SlideShare a Scribd company logo
1 of 53
Кодирование информацииКодирование информации
Лекция №3
01.04.16
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС,
ВГАУ 1
1. Основы кодирования
2. Системы счисления
3. Кодирование целых и действительных чисел
4. Кодирование команд
5. Кодирование текста
6. Кодирование графики
7. Кодирование звука
8. Кодирование видеоинформации
1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации
 Кодирование [coding, encoding] - это процесс
преобразования сигналов или знаков одной знаковой
системы в знаки другой знаковой системы, для
использования, хранения, передачи или обработки.
 Процесс обратного восстановления информации из
закодированного вида называется декодированием
[decoding].
 КОД [code] - набор символов, которому приписан
некоторый смысл. Код является знаковой системой,
которая содержит конечное число символов: буквы
алфавита, цифры, знаки препинания, знаки
математических операций и т. д.
 Разновидностью кодирования является
шифрование. ШИФР [cipher] – это код, значение и
правила использования которого известно
ограниченному кругу лиц.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 2
1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации
 Необходимость кодирования
информации, с которой имеет
дело человек, возникла задолго
до появления компьютеров.
 Речь, азбука и цифры - есть не
что иное, как система
кодирования мыслей, речевых
звуков и числовой информации
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 3
1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации
 Информация редко используется
человеком в чистом виде, она
всегда как-то представлена –
формализована или
закодирована.
 Одна и та же информация может
быть представлена в разных
формах, а одни и те же символы
нести разную смысловую
нагрузку.
 Например, набор цифр 251299
может нести различную
информацию.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 4
1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации
 Информация передается от источника к приемнику в виде
сигналов (знаков), которые могут иметь разную физическую
природу
Информация Код (знаки)
Запись в тетради Символы
Музыка Нотные знаки
Записи для слепых Шрифт Брайля
Правила дорожного движения Дорожные знаки
01.04.16
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС,
ВГАУ 5
Источник информации Сигналы (знаки)
Учитель, объясняющий урок Звуковой
Светофор Световой
Останкинская телебашня Радиоволны
Сурдоперевод Жесты, мимика
1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации
 Знаки одного функционального назначения формируют язык.
 Язык — это знаковая система представления информации.
Общение на языках — это процесс передачи информации в
знаковой форме.
 Каждый язык имеет свой алфавит. Алфавит –это конечный
набор знаков (символов), из которых конструируются
сообщения.
 Языки делятся на естественные (разговорные ) и
искусственные (формальные). Естественные языки носят
национальный характер.Разговорные языки Русский, английский, китайский …
язык науки математический, химический, биологический …
язык искусства музыки, живописи, скульптуры …
специальные языкиморской семафор, азбука Морзе, жесты, языки
программирования и.т.д.
01.04.16
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС,
ВГАУ 6
Не всякая информация может быть представлена с помощью
знаков (запахи, вкусовые и осязательные ощущения). Такую
информацию называют образной информацией. К образной
относится также информация, воспринимаемая зрением и слухом:
шум ветра, пение птиц, картины природы, живопись.
1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации
Этапы кодирования информации
1. Определение объема информации,
подлежащей кодированию
2. Классификация и систематизация
информации
3. Выбор системы кодирования и разработка
кодовых обозначений
4. Непосредственное кодирование
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 7
2.Системы счисления2.Системы счисления
Для машинной обработки информации ее необходимо
представить в какой либо системе счисления.
Системой счисления называют совокупность приемов
наименования и записи чисел с помощью цифр.
Символы (цифры), выбранные для представления
чисел называются базисными.
Виды систем счисления:
 позиционные (значение цифры зависит от ее
позиции в изображении числа ): двоичная, троичная,
…, десятичная, … шестнадца-тиричная,…
шестидяситиричная и т.д.
 непозиционные (значение цифры не зависит от
места, занимаемого в изображении числа ):
единичная, римская, алфавитные
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 8
2.Системы счисления2.Системы счисления
I V X L C D M
1 5 10 50 100 500 1000
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 9
Вопрос 3. Системы счисления
XXVIII = 10+10+5+1+1+1 = 28
XCIX = -10+100-1+10 = 99
Римская система счисления
2.Системы счисления2.Системы счисления
Позиционная система
Число x может быть представлено в
системе с основанием p, как
◦ x=an*pn
+an-1*pn-1
+…+a1*p1
+a0*p0
,
 где an...a0 - цифры в представлении данного числа
 p – основание системы счисления
Так, например,
◦ 103510=1*103
+0*102
+3*101
+5*100
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 10
2.Системы счисления2.Системы счисления
 Двоичная система счисления
 Двоичный (цифровой) код [binary number code] — код,
основанный на двоичной системе счисления [binary number
system], использующей для представления буквенно-
цифровых и других символов наборы комбинаций цифр 1 и 0.
 В двоичной системе счисления всего две цифры, называемые
двоичными (binary digits). Сокращение этого наименования
привело к появлению термина bit (бит), ставшего названием
разряда двоичного числа. Веса разрядов в двоичной системе
изменяются по степеням двойки. Поскольку вес каждого
разряда умножается либо на 0, либо на 1, то в результате
значение числа определяется как сумма соответствующих
значений степеней двойки.
10102 = 1*23
+0*22
+1*21
+0*20
= 10.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 11
2.Системы счисления2.Системы счисления
 Чтобы техническое устройство могло обрабатывать
информацию она должна быть представлена
(закодирована) в понятном для нее виде
 Для представления информации в вычислительной
технике преимущественное распространение получило
двоичное кодирование
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 12
Виды информации Двоичный код
Числовая
Текстовая
Графическая
Звуковая
Видео
2.Системы счисления2.Системы счисления
Преимущества двоичной системы
 Простота технической реализации (используются
элементы с двумя возможными состояниями: есть ток - нет
тока, намагничен - ненамагничен);
 Надежность и помехоустойчивость;
 Возможность применения аппарата булевой алгебры
для выполнения логических операций;
 Простота правил двоичной арифметики (двоичные
таблицы сложения и умножения предельно просты).
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 13
2.Системы счисления2.Системы счисления
 Арифметические действия, выполняемые в двоичной системе,
подчиняются тем же правилам, что и в десятичной системе. Только
в двоичной системе перенос единиц в старший разряд возникает
чаще, чем в десятичной. Вот как выглядит таблица сложения в
двоичной системе:
 Таблица умножения для двоичных чисел еще проще:
0 + 0 = 0 0 + 1 = 1
1 + 0 = 1 1 + 1 = 0 (перенос в старший разряд)
0 * 0 = 0 0 * 1 = 0 1 * 0 = 0 1 * 1 = 1
01.04.16
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС,
ВГАУ 14
2.Системы счисления2.Системы счисления
 Запись чисел в разных
системах счисления
 двоичная (используются
цифры 0, 1)
 восьмеричная
(используются цифры 0,
1, , 7)
 шестнадцатеричная (для
первых целых чисел от
нуля до девяти
используются цифры 0,
1, ,9, а для следующих
чисел – от десяти до
пятнадцати – в качестве
цифр используются
символы А, B, C, D, E, F).
Десятична
я
Двоичная Восьмерич
ная
Шестнадцате
ричная
0 0 0 0
1 1 1 1
2 10 2 2
… … … …
10 1010 12 А
11 1011 13 B
12 1100 14 C
13 1101 15 D
14 1110 16 E
15 1111 17 F
16 10000 20 10
… … … …
1000 1111101000 1750 3E8
01.04.16
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС,
ВГАУ 15
3.Кодирование целых и действительных чисел3.Кодирование целых и действительных чисел
 Представление числовой
информации в компьютере
 Существуют два основных формата
представления чисел в памяти
компьютера:
 для кодирования целых чисел
 Для кодирования действительных
чисел.
01.04.16
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС,
ВГАУ 16
Аq= ± (an-1qn-1
+an-2qn-2
+...+a0q0
+a-1q-1
+a-2q-2
+...+a-mq-m
)
Аq = ± ∑aiqi
Здесь А — само число,
q — основание системы счисления,
ai —цифры, принадлежащие алфавиту данной системы счисления,
n — число целых разрядов числа,
m — число дробных разрядов числа
4.Кодирование команд4.Кодирование команд
 Программа управления наряду с данными размещается в оперативной
памяти компьютера и управляет его работой. Ее команды как и другие
данные кодируются последовательностью из нулей и единиц их
принято называть машинными командами.
Машинная команда содержит в себе следующую информацию:
 какую операцию выполнить (обязательная)
 где находятся операнды;
 куда поместить результат операции;
 какую команду выполнять следующей.
Рассмотрим пример трехадресной команды:
КОП
(код
операции)
А1
(адрес первого
аргумента)
А2
(адрес второго
аргумента)
А3
(адрес
результата)
00000001 01000100 01001000 01001100
01.04.16
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС,
ВГАУ 18
В компьютере команды предназначенные для управления им и выполнения
определенных действий записываются в специальные файлы с расширением
EXE (Executable file).
5.Кодирование текста5.Кодирование текста
Символы Количество символов
Русский язык (буквы строчные и заглавные) 33+33
Английский язык (буквы строчные и заглавные) 26+26
Цифры от 0 до 9 10
Знаки (препинания, различные скобки, и т.д.) 27
ИТОГО: 155
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 19
 Для кодирования символов одного языка (например русского
или английского) достаточно 7 бит (128 символов). Для
кодирования двух языков – национального и английского
(международного) требуется 8 бит (256 символов), при этом
еще и останутся свободные коды.
 Кодирование заключается в том, что каждому символу
ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до
255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до
11111111). Двоичный код каждого символа занимает 1 байт
памяти ЭВМ. Этот код является порядковым номером
символа.
5.Кодирование текста5.Кодирование текста
Присвоение
символу
конкретного кода -
это вопрос
соглашения,
которое
фиксируется в
кодовой таблице.
Международная
ASCIIкодировка
Для кодирования
текстовой
информации принят
международный
стандарт ASCII
(American Standard
Code for Information
Interchange)
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 20
5.Кодирование текста5.Кодирование текста
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 21
Пример кодировки
5.Кодирование текста5.Кодирование текста
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 22
Отсутствие согласованных стандартов привело к появлению
различных кодовых таблиц для кодирования русскоязычных текстов:
•альтернативная кодовая таблица CP-866
•международный стандарт ISO 8859
•кодовая таблица фирмы Microsoft CP-1251 (кодировка Windows)
•кодовая таблица, применяемая в ОС Unix KOI 8R
Эти таблицы отличаются порядком размещения символов
алфавита в кодовой таблице. Поэтому тексты, созданные в одной
кодировке, могут не правильно отображаться в другой.
Текст закодирован с использованием кодовой таблицы Кириллица-Windows, а
раскодирован: Кириллица-Windows, КОИ-8 и Кириллица-DOS
5.Кодирование текста5.Кодирование текста
 KOI8-R [КОИ — Код Обмена Информацией] — 8-разрядный код,
ориентированный на обмен сообщениями в Интернет
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 23
5.Кодирование текста5.Кодирование текста
 UNICODE — 16-разрядная система кодирования (65536 символов),
охватывает символы всех языков (включая языки, использующие
иероглифы, например, китайский и японский)
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 24
Кодовая таблица Windows (CP-1251)
5.Кодирование текста5.Кодирование текста
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 25
/ |/ | .-~// |/ | .-~/
T Y I |/ / _T Y I |/ / _
/T | I | I Y.-~//T | I | I Y.-~/
I l /I T | | l | T /I l /I T | | l | T /
T |  Y l /T | I l  ` l YT |  Y l /T | I l  ` l Y
__ | l l I l __l l  ` _. |__ | l l I l __l l  ` _. |
 ~-l ` `   ~  `. .-~ | ~-l ` `   ~  `. .-~ |
 ~-. "-. `  ^._ ^. "-. /  | ~-. "-. `  ^._ ^. "-. /  |
.--~-._ ~- ` _ ~-_.-"-." ._ /._ ." ./.--~-._ ~- ` _ ~-_.-"-." ._ /._ ." ./
>--. ~-. ._ ~>-" " 7 7 ]>--. ~-. ._ ~>-" " 7 7 ]
^.___~"--._ ~-{ .-~ . ` Y . / |^.___~"--._ ~-{ .-~ . ` Y . / |
<__ ~"-. ~ /_/  I Y : |<__ ~"-. ~ /_/  I Y : |
^-.__ ~(_/  >._: | l______^-.__ ~(_/  >._: | l______
^--.,___.-~" /_/ ! `-.~"--l_ / ~"-.^--.,___.-~" /_/ ! `-.~"--l_ / ~"-.
(_/ . ~( /' "~"--,Y -=b-. _)(_/ . ~( /' "~"--,Y -=b-. _)
(_/ .  : / l c"~o (_/ .  : / l c"~o 
 / `. . .^ _.-~"~--. ) / `. . .^ _.-~"~--. )
(_/ . ` / / ! )/(_/ . ` / / ! )/
/ / _. '. .': / '/ / _. '. .': / '
~(_/ . / _ ` .-<_~(_/ . / _ ` .-<_
/_/ . ' .-~" `. /   ,z=./_/ . ' .-~" `. /   ,z=.
~( / ' : | K "-.~-.______//~( / ' : | K "-.~-.______//
"-,. l I/ _ __{--->._(==."-,. l I/ _ __{--->._(==.
//(  < ~"~" ////(  < ~"~" //
/' /   ,v=. ((/' /   ,v=. ((
.^. / / " }__ //===- `.^. / / " }__ //===- `
/ / ' ' "-.,__ {---(==-/ / ' ' "-.,__ {---(==-
.^ ' : T ~" ll.^ ' : T ~" ll
/ . . . : | :! / . . . : | :! 
(_/ / | | j-" ~^(_/ / | | j-" ~^
▄▀█▀▀▀▀ ▀█▀▀▄ ▄▀▀▀▄ ▄▀█ ▄▀█▀▀▀▀▄▀█▀▀▀▀ ▀█▀▀▄ ▄▀▀▀▄ ▄▀█ ▄▀█▀▀▀▀
█ █ █ █ █ ██ █ █ █ █ █
▄█▄▄ ▀█▀▀▀█ █ ▄▄▀ █ ▄█▄▄▄█▄▄ ▀█▀▀▀█ █ ▄▄▀ █ ▄█▄▄
▀ █ █ █ █ ▀ █ █ ▀ █▀ █ █ █ █ ▀ █ █ ▀ █
▄▀▄▄▄▄ ▄▀ ▄▀ ▀▄▄▄▄▀ ▄▀▄▄▄▄ ▄▀▄▄▄▄▄▀▄▄▄▄ ▄▀ ▄▀ ▀▄▄▄▄▀ ▄▀▄▄▄▄ ▄▀▄▄▄▄
__________
// ~~"-."-.
-,Y -=b-. _)-,Y -=b-. _)
/ l c"~o / l c"~o 
_.-~"~--. )_.-~"~--. )
! )/! )/
/ '/ '
Для вывода рисунков на алфавитно-
цифровых печатающих устройствах
использовались символы
псевдографики.
01.04.16
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
Под компьютерной (машинной)
графикой понимается
совокупность методов и приемов
преобразования при помощи ЭВМ
данных в графическое
представление.
Изображения могут быть:
◦Штриховые или полутоновые
