska minimikraven omfatta frågor om multimediateknik. Som ni vet är ljud en viktig komponent i multimediaprodukter. Därför vidareutveckling grundkurs kommer att kräva införandet av ett bra presentationstema. Låt oss kort diskutera denna fråga.
Den grundläggande principen för ljudkodning, liksom bildkodning, uttrycks med ordet "sampling".
Vid kodning av en bild är sampling uppdelningen av bilden i ett begränsat antal enfärgade element - pixlar. Och ju mindre dessa element är, desto mindre märker vår vision bildens diskrethet.
Ljudets fysiska natur är vibrationer inom ett visst frekvensområde som överförs av en ljudvåg genom luft (eller annat elastiskt medium). Processen att omvandla ljudvågor till binär kod i datorns minne:
Ljudadapter(ljudkort) - en speciell enhet ansluten till en dator, utformad för att omvandla elektriska vibrationer ljudfrekvens till numerisk binär kod för ljudingång och för omvänd konvertering (från numerisk kod V elektriska vibrationer) när du spelar upp ljud.
Under ljudinspelning, ljudadaptern med viss period mäter amplitud elektrisk ström och matar in den binära koden för det mottagna värdet i registret. Därefter skrivs den resulterande koden från registret om till Bagge dator. Kvalitet datorljud bestäms av ljudadapterns egenskaper: samplingsfrekvens och bitdjup.
Samplingsfrekvens - detta är antalet mätningar av insignalen på 1 sekund. Frekvensen mäts i Hertz (Hz). En mätning per 1 sekund motsvarar en frekvens på 1 Hz. 1000 mätningar på 1 sekund - 1 kilohertz (kHz). Typiska samplingsfrekvenser för ljudadaptrar: 11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz, etc.
Registrera storlek - antal bitar i ljudadapterregistret. Bitdjupet bestämmer noggrannheten för mätningen av insignalen. Ju större bitdjup, desto mindre fel för varje enskild värdeomvandling elektrisk signal till ett nummer och tillbaka. Om bitdjupet är 8 (16), då vid mätning av insignalen, kan 2 s = 256 (2 16 = 65536) erhållas. olika betydelser. Uppenbarligen kodar och återger en 16-bitars ljudadapter ljud mer exakt än en 8-bitars.
Ljudfil - en fil som lagrar ljudinformation i numerisk binär form. Vanligtvis är informationen i ljudfiler genomgår kompression.
Exempel. Bestäm storleken (i byte) på en digital ljudfil vars speltid är 10 sekunder vid en samplingshastighet på 22,05 kHz och en upplösning på 8 bitar. Filen är inte komprimerad.
Lösning. Formeln för att beräkna storleken (i byte) för en digital ljudfil (monoljud): (samplingsfrekvens i Hz) x (inspelningstid i sek) x (bitupplösning)/8.
Således beräknas filstorleken enligt följande: 22050´10´8/8 = 220500 byte.
Innehåll: 1. Koncept för pixelkod Koncept för pixelkod Innehåll: Koncept för pixelkod Innehåll: 2. Typer av pixelkoder Typer av pixelkoder Innehåll: Typer av pixelkoder Innehåll: 3. Tabell: binär kod med åttafärgspalett Tabell: binär kod för paletten med åtta färger Innehåll: Tabell: binär kod för paletten med åtta färger Innehåll: 4. Tabell: binär kod för paletten med sexton färger Tabell: binär kod för paletten med sexton färger. Innehåll: Tabell: binär kod för paletten med sexton färger. Innehåll: 5. Få andra färger Få andra färger Innehåll: Få andra färger Innehåll: 6. Videominneskapacitet Videominneskapacitet Innehåll: Videominneskapacitet Innehåll: 7. Uppgift Uppgiftsinnehåll: Uppgiftsinnehåll:
Typer av pixelkoder Innehåll: Innehåll: För att få en svartvit bild (utan halvtoner) används två pixellägen: tänd - inte tänd (vit - svart). För att koda färgen på en pixel räcker det med en bit minne: 1 – vit, 0 – svart. För att koda en fyrfärgsbild krävs en tvåbitarskod. Till exempel kan följande färgkodningsalternativ användas: 00 – svart; 10 - grön; 01 – röd; 11 – brun. Från tre grundfärger - grön, röd, blå - kan du få åtta kombinationer av en tre-bitars kod: svart; k - - röd; - - med blått; k – s rosa; - z - grön; kz - brun; - z med blått; k z s vit. I denna kod betecknas varje basfärg med sin första bokstav (k - röd, s - blå, z - grön). Ett streck betyder ingen färg.
Tabell: binär kod med åtta färger Innehåll: Innehåll: Kodning av en åttafärgsbild kräver tre bitar minne per videopixel. Om närvaron av en basfärg betecknas med ett, och frånvaron med noll, erhålls en tabell med kodningar av en åttafärgspalett: där, k - röd, h - grön, s - blå kzs Färg 000Svart 001Blå 010Grön 011Blå 100Röd 101Rosa 110Brun 111Vit
Tabell: binär kod för en palett med sexton färger Innehåll: Innehåll: En palett med sexton färger erhålls genom att använda en kodning med fyra laddningar: en intensitetsbit läggs till de tre bitarna i basfärgerna. Denna bit styr ljusstyrkan för alla tre färger samtidigt (intensitet tre elektroniska strålar): där, k - röd, h - grön, s - blå, i - en bit av intensitet iks Färg 0000Svart 0001Blå 0010Grön 0011Blå 0100Röd 0101Rosa 0110Brun 0111Vit 1000Högerblå 1001B högerblå 1001B högerblå 0 1100Ljusröd 1101Ljusrosa 1110Ljusgul 1111Ljusvit
Få andra färger Innehåll: Innehåll: Ett stort antal färger erhålls genom att separat styra basfärgernas intensitet. Dessutom kan intensiteten ha mer än två nivåer om mer än en bit tilldelas för att koda intensiteten för var och en av grundfärgerna. Regel: För att få ett färgomfång på 256 färger krävs 8 bitar = 1 byte per pixel, eftersom 2 = 256. Antalet olika färger K och antalet bitar för att koda dem b hänger samman med formeln:, där K är mängden färg, b är färgkodens längd (i bitar).
Videominneskapacitet Innehåll: Innehåll: Videominne är en elektronisk flyktig lagringsenhet. Storleken på videominnet beror på skärmens upplösning och antalet färger. Dess minimivolym bestäms så att en ram (en sida) av bilden passar, d.v.s. som ett resultat av produkten av upplösning och pixelkodstorlek. Mängden videominne beräknas med formeln: där: M är antalet kolumner, N är antalet rader, b är längden på färgkoden (i bitar).
Uppgiftens innehåll: Innehåll: Uppgift 1: för ett rutnät på 640 x 480 och svartvitt Bilder lägsta volym videominne bör vara: 640 * 480 * 1 bit = bitar/8 = byte/1024 = 37,5 KB Svar: 37,5 KB.