◦черно-белые или цветные.
Различают три вида
компьютерной графики.
◦растровая графика
◦векторная графика
◦фрактальная графика.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 26
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
 Растровая графика является универсальным способом кодирования как
полутоновых так и штриховых изображений.
 Растровая графика - способ кодирования изображения, при котором
оно представляется в виде матрицы элементов (bitmap). Элементы
матрицы называются пиксель (pixels) - сокращение от picture
elements, что в переводе означает "элемент изображения".
 Компьютер запоминает цвета всех пикселов подряд в определенном
порядке. Поэтому растровые изображения требуют для хранения
большого объема памяти.
01.04.16
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС,
ВГАУ 27
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 28
Коэффициент прямоугольности = 10 10 пиксел
Первые десять Вторые десять
Биты=
Первые десять
Вторые десять
И т.д.
Хранение и воссоздание растрового изображения
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 29
Биты=
3 3 6 1 3 1 4 1 5 1 2 1 И т.д.
Более эффективный способ состоит в том, чтобы сохранять не
каждый пиксел, а только их количество в каждой строке.
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
 В компьютерной графике существуют два противоположных
метода его описания: системы аддитивных и субтрактивных
цветов.
 Аддитивный цвет получается при соединении лучей света разных
цветов. В этой системе используются три основных цвета:
красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), (RGB). Смешивая
их в разных пропорциях можно получить любой цвет.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 30
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 31
В системе субтрактивных цветов происходит обратный процесс: цвет
получается, вычитая другие цвета из общего луча света. В системе
субтрактивных цветов основными являются голубой (Cyan), пурпурный
(Magenta) и желтый цвета (Yellow) (CMY) противоположны красному,
зеленому и синему.
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
Глубина цвета
 Кроме размера изображения, выжной
характеристикой является количество цветов
закодированных в файле.
 Цвет каждого пиксела кодируется
определенным числом бит, эта
характеристика называется глубиной цвета.
 Если для кодировки отвести лишь один бит,
то каждый пиксел может быть либо белым
(значение 1), либо черным (значение 0).Такое
изображение называют монохромным
(monochrome).
 8 бит - 256 различных цветов или оттенков
серого цвета (полутоновое).
 16 бит - 65 536 различных цветов (High Color)
 24 бита - 224
=16 777 216 различных цветов и
оттенков (True Color)
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 32
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
 В отличии от растровой
графики, в векторной графике
изображения строятся с
помощью математических
описаний объектов
(геометрических фигур пли
линий, кроме того оно обычно
многослойно).
 Каждый элемент векторного
изображения является объектом,
который описывается с помощью
специального языка
(математических уравнения
линий, дуг, окружностей и т. д.) и
располагается в своем
собственном слое.
01.04.16
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС,
ВГАУ 33
 В основе векторной графики
лежат математические
представления о свойствах
геометрических фигур.
 Основные графические
примитивы:
◦ Точка (задается двумя числами (х, у))
◦ Прямая линия (описывается
уравнением y=kx+b)
◦ Отрезок прямой (координаты начала
и конца отрезка)
◦ Кривая второго порядка
(x2
+a1y2
+a2xy+a3x+a4y+a5=0)
◦ Кривая третьего порядка
◦ Кривые Безье
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 34
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 35
Пример использования векторных
примитивов
Все объекты имеют атрибуты
(свойства). К этим свойствам
относятся: форма линии, ее
толщина, цвет, характер
линии (сплошная, пунктирная
и т. п.).
Объекты могут
группироваться в слои с
общими характеристиками.
Количество цветов, в
отличии от растровой
графики, на размер файла
практически не влияет.
Файлы векторной графики
способны содержать
растровые изображения в
качестве одного из типов
объектов.
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 36
Векторная графика позволяет редактировать отдельные
части рисунка, не оказывая влияния на остальные (в
растровых изображениях пришлось бы редактировать
каждый пиксел).
Векторные изображения, не содержащие растровых
объектов, занимают в памяти компьютера относительно
небольшое место (в 10 - 1000 раз меньше, чем его
растровый аналог).
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
Векторные изображения позволяют описывать
трехмерные (объемные) фигуры
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 37
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 38
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
 Достоинства растровой графики:
 Универсальность. С ее помощью можно закодировать любое
изображение и штриховое и полутоновое
 " Растровые изображения выглядят вполне реалистично. Это
связано со свойствами человеческого глаза: он приспособлен
для восприятия реального мира как огромного набора
дискретных элементов, образующих предметы.
 " Легко управлять выводом изображения на устройства
представляющие изображения в виде совокупности точек
принтеры, фотонаборные автоматы.
 Недостатки растровой графики:
 " Большой объем памяти, требуемый для хранения изображения
хорошего качества.
 "Трудности редактирования изображений.Так как сами
изображения занимают много памяти компьютера, то,
очевидно, и для их редактирования потребуется так же много
памяти. Кроме того, применение фильтров специальных
эффектов к таким изображениям может занять от нескольких
минут до часа в зависимости от используемого оборудования.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 39
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 40
Объекты векторного изображения, в отличии от растровой графики,
могут изменять свои размеры без потери качества (при
увеличении растрового изображения увеличивается зернистость).
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
Достоинства векторной графики:
 Она использует все преимущества разрешающей способности любого
устройства вывода, что позволяет изменять размеры векторного
рисунка без потерь его качества. Векторные команды просто сообщают
устройству вывода, что необходимо нарисовать объект заданного
размера, используя столько точек, сколько возможно.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 41
Печать окружности на принтерах с различным разрешением:
а векторная, б растровая.
Недостатки векторной графики:
Рисунки часто выглядят достаточно
искусственно, так как основным
компонентом векторного рисунка
является прямая линия, а она в природе
встречается достаточно редко.
Возможны проблемы при печати, как
правило, сложных рисунков на
отдельных типах принтеров из-за того
что не все команды могут ими правильно
интерпретироваться.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 42
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
 Version 300
 Charset "WindowsCyrillic"
 Delimiter ","
 CoordSys Earth Projection 1, 0
 Columns 1
 поля Char(10)
 Data
 Region 1
 6
 39.029901 51.114601
 39.029886 51.114554
 39.029961 51.114527
 39.03036 51.11431
 39.033909 51.112537
 Pen (2,2,0)
 Brush (53,8245248)
 Center 39.038972 51.115592
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 43
OziExplorer Track Point File Version 2.1
WGS 84
Altitude is in Feet
Reserved 3
0,1,0,Track 0001,1,10,0, 53373
3572
51.114601,39.029901,1,0,,,
51.114554,39.029886,0,0,,,
51.114527,39.029961,0,0,,,
51.11431,39.03036,0,0,,,
51.112537,39.033909,0,0,,,
51.111805,39.035381,0,0,,,
51.111778,39.035543,0,0,,,
51.111778,39.035723,0,0,,,
51.11179,39.035932,0,0,,,
51.112336,39.038805,0,0,,,
51.112598,39.040064,0,0,,,
Примеры описания векторных изображений
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
 Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая,
но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти
компьютера не хранятся. Изображение строится по
уравнению (или по системе уравнений), поэтому
ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив
коэффициенты в уравнении, можно получить
совершенно другую картину.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 44
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
Форматы графических файловФорматы графических файлов
 Windows BitMap (.BMP) формат файлов растровых рисунков,
разработанный Microsoft. Главным достоинством является его
простота и, как следствие, поддержка всеми без исключения
программами, работающими с графикой. Хранит информацию о
каждой точке без использования алгоритмов сжатия.
 Graphics Interchange Format (.GIF) формат файлов
разработанный CompuServe Inc.Чаще всего применяется для
размещения рисунков в Интернете. К достоинствам формата
можно отнести возможность создания рисунков с прозрачным
фоном (transparency) и анимацией. Предусмотрен метод сжатия
без потерь LZW.
 Portable Network Graphics (.PNG) использует метод сжатия без
потерь LZW, позволяющий достичь высокой степени сжатия (не
хуже GIF). Примерно в 2 раза компактнее ВМР. Имеет
возможность чересстрочного вывода для быстрой черновой
прорисовки изображения.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 45
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
 Joint Photographic Experts Group JPEG (.JPG)
позволяет добиться наивысшей степени сжатия и
минимальный размер выходного файла. Использует
сжатие с потерей информации и предназначен для
хранения, в основном, фотографических изображений
с большим количеством оттенков и цветовых
переходов. Не подходит для хранения однотонных и
штриховых изображений.
 Сжатие и соответственно потеря качества происходит
при каждом сохранении изображения, поэтому
рекомендуется использовать как формат хранения.
 Используется в большинстве цифровых
мультимедийных устройствах.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 46
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 47
TIFF (.TIF) позволяет сохранять изображения любой глубины цвета
с использованием как модели RGB, так и CMYK. Поддерживается
несколько алгоритмов сжатия, как с потерей, так и без потери
качества.
6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений
PNG
JPG
GIF
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 48
7.Кодирование звука7.Кодирование звука
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 49
 Метод таблично-
волнового (Wave-Table)
синтеза
 Метод FM (Frequency
Modulation)
7.Кодирование звука7.Кодирование звука
01.04.16
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС,
ВГАУ 50
7.Кодирование звука7.Кодирование звука
Форматы звуковых файлов
 WAVE (.wav) - наиболее широко распространенный звуковой формат, но
не обеспечивает достаточно хорошего сжатия
 MPEG-3 (.mp3) Используя для оцифровки музыкальных записей. При
кодировании применяется психоакустическая компрессия, при которой
из мелодии удаляются звуки, плохо воспринимаемые человеческим
ухом.
 WMA (Windows Media Audio) был создан компанией Microsoft как
альтернатива формату МРЗ. С точки зрения качества звучания формат
WMA практически идентичен формату МРЗ, в чем-то превосходя, в чем-
то уступая ему.WMA8 с битрейтом 128 кбит/с уступает по качеству не
только CD, но и МРЗ. Но на низких битрейтах он превосходит своего
соперника.
RealAudio (.ra, .ram) - формат, разработанный для воспроизведения
звука в Internet в реальном времени. Получающееся качество в лучшем
случае соответствует посредственной аудиокассете
 MIDI (.mid) - цифровой интерфейс музыкальных инструментов (Musical
Instrument Digital Interface). Интерфейс MIDI представляет собой
протокол передачи музыкальных нот и мелодий. MIDI-файлы занимают
меньший объём (единица звукового звучания в секунду), чем
эквивалентные файлы оцифрованного звука
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 51
8.Кодирование видеоинформации8.Кодирование видеоинформации
 Аналоговое видео является самым ранним методом
передачи видеосигнала. Композитное аналоговое
видео комбинирует все видео компоненты (яркость,
цвет, синхронизацию и т.д.) в один сигнал. Из-за
объединения этих элементов в одном сигнале
качество композитного видео далеко от
совершенства.
 Цифровое видео - изображение или серия
изображений, информация в которых хранится в
цифровом виде. Оно использует цифровые сигналы и
стандарты, отличные от международных стандартов
для телевещания и вывода изображений на экран,
используемых в аналоговом видео.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 52
8.Кодирование видеоинформации8.Кодирование видеоинформации
Форматы сохранения видеоинформации
 Digital Video (.DV) - формат, разработанный для цифровых видеокамер и
видеомагнитофонов. Сигнал компонентный, метод сжатия MJPEG с
коэффициентом 5:1.
 CD AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео) - позволяет
одновременно хранить изображение и звук. При записи в этом формате
используются несколько различных форматов сжатия (компрессии)
видеоизображения: Microsoft Video 1 (8- и 16-битный цвет), Motion JPEG,
Microsoft RLE (8-битный цвет), Indeo и т.д.
 Windows Media Video — название системы видео кодирования,
разработанной компанией Microsoft для хранения и трансляции
видеоинформации в форматах Microsoft. Использует расширение имени
файла .wmv. Входит в мультимедийный пакет Windows Media.
 MPEG (Motion JPEG)(.mpg, .mpeg, .dat) - формат для записи и
воспроизведения видео разработанный группой экспертов по
движущимся изображениям (MPEG - Moving Picture Expert Group). Имеет
собственный алгоритм компрессии, основанный на кодировании
изменений ключевых кадров. Среди производных форматов известен
MPEG-2 и MPEG-4.
 Quick Time Movie (.qt, .mov) - наиболее распространенный формат для
записи и воспроизведения потокового видео, разработанный фирмой
Adobe в рамках технологии Quick Time. Поддерживает несколько
различных форматов сжатия видео, в том числе MPEG и Indeo, а также
свой собственный метод компрессии.
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 53
01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 54

More Related Content

Similar to 03 04 кодирование информации

лекция1
лекция1лекция1
лекция1shagore
 
13 алгоритмизация, программирование, инструментальное по
13 алгоритмизация, программирование, инструментальное по13 алгоритмизация, программирование, инструментальное по
13 алгоритмизация, программирование, инструментальное поSergey Lomakin
 
03
0303
03JIuc
 
архитектура и устройства компьютерной техники
архитектура и устройства компьютерной техникиархитектура и устройства компьютерной техники
архитектура и устройства компьютерной техникиckau88
 
лб № 1 кодирование
лб № 1 кодированиелб № 1 кодирование
лб № 1 кодированиеMKoryakina
 
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.lyonya
 
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.lyonya
 
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.lyonya
 
кодирование инф.
кодирование инф.кодирование инф.
кодирование инф.Rushitech
 
Запись алгоритмов на языках программирования
Запись алгоритмов на языках программированияЗапись алгоритмов на языках программирования
Запись алгоритмов на языках программированияssusere39acb
 
Представление информации в двоичной системе счисления.
  Представление информации в двоичной системе счисления.  Представление информации в двоичной системе счисления.
Представление информации в двоичной системе счисления.lerok92
 
лабораторная работа 3
лабораторная работа 3лабораторная работа 3
лабораторная работа 3Gulnaz Shakirova
 
02
0202
02JIuc
 
Советский суперкомпьютер К-340А и секретные вычисления
Советский суперкомпьютер К-340А и секретные вычисленияСоветский суперкомпьютер К-340А и секретные вычисления
Советский суперкомпьютер К-340А и секретные вычисленияPositive Hack Days
 
024
024024
024JIuc
 
Петрикин "Разработка программных средств лоя идентификации диктора по голосу"
Петрикин "Разработка программных средств лоя идентификации диктора по голосу"Петрикин "Разработка программных средств лоя идентификации диктора по голосу"
Петрикин "Разработка программных средств лоя идентификации диктора по голосу"RF-Lab
 
9 1.1 - системы счисления
9 1.1 - системы счисления9 1.1 - системы счисления
9 1.1 - системы счисленияjula-mam
 

Similar to 03 04 кодирование информации (20)

лекция1
лекция1лекция1
лекция1
 
13 алгоритмизация, программирование, инструментальное по
13 алгоритмизация, программирование, инструментальное по13 алгоритмизация, программирование, инструментальное по
13 алгоритмизация, программирование, инструментальное по
 
03
0303
03
 
архитектура и устройства компьютерной техники
архитектура и устройства компьютерной техникиархитектура и устройства компьютерной техники
архитектура и устройства компьютерной техники
 
лб № 1 кодирование
лб № 1 кодированиелб № 1 кодирование
лб № 1 кодирование
 
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
 
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
 
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
C:\fake path\арифметимческие операции в позиционных сс,8г и.л.
 
кодирование инф.
кодирование инф.кодирование инф.
кодирование инф.
 
SystemS
SystemSSystemS
SystemS
 
кодирование информации
кодирование информациикодирование информации
кодирование информации
 
Запись алгоритмов на языках программирования
Запись алгоритмов на языках программированияЗапись алгоритмов на языках программирования
Запись алгоритмов на языках программирования
 
Представление информации в двоичной системе счисления.
  Представление информации в двоичной системе счисления.  Представление информации в двоичной системе счисления.
Представление информации в двоичной системе счисления.
 
лабораторная работа 3
лабораторная работа 3лабораторная работа 3
лабораторная работа 3
 
Test
TestTest
Test
 
02
0202
02
 
Советский суперкомпьютер К-340А и секретные вычисления
Советский суперкомпьютер К-340А и секретные вычисленияСоветский суперкомпьютер К-340А и секретные вычисления
Советский суперкомпьютер К-340А и секретные вычисления
 
024
024024
024
 
Петрикин "Разработка программных средств лоя идентификации диктора по голосу"
Петрикин "Разработка программных средств лоя идентификации диктора по голосу"Петрикин "Разработка программных средств лоя идентификации диктора по голосу"
Петрикин "Разработка программных средств лоя идентификации диктора по голосу"
 
9 1.1 - системы счисления
9 1.1 - системы счисления9 1.1 - системы счисления
9 1.1 - системы счисления
 

More from Sergey Lomakin

25 перспективы развития информационных технологий
25 перспективы развития информационных технологий25 перспективы развития информационных технологий
25 перспективы развития информационных технологийSergey Lomakin
 
24 компьютерная преступность и защита информации
24 компьютерная преступность и защита информации24 компьютерная преступность и защита информации
24 компьютерная преступность и защита информацииSergey Lomakin
 
23 глобальные компьютерные сети
23 глобальные компьютерные сети23 глобальные компьютерные сети
23 глобальные компьютерные сетиSergey Lomakin
 
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетейSergey Lomakin
 
21 компьютерные сети, назначение и классификация
21 компьютерные сети, назначение и классификация21 компьютерные сети, назначение и классификация
21 компьютерные сети, назначение и классификацияSergey Lomakin
 
20 устройства хранения информации
20 устройства хранения информации20 устройства хранения информации
20 устройства хранения информацииSergey Lomakin
 
19 устройства вывода информации
19 устройства вывода информации19 устройства вывода информации
19 устройства вывода информацииSergey Lomakin
 
18 устройства ввода информации лекция
18 устройства ввода информации лекция18 устройства ввода информации лекция
18 устройства ввода информации лекцияSergey Lomakin
 
17 внутреннее устройство пк лекция
17 внутреннее устройство пк лекция17 внутреннее устройство пк лекция
17 внутреннее устройство пк лекцияSergey Lomakin
 
16 процессоры и память эвм лекция
16 процессоры и память эвм лекция16 процессоры и память эвм лекция
16 процессоры и память эвм лекцияSergey Lomakin
 
15 принцип работы и классификация эвм
15 принцип работы и классификация эвм15 принцип работы и классификация эвм
15 принцип работы и классификация эвмSergey Lomakin
 
14 история развития и поколения эвм
14 история развития и поколения эвм14 история развития и поколения эвм
14 история развития и поколения эвмSergey Lomakin
 
12 методо и проблемо ориентированное по, информационные системы, гис
12 методо и проблемо ориентированное по, информационные системы, гис12 методо и проблемо ориентированное по, информационные системы, гис
12 методо и проблемо ориентированное по, информационные системы, гисSergey Lomakin
 
11 по общего назначения, интегрир и мультимедиа
11 по общего назначения, интегрир и мультимедиа11 по общего назначения, интегрир и мультимедиа
11 по общего назначения, интегрир и мультимедиаSergey Lomakin
 
10 по общего назначения, эл текст, табл, бд
10 по общего назначения, эл текст, табл, бд10 по общего назначения, эл текст, табл, бд
10 по общего назначения, эл текст, табл, бдSergey Lomakin
 
09 компьютерные вирусы
09 компьютерные вирусы09 компьютерные вирусы
09 компьютерные вирусыSergey Lomakin
 
08 сервисное по, средства контроля и диагностики, архиваторы, обслуживание ди...
08 сервисное по, средства контроля и диагностики, архиваторы, обслуживание ди...08 сервисное по, средства контроля и диагностики, архиваторы, обслуживание ди...
08 сервисное по, средства контроля и диагностики, архиваторы, обслуживание ди...Sergey Lomakin
 
07 история развития и обзор ос, характеристики ос windows
07 история развития и обзор ос, характеристики ос windows07 история развития и обзор ос, характеристики ос windows
07 история развития и обзор ос, характеристики ос windowsSergey Lomakin
 
06 по, классификация и системное
06 по, классификация и системное06 по, классификация и системное
06 по, классификация и системноеSergey Lomakin
 
05 хранение информации
05 хранение информации05 хранение информации
05 хранение информацииSergey Lomakin
 

More from Sergey Lomakin (20)

25 перспективы развития информационных технологий
25 перспективы развития информационных технологий25 перспективы развития информационных технологий
25 перспективы развития информационных технологий
 
24 компьютерная преступность и защита информации
24 компьютерная преступность и защита информации24 компьютерная преступность и защита информации
24 компьютерная преступность и защита информации
 
23 глобальные компьютерные сети
23 глобальные компьютерные сети23 глобальные компьютерные сети
23 глобальные компьютерные сети
 
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей
 
21 компьютерные сети, назначение и классификация
21 компьютерные сети, назначение и классификация21 компьютерные сети, назначение и классификация
21 компьютерные сети, назначение и классификация
 
20 устройства хранения информации
20 устройства хранения информации20 устройства хранения информации
20 устройства хранения информации
 
19 устройства вывода информации
19 устройства вывода информации19 устройства вывода информации
19 устройства вывода информации
 
18 устройства ввода информации лекция
18 устройства ввода информации лекция18 устройства ввода информации лекция
18 устройства ввода информации лекция
 
17 внутреннее устройство пк лекция
17 внутреннее устройство пк лекция17 внутреннее устройство пк лекция
17 внутреннее устройство пк лекция
 
16 процессоры и память эвм лекция
16 процессоры и память эвм лекция16 процессоры и память эвм лекция
16 процессоры и память эвм лекция
 
15 принцип работы и классификация эвм
15 принцип работы и классификация эвм15 принцип работы и классификация эвм
15 принцип работы и классификация эвм
 
14 история развития и поколения эвм
14 история развития и поколения эвм14 история развития и поколения эвм
14 история развития и поколения эвм
 
12 методо и проблемо ориентированное по, информационные системы, гис
12 методо и проблемо ориентированное по, информационные системы, гис12 методо и проблемо ориентированное по, информационные системы, гис
12 методо и проблемо ориентированное по, информационные системы, гис
 
11 по общего назначения, интегрир и мультимедиа
11 по общего назначения, интегрир и мультимедиа11 по общего назначения, интегрир и мультимедиа
11 по общего назначения, интегрир и мультимедиа
 
10 по общего назначения, эл текст, табл, бд
10 по общего назначения, эл текст, табл, бд10 по общего назначения, эл текст, табл, бд
10 по общего назначения, эл текст, табл, бд
 
09 компьютерные вирусы
09 компьютерные вирусы09 компьютерные вирусы
09 компьютерные вирусы
 
08 сервисное по, средства контроля и диагностики, архиваторы, обслуживание ди...
08 сервисное по, средства контроля и диагностики, архиваторы, обслуживание ди...08 сервисное по, средства контроля и диагностики, архиваторы, обслуживание ди...
08 сервисное по, средства контроля и диагностики, архиваторы, обслуживание ди...
 
07 история развития и обзор ос, характеристики ос windows
07 история развития и обзор ос, характеристики ос windows07 история развития и обзор ос, характеристики ос windows
07 история развития и обзор ос, характеристики ос windows
 
06 по, классификация и системное
06 по, классификация и системное06 по, классификация и системное
06 по, классификация и системное
 
05 хранение информации
05 хранение информации05 хранение информации
05 хранение информации
 

03 04 кодирование информации

  • 1. Кодирование информацииКодирование информации Лекция №3 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 1 1. Основы кодирования 2. Системы счисления 3. Кодирование целых и действительных чисел 4. Кодирование команд 5. Кодирование текста 6. Кодирование графики 7. Кодирование звука 8. Кодирование видеоинформации
  • 2. 1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации  Кодирование [coding, encoding] - это процесс преобразования сигналов или знаков одной знаковой системы в знаки другой знаковой системы, для использования, хранения, передачи или обработки.  Процесс обратного восстановления информации из закодированного вида называется декодированием [decoding].  КОД [code] - набор символов, которому приписан некоторый смысл. Код является знаковой системой, которая содержит конечное число символов: буквы алфавита, цифры, знаки препинания, знаки математических операций и т. д.  Разновидностью кодирования является шифрование. ШИФР [cipher] – это код, значение и правила использования которого известно ограниченному кругу лиц. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 2
  • 3. 1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации  Необходимость кодирования информации, с которой имеет дело человек, возникла задолго до появления компьютеров.  Речь, азбука и цифры - есть не что иное, как система кодирования мыслей, речевых звуков и числовой информации 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 3
  • 4. 1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации  Информация редко используется человеком в чистом виде, она всегда как-то представлена – формализована или закодирована.  Одна и та же информация может быть представлена в разных формах, а одни и те же символы нести разную смысловую нагрузку.  Например, набор цифр 251299 может нести различную информацию. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 4
  • 5. 1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации  Информация передается от источника к приемнику в виде сигналов (знаков), которые могут иметь разную физическую природу Информация Код (знаки) Запись в тетради Символы Музыка Нотные знаки Записи для слепых Шрифт Брайля Правила дорожного движения Дорожные знаки 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 5 Источник информации Сигналы (знаки) Учитель, объясняющий урок Звуковой Светофор Световой Останкинская телебашня Радиоволны Сурдоперевод Жесты, мимика
  • 6. 1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации  Знаки одного функционального назначения формируют язык.  Язык — это знаковая система представления информации. Общение на языках — это процесс передачи информации в знаковой форме.  Каждый язык имеет свой алфавит. Алфавит –это конечный набор знаков (символов), из которых конструируются сообщения.  Языки делятся на естественные (разговорные ) и искусственные (формальные). Естественные языки носят национальный характер.Разговорные языки Русский, английский, китайский … язык науки математический, химический, биологический … язык искусства музыки, живописи, скульптуры … специальные языкиморской семафор, азбука Морзе, жесты, языки программирования и.т.д. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 6 Не всякая информация может быть представлена с помощью знаков (запахи, вкусовые и осязательные ощущения). Такую информацию называют образной информацией. К образной относится также информация, воспринимаемая зрением и слухом: шум ветра, пение птиц, картины природы, живопись.
  • 7. 1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации Этапы кодирования информации 1. Определение объема информации, подлежащей кодированию 2. Классификация и систематизация информации 3. Выбор системы кодирования и разработка кодовых обозначений 4. Непосредственное кодирование 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 7
  • 8. 2.Системы счисления2.Системы счисления Для машинной обработки информации ее необходимо представить в какой либо системе счисления. Системой счисления называют совокупность приемов наименования и записи чисел с помощью цифр. Символы (цифры), выбранные для представления чисел называются базисными. Виды систем счисления:  позиционные (значение цифры зависит от ее позиции в изображении числа ): двоичная, троичная, …, десятичная, … шестнадца-тиричная,… шестидяситиричная и т.д.  непозиционные (значение цифры не зависит от места, занимаемого в изображении числа ): единичная, римская, алфавитные 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 8
  • 9. 2.Системы счисления2.Системы счисления I V X L C D M 1 5 10 50 100 500 1000 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 9 Вопрос 3. Системы счисления XXVIII = 10+10+5+1+1+1 = 28 XCIX = -10+100-1+10 = 99 Римская система счисления
  • 10. 2.Системы счисления2.Системы счисления Позиционная система Число x может быть представлено в системе с основанием p, как ◦ x=an*pn +an-1*pn-1 +…+a1*p1 +a0*p0 ,  где an...a0 - цифры в представлении данного числа  p – основание системы счисления Так, например, ◦ 103510=1*103 +0*102 +3*101 +5*100 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 10
  • 11. 2.Системы счисления2.Системы счисления  Двоичная система счисления  Двоичный (цифровой) код [binary number code] — код, основанный на двоичной системе счисления [binary number system], использующей для представления буквенно- цифровых и других символов наборы комбинаций цифр 1 и 0.  В двоичной системе счисления всего две цифры, называемые двоичными (binary digits). Сокращение этого наименования привело к появлению термина bit (бит), ставшего названием разряда двоичного числа. Веса разрядов в двоичной системе изменяются по степеням двойки. Поскольку вес каждого разряда умножается либо на 0, либо на 1, то в результате значение числа определяется как сумма соответствующих значений степеней двойки. 10102 = 1*23 +0*22 +1*21 +0*20 = 10. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 11
  • 12. 2.Системы счисления2.Системы счисления  Чтобы техническое устройство могло обрабатывать информацию она должна быть представлена (закодирована) в понятном для нее виде  Для представления информации в вычислительной технике преимущественное распространение получило двоичное кодирование 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 12 Виды информации Двоичный код Числовая Текстовая Графическая Звуковая Видео
  • 13. 2.Системы счисления2.Системы счисления Преимущества двоичной системы  Простота технической реализации (используются элементы с двумя возможными состояниями: есть ток - нет тока, намагничен - ненамагничен);  Надежность и помехоустойчивость;  Возможность применения аппарата булевой алгебры для выполнения логических операций;  Простота правил двоичной арифметики (двоичные таблицы сложения и умножения предельно просты). 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 13
  • 14. 2.Системы счисления2.Системы счисления  Арифметические действия, выполняемые в двоичной системе, подчиняются тем же правилам, что и в десятичной системе. Только в двоичной системе перенос единиц в старший разряд возникает чаще, чем в десятичной. Вот как выглядит таблица сложения в двоичной системе:  Таблица умножения для двоичных чисел еще проще: 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 0 (перенос в старший разряд) 0 * 0 = 0 0 * 1 = 0 1 * 0 = 0 1 * 1 = 1 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 14
  • 15. 2.Системы счисления2.Системы счисления  Запись чисел в разных системах счисления  двоичная (используются цифры 0, 1)  восьмеричная (используются цифры 0, 1, , 7)  шестнадцатеричная (для первых целых чисел от нуля до девяти используются цифры 0, 1, ,9, а для следующих чисел – от десяти до пятнадцати – в качестве цифр используются символы А, B, C, D, E, F). Десятична я Двоичная Восьмерич ная Шестнадцате ричная 0 0 0 0 1 1 1 1 2 10 2 2 … … … … 10 1010 12 А 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F 16 10000 20 10 … … … … 1000 1111101000 1750 3E8 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 15
  • 16. 3.Кодирование целых и действительных чисел3.Кодирование целых и действительных чисел  Представление числовой информации в компьютере  Существуют два основных формата представления чисел в памяти компьютера:  для кодирования целых чисел  Для кодирования действительных чисел. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 16 Аq= ± (an-1qn-1 +an-2qn-2 +...+a0q0 +a-1q-1 +a-2q-2 +...+a-mq-m ) Аq = ± ∑aiqi Здесь А — само число, q — основание системы счисления, ai —цифры, принадлежащие алфавиту данной системы счисления, n — число целых разрядов числа, m — число дробных разрядов числа
  • 17. 4.Кодирование команд4.Кодирование команд  Программа управления наряду с данными размещается в оперативной памяти компьютера и управляет его работой. Ее команды как и другие данные кодируются последовательностью из нулей и единиц их принято называть машинными командами. Машинная команда содержит в себе следующую информацию:  какую операцию выполнить (обязательная)  где находятся операнды;  куда поместить результат операции;  какую команду выполнять следующей. Рассмотрим пример трехадресной команды: КОП (код операции) А1 (адрес первого аргумента) А2 (адрес второго аргумента) А3 (адрес результата) 00000001 01000100 01001000 01001100 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 18 В компьютере команды предназначенные для управления им и выполнения определенных действий записываются в специальные файлы с расширением EXE (Executable file).
  • 18. 5.Кодирование текста5.Кодирование текста Символы Количество символов Русский язык (буквы строчные и заглавные) 33+33 Английский язык (буквы строчные и заглавные) 26+26 Цифры от 0 до 9 10 Знаки (препинания, различные скобки, и т.д.) 27 ИТОГО: 155 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 19  Для кодирования символов одного языка (например русского или английского) достаточно 7 бит (128 символов). Для кодирования двух языков – национального и английского (международного) требуется 8 бит (256 символов), при этом еще и останутся свободные коды.  Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111). Двоичный код каждого символа занимает 1 байт памяти ЭВМ. Этот код является порядковым номером символа.
  • 19. 5.Кодирование текста5.Кодирование текста Присвоение символу конкретного кода - это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице. Международная ASCIIкодировка Для кодирования текстовой информации принят международный стандарт ASCII (American Standard Code for Information Interchange) 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 20
  • 20. 5.Кодирование текста5.Кодирование текста 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 21 Пример кодировки
  • 21. 5.Кодирование текста5.Кодирование текста 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 22 Отсутствие согласованных стандартов привело к появлению различных кодовых таблиц для кодирования русскоязычных текстов: •альтернативная кодовая таблица CP-866 •международный стандарт ISO 8859 •кодовая таблица фирмы Microsoft CP-1251 (кодировка Windows) •кодовая таблица, применяемая в ОС Unix KOI 8R Эти таблицы отличаются порядком размещения символов алфавита в кодовой таблице. Поэтому тексты, созданные в одной кодировке, могут не правильно отображаться в другой. Текст закодирован с использованием кодовой таблицы Кириллица-Windows, а раскодирован: Кириллица-Windows, КОИ-8 и Кириллица-DOS
  • 22. 5.Кодирование текста5.Кодирование текста  KOI8-R [КОИ — Код Обмена Информацией] — 8-разрядный код, ориентированный на обмен сообщениями в Интернет 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 23
  • 23. 5.Кодирование текста5.Кодирование текста  UNICODE — 16-разрядная система кодирования (65536 символов), охватывает символы всех языков (включая языки, использующие иероглифы, например, китайский и японский) 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 24 Кодовая таблица Windows (CP-1251)
  • 24. 5.Кодирование текста5.Кодирование текста ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 25 / |/ | .-~// |/ | .-~/ T Y I |/ / _T Y I |/ / _ /T | I | I Y.-~//T | I | I Y.-~/ I l /I T | | l | T /I l /I T | | l | T / T | Y l /T | I l ` l YT | Y l /T | I l ` l Y __ | l l I l __l l ` _. |__ | l l I l __l l ` _. | ~-l ` ` ~ `. .-~ | ~-l ` ` ~ `. .-~ | ~-. "-. ` ^._ ^. "-. / | ~-. "-. ` ^._ ^. "-. / | .--~-._ ~- ` _ ~-_.-"-." ._ /._ ." ./.--~-._ ~- ` _ ~-_.-"-." ._ /._ ." ./ >--. ~-. ._ ~>-" " 7 7 ]>--. ~-. ._ ~>-" " 7 7 ] ^.___~"--._ ~-{ .-~ . ` Y . / |^.___~"--._ ~-{ .-~ . ` Y . / | <__ ~"-. ~ /_/ I Y : |<__ ~"-. ~ /_/ I Y : | ^-.__ ~(_/ >._: | l______^-.__ ~(_/ >._: | l______ ^--.,___.-~" /_/ ! `-.~"--l_ / ~"-.^--.,___.-~" /_/ ! `-.~"--l_ / ~"-. (_/ . ~( /' "~"--,Y -=b-. _)(_/ . ~( /' "~"--,Y -=b-. _) (_/ . : / l c"~o (_/ . : / l c"~o / `. . .^ _.-~"~--. ) / `. . .^ _.-~"~--. ) (_/ . ` / / ! )/(_/ . ` / / ! )/ / / _. '. .': / '/ / _. '. .': / ' ~(_/ . / _ ` .-<_~(_/ . / _ ` .-<_ /_/ . ' .-~" `. / ,z=./_/ . ' .-~" `. / ,z=. ~( / ' : | K "-.~-.______//~( / ' : | K "-.~-.______// "-,. l I/ _ __{--->._(==."-,. l I/ _ __{--->._(==. //( < ~"~" ////( < ~"~" // /' / ,v=. ((/' / ,v=. (( .^. / / " }__ //===- `.^. / / " }__ //===- ` / / ' ' "-.,__ {---(==-/ / ' ' "-.,__ {---(==- .^ ' : T ~" ll.^ ' : T ~" ll / . . . : | :! / . . . : | :! (_/ / | | j-" ~^(_/ / | | j-" ~^ ▄▀█▀▀▀▀ ▀█▀▀▄ ▄▀▀▀▄ ▄▀█ ▄▀█▀▀▀▀▄▀█▀▀▀▀ ▀█▀▀▄ ▄▀▀▀▄ ▄▀█ ▄▀█▀▀▀▀ █ █ █ █ █ ██ █ █ █ █ █ ▄█▄▄ ▀█▀▀▀█ █ ▄▄▀ █ ▄█▄▄▄█▄▄ ▀█▀▀▀█ █ ▄▄▀ █ ▄█▄▄ ▀ █ █ █ █ ▀ █ █ ▀ █▀ █ █ █ █ ▀ █ █ ▀ █ ▄▀▄▄▄▄ ▄▀ ▄▀ ▀▄▄▄▄▀ ▄▀▄▄▄▄ ▄▀▄▄▄▄▄▀▄▄▄▄ ▄▀ ▄▀ ▀▄▄▄▄▀ ▄▀▄▄▄▄ ▄▀▄▄▄▄ __________ // ~~"-."-. -,Y -=b-. _)-,Y -=b-. _) / l c"~o / l c"~o _.-~"~--. )_.-~"~--. ) ! )/! )/ / '/ ' Для вывода рисунков на алфавитно- цифровых печатающих устройствах использовались символы псевдографики. 01.04.16
  • 25. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений Под компьютерной (машинной) графикой понимается совокупность методов и приемов преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление. Изображения могут быть: ◦Штриховые или полутоновые ◦черно-белые или цветные. Различают три вида компьютерной графики. ◦растровая графика ◦векторная графика ◦фрактальная графика. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 26
  • 26. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений  Растровая графика является универсальным способом кодирования как полутоновых так и штриховых изображений.  Растровая графика - способ кодирования изображения, при котором оно представляется в виде матрицы элементов (bitmap). Элементы матрицы называются пиксель (pixels) - сокращение от picture elements, что в переводе означает "элемент изображения".  Компьютер запоминает цвета всех пикселов подряд в определенном порядке. Поэтому растровые изображения требуют для хранения большого объема памяти. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 27
  • 27. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 28 Коэффициент прямоугольности = 10 10 пиксел Первые десять Вторые десять Биты= Первые десять Вторые десять И т.д. Хранение и воссоздание растрового изображения
  • 28. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 29 Биты= 3 3 6 1 3 1 4 1 5 1 2 1 И т.д. Более эффективный способ состоит в том, чтобы сохранять не каждый пиксел, а только их количество в каждой строке.
  • 29. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений  В компьютерной графике существуют два противоположных метода его описания: системы аддитивных и субтрактивных цветов.  Аддитивный цвет получается при соединении лучей света разных цветов. В этой системе используются три основных цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), (RGB). Смешивая их в разных пропорциях можно получить любой цвет. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 30
  • 30. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 31 В системе субтрактивных цветов происходит обратный процесс: цвет получается, вычитая другие цвета из общего луча света. В системе субтрактивных цветов основными являются голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый цвета (Yellow) (CMY) противоположны красному, зеленому и синему.
  • 31. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений Глубина цвета  Кроме размера изображения, выжной характеристикой является количество цветов закодированных в файле.  Цвет каждого пиксела кодируется определенным числом бит, эта характеристика называется глубиной цвета.  Если для кодировки отвести лишь один бит, то каждый пиксел может быть либо белым (значение 1), либо черным (значение 0).Такое изображение называют монохромным (monochrome).  8 бит - 256 различных цветов или оттенков серого цвета (полутоновое).  16 бит - 65 536 различных цветов (High Color)  24 бита - 224 =16 777 216 различных цветов и оттенков (True Color) 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 32
  • 32. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений  В отличии от растровой графики, в векторной графике изображения строятся с помощью математических описаний объектов (геометрических фигур пли линий, кроме того оно обычно многослойно).  Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (математических уравнения линий, дуг, окружностей и т. д.) и располагается в своем собственном слое. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 33
  • 33.  В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур.  Основные графические примитивы: ◦ Точка (задается двумя числами (х, у)) ◦ Прямая линия (описывается уравнением y=kx+b) ◦ Отрезок прямой (координаты начала и конца отрезка) ◦ Кривая второго порядка (x2 +a1y2 +a2xy+a3x+a4y+a5=0) ◦ Кривая третьего порядка ◦ Кривые Безье 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 34
  • 34. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 35 Пример использования векторных примитивов Все объекты имеют атрибуты (свойства). К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т. п.). Объекты могут группироваться в слои с общими характеристиками. Количество цветов, в отличии от растровой графики, на размер файла практически не влияет. Файлы векторной графики способны содержать растровые изображения в качестве одного из типов объектов.
  • 35. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 36 Векторная графика позволяет редактировать отдельные части рисунка, не оказывая влияния на остальные (в растровых изображениях пришлось бы редактировать каждый пиксел). Векторные изображения, не содержащие растровых объектов, занимают в памяти компьютера относительно небольшое место (в 10 - 1000 раз меньше, чем его растровый аналог).
  • 36. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений Векторные изображения позволяют описывать трехмерные (объемные) фигуры 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 37
  • 38. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений  Достоинства растровой графики:  Универсальность. С ее помощью можно закодировать любое изображение и штриховое и полутоновое  " Растровые изображения выглядят вполне реалистично. Это связано со свойствами человеческого глаза: он приспособлен для восприятия реального мира как огромного набора дискретных элементов, образующих предметы.  " Легко управлять выводом изображения на устройства представляющие изображения в виде совокупности точек принтеры, фотонаборные автоматы.  Недостатки растровой графики:  " Большой объем памяти, требуемый для хранения изображения хорошего качества.  "Трудности редактирования изображений.Так как сами изображения занимают много памяти компьютера, то, очевидно, и для их редактирования потребуется так же много памяти. Кроме того, применение фильтров специальных эффектов к таким изображениям может занять от нескольких минут до часа в зависимости от используемого оборудования. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 39
  • 39. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 40 Объекты векторного изображения, в отличии от растровой графики, могут изменять свои размеры без потери качества (при увеличении растрового изображения увеличивается зернистость).
  • 40. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений Достоинства векторной графики:  Она использует все преимущества разрешающей способности любого устройства вывода, что позволяет изменять размеры векторного рисунка без потерь его качества. Векторные команды просто сообщают устройству вывода, что необходимо нарисовать объект заданного размера, используя столько точек, сколько возможно. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 41 Печать окружности на принтерах с различным разрешением: а векторная, б растровая.
  • 41. Недостатки векторной графики: Рисунки часто выглядят достаточно искусственно, так как основным компонентом векторного рисунка является прямая линия, а она в природе встречается достаточно редко. Возможны проблемы при печати, как правило, сложных рисунков на отдельных типах принтеров из-за того что не все команды могут ими правильно интерпретироваться. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 42
  • 42. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений  Version 300  Charset "WindowsCyrillic"  Delimiter ","  CoordSys Earth Projection 1, 0  Columns 1  поля Char(10)  Data  Region 1  6  39.029901 51.114601  39.029886 51.114554  39.029961 51.114527  39.03036 51.11431  39.033909 51.112537  Pen (2,2,0)  Brush (53,8245248)  Center 39.038972 51.115592 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 43 OziExplorer Track Point File Version 2.1 WGS 84 Altitude is in Feet Reserved 3 0,1,0,Track 0001,1,10,0, 53373 3572 51.114601,39.029901,1,0,,, 51.114554,39.029886,0,0,,, 51.114527,39.029961,0,0,,, 51.11431,39.03036,0,0,,, 51.112537,39.033909,0,0,,, 51.111805,39.035381,0,0,,, 51.111778,39.035543,0,0,,, 51.111778,39.035723,0,0,,, 51.11179,39.035932,0,0,,, 51.112336,39.038805,0,0,,, 51.112598,39.040064,0,0,,, Примеры описания векторных изображений
  • 43. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений  Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 44
  • 44. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений Форматы графических файловФорматы графических файлов  Windows BitMap (.BMP) формат файлов растровых рисунков, разработанный Microsoft. Главным достоинством является его простота и, как следствие, поддержка всеми без исключения программами, работающими с графикой. Хранит информацию о каждой точке без использования алгоритмов сжатия.  Graphics Interchange Format (.GIF) формат файлов разработанный CompuServe Inc.Чаще всего применяется для размещения рисунков в Интернете. К достоинствам формата можно отнести возможность создания рисунков с прозрачным фоном (transparency) и анимацией. Предусмотрен метод сжатия без потерь LZW.  Portable Network Graphics (.PNG) использует метод сжатия без потерь LZW, позволяющий достичь высокой степени сжатия (не хуже GIF). Примерно в 2 раза компактнее ВМР. Имеет возможность чересстрочного вывода для быстрой черновой прорисовки изображения. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 45
  • 45. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений  Joint Photographic Experts Group JPEG (.JPG) позволяет добиться наивысшей степени сжатия и минимальный размер выходного файла. Использует сжатие с потерей информации и предназначен для хранения, в основном, фотографических изображений с большим количеством оттенков и цветовых переходов. Не подходит для хранения однотонных и штриховых изображений.  Сжатие и соответственно потеря качества происходит при каждом сохранении изображения, поэтому рекомендуется использовать как формат хранения.  Используется в большинстве цифровых мультимедийных устройствах. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 46
  • 46. 6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 47 TIFF (.TIF) позволяет сохранять изображения любой глубины цвета с использованием как модели RGB, так и CMYK. Поддерживается несколько алгоритмов сжатия, как с потерей, так и без потери качества.
  • 48. 7.Кодирование звука7.Кодирование звука 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 49  Метод таблично- волнового (Wave-Table) синтеза  Метод FM (Frequency Modulation)
  • 50. 7.Кодирование звука7.Кодирование звука Форматы звуковых файлов  WAVE (.wav) - наиболее широко распространенный звуковой формат, но не обеспечивает достаточно хорошего сжатия  MPEG-3 (.mp3) Используя для оцифровки музыкальных записей. При кодировании применяется психоакустическая компрессия, при которой из мелодии удаляются звуки, плохо воспринимаемые человеческим ухом.  WMA (Windows Media Audio) был создан компанией Microsoft как альтернатива формату МРЗ. С точки зрения качества звучания формат WMA практически идентичен формату МРЗ, в чем-то превосходя, в чем- то уступая ему.WMA8 с битрейтом 128 кбит/с уступает по качеству не только CD, но и МРЗ. Но на низких битрейтах он превосходит своего соперника. RealAudio (.ra, .ram) - формат, разработанный для воспроизведения звука в Internet в реальном времени. Получающееся качество в лучшем случае соответствует посредственной аудиокассете  MIDI (.mid) - цифровой интерфейс музыкальных инструментов (Musical Instrument Digital Interface). Интерфейс MIDI представляет собой протокол передачи музыкальных нот и мелодий. MIDI-файлы занимают меньший объём (единица звукового звучания в секунду), чем эквивалентные файлы оцифрованного звука 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 51
  • 51. 8.Кодирование видеоинформации8.Кодирование видеоинформации  Аналоговое видео является самым ранним методом передачи видеосигнала. Композитное аналоговое видео комбинирует все видео компоненты (яркость, цвет, синхронизацию и т.д.) в один сигнал. Из-за объединения этих элементов в одном сигнале качество композитного видео далеко от совершенства.  Цифровое видео - изображение или серия изображений, информация в которых хранится в цифровом виде. Оно использует цифровые сигналы и стандарты, отличные от международных стандартов для телевещания и вывода изображений на экран, используемых в аналоговом видео. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 52
  • 52. 8.Кодирование видеоинформации8.Кодирование видеоинформации Форматы сохранения видеоинформации  Digital Video (.DV) - формат, разработанный для цифровых видеокамер и видеомагнитофонов. Сигнал компонентный, метод сжатия MJPEG с коэффициентом 5:1.  CD AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео) - позволяет одновременно хранить изображение и звук. При записи в этом формате используются несколько различных форматов сжатия (компрессии) видеоизображения: Microsoft Video 1 (8- и 16-битный цвет), Motion JPEG, Microsoft RLE (8-битный цвет), Indeo и т.д.  Windows Media Video — название системы видео кодирования, разработанной компанией Microsoft для хранения и трансляции видеоинформации в форматах Microsoft. Использует расширение имени файла .wmv. Входит в мультимедийный пакет Windows Media.  MPEG (Motion JPEG)(.mpg, .mpeg, .dat) - формат для записи и воспроизведения видео разработанный группой экспертов по движущимся изображениям (MPEG - Moving Picture Expert Group). Имеет собственный алгоритм компрессии, основанный на кодировании изменений ключевых кадров. Среди производных форматов известен MPEG-2 и MPEG-4.  Quick Time Movie (.qt, .mov) - наиболее распространенный формат для записи и воспроизведения потокового видео, разработанный фирмой Adobe в рамках технологии Quick Time. Поддерживает несколько различных форматов сжатия видео, в том числе MPEG и Indeo, а также свой собственный метод компрессии. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 53
  • 53. 01.04.16 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 54

Editor's Notes

  1. КОД [code] - Набор символов, которому приписан некоторый смысл и который используется для кодирования. Код является знаковой системой, которая содержит конечное число символов: буквы алфавита, цифры, знаки препинания, знаки математических операций и т. д. Кодирование [coding, encoding]это процесс преобразования знаков одной знаковой системы в знаки другой знаковой системы, для использования, хранения, передачи или обработки. Разновидностью кодирования является шифрование. ШИФР [cipher] - код, значение и правила использования которого известно ограниченному кругу лиц. Шифр предназначен для защиты информации и других объектов от несанкционированного доступа.  
  2. Необходимость кодирования информации, возникла задолго до появления компьютеров. Грандиозные достижения человечества – речь, азбука и цифры - есть не что иное, как система кодирования мыслей, речевых звуков и числовой информации.
  3. Одна и та же информация может быть представлена в разных формах (звук, текст, число, рисунок, электромагнитный сигнал) и нести разную смысловую нагрузку. Например, местоположение объекта можно описать словами, нанести на карту, отметить на местности, а набор цифр 251299 может обозначать: массу объекта; длину объекта; расстояние между объектами; номер телефона; запись даты 25 декабря 1999 года.
  4. Информация передается от источника к приемнику в виде сигналов (знаков), которые могут иметь разную физическую природу: Источник информации - Сигналы (знаки) Учитель, объясняющий урок - Звуковой Светофор - Световой Останкинская телебашня - Радиоволны Сурдоперевод - Жесты, мимика Для представления информации могут использоваться разные коды и, соответственно, надо знать определенные правила - законы записи этих кодов, т.е. уметь кодировать Информация - Код (знаки) Запись в тетради - Символы Музыка - Нотные знаки Записи для слепых - Шрифт Брайля Правила дорожного движения - Дорожные знаки
  5. Язык, как способ представления информации Представление информации может осуществляться с помощью языков, которые являются знаковыми системами. Язык — это знаковая система представления информации. Общение на языках — это процесс передачи информации в знаковой форме. Каждый язык имеет свой алфавит. Например, русские буквы, математические символы, ноты. Алфавит –это конечный набор знаков (символов), из которых конструируются сообщения. Самым простейшим алфавитом, достаточным для записи (представления) информации, является алфавит из двух символов, например точка /тире (в азбуке Морзе), за/против (голосование), горит/ не горит (лампочка лифта) и т.д. Можно привести примеры разных способов знакового обмена информацией, заменяющих речь. Например, глухонемые люди речь заменяют жестикуляцией. Жесты дирижера передают информацию музыкантам. Судья на спортивной площадке пользуется определенным языком, жестов, понятным игрокам. Однако запахи, вкусовые и осязательные ощущения не могут быть переданы с помощью знаков. Безусловно, они несут информацию, поскольку мы их запоминаем, узнаем. Такую информацию будем называть образной информацией. К образной относится также информация, воспринимаемая зрением и слухом: шум ветра, пение птиц, картины природы, живопись. В живых организмах информация передается и хранится с помощью объектов различной физической природы (состояние нейрона, нуклеотиды в молекуле ДНК), которые могут рассматриваться как знаки биологических алфавитов. Информация, воспринимаемая человеком в речевой или письменной форме, называется символьной, или знаковой информацией. В письменном тексте содержатся буквы, знаки препинания, цифры и другие символы. Устная речь тоже складывается из знаков. Только эти знаки не письменные, а звуковые — фонемы. Из фонем складываются слова, из слов — фразы. Между письменными знаками и звуками есть прямая связь. Сначала появилась речь, а потом — письменность. Письменность для того и нужна, чтобы зафиксировать на бумаге человеческую речь. Отдельные буквы или сочетания букв обозначают звуки речи, а знаки препинания — паузы, интонацию. Человеческая речь и письменность тесно связаны с понятием языка. Языки делятся на естественные (разговорные) и искусственные (формальные). Естественные языки носят национальный характер. В естественных языках грамматика и синтаксис формируются с помощью большого количества правил, из которых существуют исключения, т.к. правила складывались исторически. Основное отличие формальных языков от естественных состоит в наличии строгих правил грамматики и синтаксиса. У каждого народа свой национальный разговорный язык. Кроме разговорных (естественных) языков существуют формальные языки. Как правило, это языки какой-нибудь профессии или области знаний. Например, математическую символику можно назвать формальным языком математики; нотная грамота — формальный язык музыки.
  6. Этапы кодирования информации 1. Определение объема информации, подлежащих кодированию. На этом этапе определяются объекты, подлежащие кодированию. Ими могут быть звуки, цвета, события и т. д. Затем по каждой номенклатуре устанавливается полный список всех позиций, подлежащих кодированию. 2. Классификация и систематизация информации по определенным классификационным признакам. (выделение признаков классификации; определение необходимой и достаточной глубины классификации; упорядоченное расположение объектов классификации и их группировок). 3. Выбор системы кодирования и разработка кодовых обозначений. На основании системы классификации определяют правила обозначения объектов в соответствии с выбранной системой кодирования. Выбор системы кодирования в основном зависит от количества классификационных признаков и разработанной системы классификации и структуры ее построения. 4. Кодирование. Осуществляется непосредственное присвоение объектам кодовых обозначений, т.е. выполняется процесс кодирования — присвоение условных обозначений различным объектам.
  7. Системы счисления Совокупность приемов наименования и записи чисел с помощью цифр называют системой счисления Системы счисления, которые существовали раньше и которые используются в наше время, можно разделить на непозиционные и позиционные. Знаки, используемые при записи чисел, называются цифрами. В непозиционных системах счисления от положения цифры в записи числа не зависит величина, которую она обозначает.
  8. Примером непозиционной системы счисления является римская система, в которой в качестве цифр используются латинские буквы: I-V-X-L-C-D-M 1-5-10-50-100-500-1000 Например, VI = 5 + 1 = 6, а IX = 10 - 1 = 9.
  9. В позиционных системах счисления величина, обозначаемая цифрой в записи числа, зависит от ее позиции. Количество используемых цифр называется основанием системы счисления. Место каждой цифры в числе называется позицией. Первая известная нам система, основанная на позиционном принципе - шестидесятeричная вавилонская. Цифры в ней были двух видов, одним из которых обозначались единицы, другим - десятки. Следы вавилонской системы сохранились до наших дней в способах измерения и записи величин углов и промежутков времени. Однако наибольшую ценность для нас имеет индо-арабская десятичная система. Индийцы первыми использовали ноль для указания позиционной значимости величины в строке цифр. Эта система получила название десятичной, так как в ней десять цифр. Основание системы счисления, в которой записано число, обычно обозначается нижним индексом. Например, 5557 - число, записанное в семеричной системе счисления. Если число записано в десятичной системе, то основание, как правило, не указывается. Основание системы - это тоже число, и его мы будем указывать в обычной десятичной системе. Вообще, число x может быть представлено в системе с основанием p, как x=an*pn+an-1*pn-1+ a1*p1+a0*p0, где an...a0 - цифры в представлении данного числа. Так, например, 103510=1*103+0*102+3*101+5*100; 10102 = 1*23+0*22+1*21+0*20 = 10.
  10. Двоичный (цифровой) код [binary number code] — код, основанный на двоичной системе счисления [binary number system], использующей для представления буквенно-цифровых и других символов наборы комбинаций цифр 1 и 0. Является основой всех используемых в цифровых ЭВМ кодов (например: ASCII, шрифтов Windows и др.). В двоичной системе счисления всего две цифры, называемые двоичными (binary digits). Сокращение этого наименования привело к появлению термина bit (бит), ставшего названием разряда двоичного числа. Веса разрядов в двоичной системе изменяются по степеням двойки. Поскольку вес каждого разряда умножается либо на 0, либо на 1, то в результате значение числа определяется как сумма соответствующих значений степеней двойки. Если какой-либо разряд двоичного числа равен 1, то он называется значащим разрядом. Запись числа в двоичном виде намного длиннее записи в десятичной системе счисления.
  11. Двоичная система счисления Как было сказано ранее, обработка информации может осуществляется как человеком так и техническим устройством. Но чтобы техническое устройство могло обрабатывать информацию она должна быть представлена (закодирована) в понятном для нее виде. Людям привычней десятичная система, потому, что они с древних времен считали по пальцам, но для представления информации в вычислительной технике преимущественное распространение получило двоичное кодирование. Все виды информации (числовая, текстовая, графическая, звуковая и видео) кодируются на машинном языке, в виде логической последовательности нулей и единиц: Виды информации - Двоичный код Числовая, Текстовая, Графическая, Звуковая, Видео
  12. В ЭВМ используют двоичную систему потому, что она имеет ряд преимуществ: для ее реализации используются технические элементы с двумя возможными состояниями (есть ток - нет тока, намагничен – ненамагничен, отражающий свет островок / не отражающая свет впадина); представление информации посредством только двух состояний надежно и помехоустойчиво; возможно применение аппарата булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации; двоичная арифметика проще десятичной (двоичные таблицы сложения и умножения предельно просты).
  13. Арифметические действия, выполняемые в двоичной системе, подчиняются тем же правилам, что и в десятичной системе. Только в двоичной системе перенос единиц в старший разряд возникает чаще, чем в десятичной. Вот как выглядит таблица сложения в двоичной системе: 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0 (перенос в старший разряд) Таблица умножения для двоичных чисел еще проще: 0 * 0 = 0 , 0 * 1 = 0 , 1 * 0 = 0 , 1 * 1 = 1 Рассмотрим подробнее, как происходит процесс умножения двоичных чисел. Пусть надо умножить число 1101 на 101 (оба числа в двоичной системе счисления). Машина делает это следующим образом: она берет число 1101 и, если первый элемент второго множителя равен 1, то она заносит его в сумму. Затем сдвигает число 1101 влево на одну позицию, получая тем самым 11010, и если, второй элемент второго множителя равен единице, то тоже заносит его в сумму. Если элемент второго множителя равен нулю, то сумма не изменяется. Двоичное деление основано на методе, знакомом вам по десятичному делению, т.е. сводится к выполнению операций умножения и вычитания. Выполнение основной процедуры - выбор числа, кратного делителю и предназначенного для уменьшения делимого, здесь проще, так как таким числом могут быть только либо 0, либо сам делитель.
  14. 8-ная и 16-ная системы счисления Наибольший интерес при работе на ЭВМ представляют системы счисления с основаниями 2, 8 и 16. Часто в информатике используют шестнадцатеричную систему, так как запись чисел в ней значительно короче записи чисел в двоичной системе. В восьмеричной (octal) системе счисления используются восемь различных цифр 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Основание системы - 8. При записи отрицательных чисел перед последовательностью цифр ставят знак минус. В шестнадцатеричной (hexadecimal) системе счисления применяется десять различных цифр и шесть первых букв латинского алфавита. При записи отрицательных чисел слева от последовательности цифр ставят знак минус. Для того чтобы при написании компьютерных программ отличить числа, записанные в шестнадцатеричной системе, от других, перед числом ставят 0x. То есть 0x11 и 11 - это разные числа. В других случаях можно указать основание системы счисления нижним индексом.
  15. Кодирование целых и действительных чисел Кодирование целых чисел производиться через их представление в двоичной системе счисления: именно в этом виде они и помещаются в ячейке. Один бит отводиться при этом для представления знака числа (нулем кодируется знак &amp;quot;плюс&amp;quot;, единицей - &amp;quot;минус&amp;quot;). Для кодирования действительных чисел существует специальный формат чисел с плавающей запятой. Число при этом представляется в виде: где M - мантисса, p - порядок числа N, q - основание системы счисления. Если при этом мантисса M удовлетворяет условию то число N называют нормализованным. Мантисса и порядок числа при записи его в ячейке памяти представляются определенными группами битов. Два разряда отводятся под знаки мантиссы (числа) и порядка. Существуют два основных формата представления чисел в памяти компьютера. Один из них используется для кодирования целых чисел, второй (так называемое представление числа в формате с плавающей точкой) используется для задания некоторого подмножества действительных чисел.  Множество целых чисел, представимых в памяти ЭВМ, ограничено. Диапазон значений зависит от размера области памяти, используемой для размещения чисел. В k-разрядной ячейке может храниться 2k различных значений целых чисел. 
  16. Чтобы получить внутреннее представление целого положительного числа N, хранящегося в k- разрядном машинном слове, необходимо: 1) перевести число N в двоичную систему счисления; 2) полученный результат дополнить слева незначащими нулями до k разрядов. Пример Получить внутреннее представление целого числа 1607 в 2-х байтовой ячейке. Переведем число в двоичную систему: 160710 = 110010001112. Внутреннее представление этого числа в ячейке будет следующим: 0000 0110 0100 0111. Для записи внутреннего представления целого отрицательного числа (-N) необходимо: 1) получить внутреннее представление положительного числа N; 2) обратный код этого числа заменой 0 на 1 и 1 на 0; 3) полученному числу прибавить 1. Пример Получим внутреннее представление целого отрицательного числа -1607. Воспользуемся результатом предыдущего примера и запишем внутреннее представление положительного числа 1607: 0000 0110 0100 0111. Инвертированием получим обратный код: 1111 1001 1011 1000. Добавим единицу: 1111 1001 1011 1001 -- это и есть внутреннее двоичное представление числа -1607. Формат с плавающей точкой использует представление вещественного числа R в виде произведения мантиссы m на основание системы счисления n в некоторой целой степени p, которую называют порядком: R = m * n Р. Представление числа в форме с плавающей точкой неоднозначно. Например, справедливы следующие равенства: 12.345 = 0.0012345 x 104 = 1234.5 x 10-2 = 0.12345 x 102 Чаще всего в ЭВМ используют нормализованное представление числа в форме с плавающей точкой. Мантисса в таком представлении должна удовлетворять условию: 0.1p &amp;lt;= m &amp;lt; 1p. Иначе говоря, мантисса меньше 1 и первая значащая цифра - не ноль (p - основание системы счисления). В памяти компьютера мантисса представляется как целое число, содержащее только значащие цифры (0 целых и запятая не хранятся), так для числа 12.345 в ячейке памяти, отведенной для хранения мантиссы, будет сохранено число 12345. Для однозначного восстановления исходного числа остается сохранить только его порядок, в данном примере - это 2.
  17. Кодирование команд Все команды и все данные в компьютере представлены комбинациями битов. В зависимости от типа команды, компьютер может воспринимать ту или иную комбинацию битов (представленную одним, несколькими байтами или даже частью байта) и как знак (буква, запятая и т. д.), и как число, и как некое условное обозначение, и как другую команду. Программа управления помещается наряду с данными в оперативной памяти компьютера и управляет его работой. Команды ее кодируются последовательностью из нулей и единиц их принято называть машинными командами. Машинная команда содержит в себе следующую информацию: какую операцию выполнить; где находятся операнды; куда поместить результат операции; какую команду выполнять следующей. Для каждого процессора машинная команда имеет стандартный формат и строго фиксированную длину. Команда состоит из кода операции и адресной части. Код операции определяет действие, которое должен выполнить процессор; адресная часть содержит адреса величин, над которыми должна быть произведена эта операция. В зависимости от структуры адресной части команды, процессоры могут быть многоадресными. Рассмотрим пример трехадресной команды: КОП (код операции) - А1 (адрес первого аргумента)-А2 (адрес второго аргумента)-А3 (адрес результата) 00000001-01000100-01001000-01001100 EXE-файл В компьютере команды предназначенные для управления им и выполнения определенных действий записываются в специальные файлы с расширением EXE (Executable file), чтобы не путать их с файлами данных. Заголовок EXE-файла содержит адреса требуемые программой для размещения команд в памяти.
  18. Кодирование текста Начиная с конца 60-х годов, компьютеры все больше стали использоваться для обработки текстовой информации и в настоящее время большая часть персональных компьютеров (и наибольшее время) занято обработкой именно текстовой информации. На первом этапе кодирования текстовой информации необходимо определить ее объем. Т.к. текст представлен алфавитом, то необходимо определить количество кодируемых символов. Символы Количество символов Английский язык (буквы строчные и заглавные) 26+26 Цифры от 0 до 9 10 Знаки (препинания, различные скобки, и т.д.) 27 Итого: 89 Русский язык (буквы строчные и заглавные) 33+33 Всего 155 Для кодирования символов одного языка (например русского или английского) достаточно 7 бит (128). Для кодирования двух языков – национального и английского (международного) достаточно 8 бит (256 символов), при этом еще и останутся свободные коды. Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код является порядковым номером символа в двоичной системе счисления. Один символ алфавита занимает 1 байт памяти ЭВМ. Таким образом, человек различает символы по их начертанию, а компьютер - по их коду.
  19. Присвоение символу конкретного кода - это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице. Существует несколько различных стандартов, но основным стал стандарт ASCII (American Standart Code for Information Interchange), разработанный в США в Национальном институте ANSI (American National Standarts Institute). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования - базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255. Первые 33 кода (с 0 до 32) соответствуют не символам, а операциям (перевод строки, ввод пробела и т. д.). Коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания. Коды с 128 по 255 служат для расширения таблицы, это буквы из разных европейских языков, палочки и крестики псевдографики, обозначения валют. В национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют различные символы. Символы псевдографики используются, для оформления в тексте различных рамок или таблиц. Например, латинская заглавная буква &amp;quot;А&amp;quot;— 1000001 (№65), буква &amp;quot;s&amp;quot; — кодируется байтом 01110011 (№115), знак &amp;quot;плюс&amp;quot; — байтом 00101011 (№43). В языках использующих кириллический алфавит, в том числе русском, символы размещаются во второй половине таблицы ASCII. Байтами в диапазоне 128—255 в этих расширенных таблицах кодировались, как правило, всевозможные символы не первой необходимости —
  20. Отсутствие согласованных стандартов привело к появлению различных кодовых таблиц для кодирования русскоязычных текстов: альтернативная кодовая таблица CP-866 международный стандарт ISO 8859 кодовая таблица фирмы Microsoft CP-1251 (кодировка Windows) кодовая таблица, применяемая в ОС Unix  KOI 8-r Эти таблицы отличаются порядком размещения символов алфавита в кодовой таблице. Поэтому тексты, созданные в одной кодировке, могут не правильно отображаться в другой. Текст закодирован с использованием кодовой таблицы Кириллица-Windows, а раскодирован: Кириллица-Windows, КОИ-8 и Кириллица-DOS
  21. UNICODE — 16-разрядная система кодирования (65536 символов), совместимая с системой ASCII, которая охватывает символы всех языков (включая языки, использующие иероглифы, например, китайский и японский) KOI8-R [КОИ — Код Обмена Информацией] — 8-разрядный код, ориентированный на обмен сообщениями в Интернет, написанными кириллицей (на русском языке). Его организация обеспечивает смещение русских букв относительно латинских на 128 (см. выше &amp;quot;ASCII&amp;quot;). В случае &amp;quot;срезания&amp;quot; восьмого бита при прохождении сообщений по сети, исходный русский текст транслитерируется латинским.
  22. Для вывода рисунков на алфавитно-цифровых печатающих устройствах использовались символы псевдографики.
  23. Кодирование графических изображений Виды компьютерной графики Под компьютерной (машинной) графикой понимается совокупность методов и приемов преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление. Под графическим представлением понимается изображение либо комплекс изображений (чертеж). Изображения могут быть: Штриховые или полутоновые черно-белые или цветные. Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
  24. Растровая графика Растровая графика является универсальным способом кодирования изображений как полутоновых так и штриховых. Ее применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели сканируют иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. Растровая графика - способ кодирования изображения, при котором оно представляется в виде матрицы элементов (bitmap). Элементы матрицы называются пиксель (pixels) - сокращение от picture elements, что в переводе означает &amp;quot;элемент изображения&amp;quot;. Размер растровой картинки задается как Х пикселов по ширине и Y пикселов по высоте, а цветность количеством бит отводимых на один элемент. Растровое изображение, как детская мозаика, составляется из цветных квадратиков одинакового размера. Пикселы запоминаются один за другим, как один большой блок данных. Компьютер не запоминает позиции каждого пиксела, а воссоздает матрицу по заданным размерам, и заполняет ее пиксел за пикселом. Растровые изображения требуют для хранения большого объема памяти.
  25. Рассмотрим кодирование на примере простого черно-белого изображения. Для черно-белого изображения (без полутонов) пиксел может принимать только два значения: белый и черный (светится - не светится), и для его кодирования достаточно одного бита памяти: 1 - белый, 0 - черный. Это самый простой способ сохранения данных растрового изображения, но не самый эффективный с точки зрения затрат компьютерного времени и памяти.
  26. Более эффективный способ состоит в том, чтобы сохранять не каждый пиксел, а только их количество в каждой строке. Этот метод сжимает данные, которые использует растровое изображение, чтобы они заняли меньше места в памяти компьютера
  27. При кодировании цветных рисунков используется свойство трехкомпонентного представления цвета. Так как цвет может получиться как в процессе излучения, так и в процессе отражения, то в компьютерной графике существуют два метода его описания: системы аддитивных и субтрактивных цветов. Аддитивный цвет получается при соединении лучей света разных цветов. В этой системе отсутствие всех цветов дает черный цвет, а присутствие всех цветов белый. Система аддитивных цветов работает с излучаемым светом, например от монитора компьютера. При этом способе кодирования любой цвет представляется в виде комбинации трех цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue), взятых с разной интенсивностью. Смешивая их в разных пропорциях можно получить любой цвет. Интенсивность каждого из трех цветов - это один байт (т. е. число в диапазоне от 0 до 255), который хорошо представляется двумя 16- ричными цифрами (числом от 00 до FF). В системе субтрактивных цветов происходит обратный процесс: цвет получается, вычитая другие цвета из общего луча света. В такой системе белый цвет соответствует отсутствию всех цветов, тогда как их наличие дает черный цвет. Система субтрактивных цветов соответствует рисованию красками на бумажном листе и используется при работе с отраженным цветом, т. е. для подготовки печатных. В системе субтрактивных цветов основными являются голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый цвета (Yellow) (CMY) противоположны красному, зеленому и синему. Смешивая эти цвета на белой бумаге должны получить черный цвет. Чтобы исправить возникшую неточность для представления черного цвета принтеры добавляют немного черной краски. Системы цветов, основанные на таком процессе четырехцветной печати, принято обозначать аббревиатурой CMYK.
  28. Глубина цвета Кроме размера изображения, важной является информация о количестве цветов, закодированных в файле. Цвет каждого пиксела кодируется определенным числом бит (bit). В зависимости от того, сколько бит отведено для цвета каждого пиксела, возможно кодирование различного числа цветов. Если для кодировки отвести лишь один бит, то каждый пиксел может быть либо белым (значение 1), либо черным (значение 0). Такое изображение называют монохромным (monochrome). Далее, если для кодировки отвести четыре бита, то можно закодировать 16 различных цветов. Если отвести 8 бит - то 256 различных цветов, 16 бит - 65 536 различных цветов (так называемый High Color). И, наконец, если отвести 24 бита, то потенциально рисунок может содержать 16 777 216 различных цветов и оттенков - вполне достаточно даже для самого взыскательного пользователя! В последнем случае кодировка называется 24-bit True Color. Следует обратить внимание на слово &amp;quot;потенциально&amp;quot;: даже если в файле и отводится 24 бита на каждый пиксел, это еще не означает, что вы действительно сможете насладиться такой богатой палитрой - ведь технические возможности мониторов ограничены. Объем растрового изображения определяется умножением количества точек на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Наибольшее влияние на количество памяти, занимаемой растровым изображением, оказывают три фактора: размер изображения (коэффициент прямоугольности); битовая глубина изображения; формат файла, используемый для хранения изображения. Очевидно, что, чем больше размер и битовая глубина изображения, тем больше размер файла. Размер файла растровой графики сильно зависит от формата, выбранного для хранения изображения (может отличаться в несколько раз). Некоторые компьютерные файлы обладают собственными схемами сжатия, сильно уменьшающими их размер, другие даже содержат дополнительные данные краткого описания изображения для его предварительного просмотра. Причем существуют алгоритмы сжатия с потерей информации, за счет ее генерализации (усреднения).
  29. Векторная графика Векторные изображения - способ сохранения изображения, при котором изображение сохраняется в виде геометрического описания объектов, составляющих рисунок. Этот формат предназначен для хранения штриховых изображений. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (математических уравнения линий, дуг, окружностей и т. д.) и располагается в своем собственном слое. Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов. Для каждой линии указывается ее тип (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет. Информация о векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами. Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще. Существуют примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило, поскольку художественная подготовка иллюстраций средствами векторной графики чрезвычайно сложна.
  30. В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур. Простейшим объектом векторной графики является линия. Поэтому в основе векторной графики лежит прежде всего математическое представление линии. Рассмотрим несколько видов линий, но начнем с точки.   Точка Точка на плоскости задается двумя числами (х, у), определяющими ее положение относительно начала координат Прямая линия Из курса алгебры известно, что для задания прямой линии достаточно двух параметров. Обычно график прямой линии описывается уравнением y=kx+b. Зная параметры k и b, всегда можно нарисовать бесконечную прямую линию в известной системе координат. Отрезок прямой Для задания отрезка прямой надо знать еще пару параметров, например координаты х1 и х2 начала и конца отрезка, поэтому да описания отрезка прямой линии необходимы четыре параметра Кривая второго порядка К кривым второго порядка относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности и другие линии, уравнения которых не содержат степеней выше второй. Прямые линии - это частный случай кривых второго порядка. Отличаются кривые второго порядка тем, что не имеют точек перегиба. Самая общая формула кривой второго порядка может выглядеть, например, так: x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5=0 . Кривая третьего порядка Отличительная особенность этих более сложных кривых состоит в том, что они могут иметь точку перегиба. Известный график функции у=х3 имеет перегиб, который происходит в начале координат. Кривые третьего порядка хорошо соответствуют тем линиям, которые мы наблюдаем в живой природе, например линиям изгиба человеческого тела, поэтому в качестве основных объектов векторной графики используют именно такие линии. Все прямые и кривые второго порядка (например, окружности или эллипсы) являются частными случаями кривых третьего порядка. В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так: xз+a1yз+a2x2y+a3xy2+a4x2+a5y2+a6xy+a7x+a8y+a9=0. Видно, что для записи кривой третьего порядка достаточно девяти параметров. Для задания отрезка кривой третьего порядка, надо иметь на два параметра больше Кривые Безье Отрезки кривых Безье - это частный случай отрезков кривых третьего порядка. Они описываются не одиннадцатью параметрами, как произвольные отрезки кривых третьего порядка, а лишь восемью, и потому работать с ними удобнее
  31. Чтобы нарисовать более сложный рисунок, применяют несколько простых фигур. Любое изображение в векторном формате состоит из множества составляющих частей, которые можно редактировать независимо друг от друга. Эти части называются объектами. Так как с помощью комбинации нескольких объектов можно создавать новый объект, объекты могут иметь достаточно сложный вид. Ключевым моментом векторной графики является то, что она использует комбинацию компьютерных команд и математических формул для описания объектов. Векторную графику называют объектно-ориентированной или чертежной графикой. Простые объекты двумерной графики дуги, линии, эллипсы, окружности, трехмерной графики сферы, кубы и т.п. называются примитивами и используются для создания более сложных объектов. В векторной графике изображения создаются путем комбинации различных объектов, так объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как двенадцать связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников (рис.3). Все объекты имеют атрибуты (свойства). К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т. п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой. Объекты, векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но не надо забывать и о том, что на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер. Файлы векторной графики способны содержать растровые изображения в качестве одного из типов объектов. Это возможно, поскольку растровый рисунок просто набор инструкций для компьютера, которые, например, можно интерпретировать так: начиная с точки X поставить точку цветом Y, затем рядом поставить точку цветом Z и т.д. Файлы векторной графики могут содержать несколько различных элементов: наборы векторных команд для создания изображения; таблицы информации о цвете рисунка; данные о шрифтах, которые могут быть использованы на рисунке и т.д. Некоторые векторные форматы очень просты и содержат несколько десятков команд, в других же форматах число возможных команд измеряется десятками и тысячами. Различные векторные форматы обладают разными цветовыми возможностями. Однако количество цветов, в отличии от растровой графики, на размер файла практически не влияет. В обычных векторных объектах, таких как окружности, квадраты и т.п., значение цвета относится ко всему объекту в целом. Цвет объекта хранится в виде части его векторного описания.
  32. Векторная графика позволяет редактировать отдельные части рисунка, не оказывая влияния на остальные (в растровых изображениях пришлось бы редактировать каждый пиксел). Важным преимуществом векторного формата является то, что размеры графических файлов векторной графики имеют значительно меньший размер, чем файлы растровой графики. Они занимают в памяти компьютера относительно небольшое место (в 10 - 1000 раз меньше, чем его растровый аналог). Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.
  33. Рисунки часто выглядят достаточно искусственно, так как основным компонентом векторного рисунка является прямая линия, а она в природе встречается достаточно редко. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась только для технических иллюстраций, чертежей.
  34. Достоинства растровой графики: Растровые изображения выглядят вполне реалистично. Это связано со свойствами человеческого глаза: он приспособлен для восприятия реального мира как огромного набора дискретных элементов, образующих предметы. Легко управлять выводом изображения на устройства представляющие изображения в виде совокупности точек: принтеры, мониторы. Недостатки растровой графики: Большой объем памяти, требуемый для хранения изображения хорошего качества. Требовательность к «мощности» компьютера. Так как обработка каждой точки больших рисунков требует значительных временных затрат. Искажения при масштабировании. При увеличении изображения, приходится увеличивать размер квадратиков, и тогда рисунок получается ступенчатым. При уменьшении приходится несколько соседних точек преобразовывать в одну или просто отбрасывать лишние точки. В результате изображение искажается, его мелкие детали становятся неразборчивыми.
  35. Объекты векторного изображения, в отличии от растровой графики, могут изменять свои размеры без потери качества (при увеличении растрового изображения увеличивается зернистость). Размеры, кривизна и местоположение для каждого объекта, хранятся в виде числовых коэффициентов. Благодаря этому появляется возможность масштабировать изображения с помощью простых математических операций, в частности, простым умножением параметров графических элементов на коэффициент масштабирования. При этом качество изображения остается без изменений. Используя векторную графику, можно не задумываться о том, готовите ли вы миниатюрную эмблему или рисуете двухметровый транспарант. Вы работаете над рисунком совершенно одинаково в обоих случаях. В любой момент вы можете преобразовать изображение в любой размер без потерь качества.
  36. Достоинства векторной графики: Она использует все преимущества разрешающей способности любого устройства вывода, что позволяет изменять размеры векторного рисунка без потерь его качества. Векторные команды просто сообщают устройству вывода, что необходимо нарисовать объект заданного размера, используя столько точек, сколько возможно. Растровый же формат, в отличии от векторного, точно определяет, сколько необходимо создать пикселов, и это количество не изменяется вместе с изменением разрешающей способности устройств вывода. Это приводит при увеличении разрешающей способности принтера либо к уменьшению размера изображения, либо для каждого пиксела используется большее количество точек. Сравнение векторного и растрового изображения окружности показано на рис.
  37. Недостатки векторной графики: Возможны проблемы при печати, как правило, сложных рисунков на отдельных типах принтеров из-за того что не все команды могут ими правильно интерпретироваться. Качество векторного изображения определяется качеством устройства вывода. Для экрана оно определяется разрешающей способностью монитора, т.е. количеством точек, из которых оно складывается. Чем больше разрешающая способность, т.е. чем больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество векторного изображения.
  38. Примеры описания векторных изображений
  39. Фрактальная графика Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах 1. Простейшим фрактальным объектом является фрактальный треугольник. Постройте обычный равносторонний треугольник со стороной а. Разделите каждую из его сторон на три отрезка. На среднем отрезке стороны постройте равносторонний треугольник со стороной, равной a/3 стороны исходного треугольника, а на других отрезках постройте равносторонние треугольники со стороной, равной а/9. С полученными треугольниками повторите те же операции. Вскоре вы увидите, что треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских структур. Так рождается фрактальная фигура. Рис. 5. Примеры фрактальных фигур 2. Процесс наследования можно продолжать до бесконечности. Взяв такой бесконечный фрактальный объект и рассмотрев его в лупу или микроскоп, можно найти в нем все новые и новые детали, повторяющие свойства исходной структуры. 3. Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы. Обычная снежинка, многократно увеличенная, оказывается фрактальным объектом. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений. Взгляните на ветку папоротникового растения, и вы увидите, что каждая дочерняя ветка во многом повторяет свойства ветки более высокого уровня. 4. В отдельных ветках деревьев чисто математическими методами можно проследить свойства всего дерева. А если ветку поставить в воду, то вскоре можно получить саженец, который со временем разовьется в полноценное дерево (это легко удается сделать с веткой тополя). 5. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.
  40. Форматы графических файлов Растровая графика хранится во множестве различных форматов. Некоторые из них сохраняют изображение как необработанные данные, а другие используют методы сжатия для уменьшения места, требуемого для сохранения изображения. Выбор наилучшего формата для сохранения файла зависит от многих причин. Рассмотрим наиболее распространенные форматы. Windows BitMap (.BMP) - формат файлов растровых рисунков, разработанный Microsoft, является основным графическим форматом Windows. Он позволяет хранить черно-белые, серые или цветные изображения с использованием цветовой модели RGB. Хотя формат позволяет применять сжатие информации, большинство программ не поддерживают эту возможность. Главным достоинством данного формата является его простота и, как следствие, поддержка всеми без исключения программами, работающими с графикой в операционной системе Windows. Основным недостатком формата является слишком большой размер файлов, особенно при использовании глубины цвета в 24 бита. Кроме того, в этом формате недоступны некоторые дополнительные возможности, предоставляемые другими форматами. Размер рисунка не ограничен. Поддерживается метод сжатия RLE (Run - length encoding) (без потерь), при котором одинаковые последовательности одних и тех же байт заменяются однократным упоминанием повторяющегося байта (или целой цепочки байтов), и числа его повторений в исходных данных. Сжатие без потерь ничего не отбрасывает из имеющейся информации, и поэтому создает файлы больших размеров, чем при других способах сжатия. Это удобный и универсальный формат для обмена данными между различными приложениями. Graphics Interchange Format (.GIF) - формат файлов растровых рисунков для обмена графическими данными, разработанный CompuServe Inc. Чаще всего применяется для размещения рисунков в Интернете. К достоинствам формата можно отнести возможность создания рисунков с прозрачным фоном (transparency). Имеется особая разновидность формата, называемая анимационным форматом GIF. В файлах этого формата хранится несколько рисунков, которые, последовательно меняя друг друга при просмотре, создают эффект анимации. Основным недостатком этого формата является слишком малая глубина цвета. Допускается использование не более 256 цветов. Фотографии в этом формате сохранять не рекомендуется, но для простых рисунков, в которых не слишком много цветов, этот формат достаточно удобен. Поддерживает 256 цветов. Максимальный размер изображения 64000 × 64000 пикселов. Предусмотрен метод сжатия без потерь LZW, который имеет превосходный коэффициент сжатия (размер изображения можно уменьшить примерно на 40%) и приемлемое быстродействие при просмотре сжатых файлов. В основном используется как формат обмена данными, однако поддерживается многими приложениями. Этот формат очень популярен в Internet. Portable Network Graphics (.PNG) - Сохраняет изображение в 1, 8 или в 24-битных цветах. Поддерживается метод сжатия LZW без потерь, позволяющий достичь высокой степени сжатия (не хуже GIF). Примерно в 2 раза компактнее ВМР. Позволяет создавать графические изображения с прозрачным фоном. Эффективен как для хранения полутоновых, так и штриховых изображений. Приобрел популярность в Internet.
  41. Joint Photographic Experts Group JPEG (.JPG) - формат растровых рисунков, разработанный C-Сube Microsystems, используемый для хранения полутоновых и полноцветных изображений, позволяющий добиться наивысшей степени сжатия и минимальный размер выходного файла. Алгоритм основан на особенностях восприятия человеческим глазом различных цветов, и достаточно громоздок с вычислительной точки зрения, так как занимает много процессорного времени. Кодирование файла происходит в несколько этапов. Во-первых, изображение условно разбивается на несколько цветовых каналов, для дальнейшего анализа. Затем, изображение разбивается на группы, размером 8х8 пикселов, для дальнейшей обработки. Затем, цвет пикселов специальным образом кодируется, исключается дублирующая и избыточная информация, причем при описании цвета большее внимание уделяется скорее яркостной, чем цветовой составляющей, так как человеческий глаз воспринимает больше изменения яркости, чем конкретного цветового тона. Полученные данные сжимаются по RLE или LZW - алгоритму, для получения еще большей компрессии. В результате, на выходе мы получаем файл, иногда в десятки раз меньший, чем его несжатый аналог. Однако, чем меньше размер выходного файла, тем ниже качество выходного изображения. Обычно, в программах, позволяющих сохранять растровые данные, возможно задание некоего компромисса между объемом выходного файла и качеством изображения. При наивысшем качестве, объем выходного файла в 3-5 раз меньше исходного. При максимальном сжатии, размер файла может уменьшился в двести пятьдесят раз! При сильном сжатии в рисунке появляются характерные ступеньки, и некоторые тона пропадают из изображения, хотя общие очертания не изменяются. Данный формат предназначен для хранения, в основном, фотографических изображений с большим количеством оттенков и цветовых переходов, и практически не подходит для хранения однотонных и штриховых изображений типа кадров из мультфильмов (сжатие будет слишком низким, или качество картинки окажется просто неприлично низким). Главным недостатком компрессии с частичной потерей качества, является то, что эти потери, выражающиеся в искажении цветового тона или появлении характерной кубической структуры в контрастных участках изображения (так называемые артефакты) возникают каждый раз при сохранении изображения, и накладываются друг на друга при многократном сохранении файла в этом формате. Поэтому специалисты рекомендуют использовать форматы с частичной потерей качества только для хранения окончательных результатов работы, а не промежуточных рабочих файлов. Именно благодаря таким мощным возможностям сжатия формат JPEG широко используется в Интернете, и не только в нем. TIFF (.TIF) - позволяет сохранять изображения любой глубины цвета с использованием как модели RGB, так и CMYK. Поддерживается несколько алгоритмов сжатия, как с потерей, так и без потери качества. Кроме того, в файлах данного формата допускается сохранение дополнительной информации, которую графические редакторы могут интерпретировать по-своему. Это преимущество формата является и его недостатком. Каждая программа может записать в файл служебную информацию, понятную только ей самой. При попытке открытия такого файла другая программа выдаст сообщение об ошибке и откажется работать с изображением. Помимо этого, не все программы правильно работают с файлами, в которых использовалась цветовая модель CMYK. Все особенности реализации формата TIFF разными программами хорошо известны профессиональным художникам, поэтому они без труда решают возникающие проблемы. А по возможностям данный формат значительно лучше остальных, поэтому он так и популярен среди профессионалов.
  42. Кодирование звука С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возможность работать со звуковой информацией. Каждый компьютер, имеющий звуковую плату, микрофон и колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить звуковую информацию. Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение. Существует два метода кодирования Метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза Метод FM (Frequency Modulation) Аудиоадаптер (звуковая плата) – специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука. В процессе записи звука аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и формирует двоичный код полученной величины. Качество звука определяется характеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и разрядностью. Частота дискретизации – это количество измерений входного сигнала за 1 секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц. 1000 измерений за 1 секунду – 1 килогерц (кГц). Для корректной оцифровки сигнала, согласно теореме Фурье, достаточно иметь частоту дискретизации вдвое превосходящей частоту максимальной гармоники сигнала. Таким образом, если мы хотим без потери качества производить цифровую запись скажем, телефонного разговора, частота сигнала которого находится в диапазоне 300..3400 Гц, нам вполне достаточно установить частоту дискретизации 8000 отсчетов/сек. Величина 8000 выбрана из соображений совместимости с различными звуковыми картами и драйверами, поскольку для некоторых из них это является наименьшим возможным значением частоты дискретизации сигнала. Чтобы записывать радиопередачи FM диапазона (12.5 килогерц), необходимо выбрать частоту дискретизации 12500*2=25000 отсчетов/сек. Полный звуковой диапазон (20 кГц) для сохранения качества нужно записывать с частотой дискретизации 44100 кГц. Характерные частоты дискретизации аудиоадаптеров: 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц и др. Разрядность определяет точность измерения входного сигнала . Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно. Если разрядность равна 8 (16) , то при измерении входного сигнала может быть получено 28= 256 (216=65536) различных значений. Очевидно, 16-разрядный аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 8-разрядный. Чем выше частота дискретизации (т. е. количество отсчетов за секунду) и чем больше разрядов отводится для каждого отсчета, тем точнее будет представлен звук. Но при этом увеличивается и размер звукового файла. Поэтому в зависимости от характера звука, требований, предъявляемых к его качеству и объему занимаемой памяти, выбирают некоторые компромиссные значения. 
  43. Для того чтобы воспроизвести закодированный таким образом звук, нужно выполнить обратное преобразование (для него служит цифро- аналоговый преобразователь - ЦАП), а затем сгладить получившийся ступенчатый сигнал.  Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера: Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти ЭВМ: Описанный способ кодирования звуковой информации достаточно универсален, он позволяет представить любой звук и преобразовывать его самыми разными способами. Но бывают случаи, когда выгодней действовать по-иному.  Человек издавна использует довольно компактный способ представления музыки - нотную запись. В ней специальными символами указывается, какой высоты звук, на каком инструменте и как сыграть. Фактически, ее можно считать алгоритмом для музыканта, записанным на особом формальном языке. В 1983 г. ведущие производители компьютеров и музыкальных синтезаторов разработали стандарт, определивший такую систему кодов. Он получил название MIDI.  Конечно, такая система кодирования позволяет записать далеко не всякий звук, она годится только для инструментальной музыки. Но есть у нее и неоспоримые преимущества: чрезвычайно компактная запись, естественность для музыканта (практически любой MIDI-редактор позволяет работать с музыкой в виде обычных нот), легкость замены инструментов, изменения темпа и тональности мелодии. 
  44. WAVE (.wav) - наиболее широко распространенный и универсальный звуковой формат. Для записи звука используются различные способы сжатия, поскольку звуковые файлы имеют большой объем. Самый простой способ сжатия - импульсно-кодовая модуляция (Pulse Code Modulation, PCM), но он не обеспечивает достаточно хорошего сжатия. MPEG-3 (.mp3) - формат звуковых файлов, один из наиболее популярных на сегодняшний день. Используя для оцифровки музыкальных записей. При кодировании применяется психоакустическая компрессия, при которой из мелодии удаляются звуки, плохо воспринимаемые человеческим ухом. Требователен к ресурсам компьютера при воспроизведении. Характеристики процессора напрямую влияют на качество звучания, - чем слабее процессор, тем больше искажения звука. WMA (Windows Media Audio) был создан компанией Microsoft как альтернатива формату МРЗ. с учетом того, что Windows установлена на большинстве компьютеров мира, разработчики рассчитывали переманить пользователей на сторону своего формата. С точки зрения качества звучания формат WMA практически идентичен формату МРЗ, в чем-то превосходя, в чем-то уступая ему. WMA8 с битрейтом 128 кбит/с уступает по качеству не только CD, но и МРЗ. Но на низких битрейтах он превосходит своего соперника.Интересной особенностью формата WMA является защита авторских прав. Если вы не отключите защиту (DRM) при кодировании, то вы не сможете воспроизвести созданный файл на любом другом компьютере. Большим плюсом является поддержка формата многими бытовыми проигрывателями, портативными устройствами, автомагнитолами и другой аудиотехникой. В последних версиях формата, начиная с Windows Media Audio 9.1, предусмотрено кодирование без потери качества (англ. lossless), многоканальное кодирование объёмного звука и кодирование голоса. MIDI (.mid) - цифровой интерфейс музыкальных инструментов (Musical Instrument Digital Interface). Этот стандарт разработан в начале 80-х годов для электронных музыкальных инструментов и компьютеров. MIDI определяет обмен данными между музыкальными и звуковыми синтезаторами разных производителей. Интерфейс MIDI представляет собой протокол передачи музыкальных нот и мелодий. MIDI-файл представляет собой последовательность команд, которыми записаны действия, например, нажатие клавиши на пианино или поворот регулятора. Эти команды, посылаемые на устройство воспроизведения MIDI-файлов, управляют звучанием, небольшое MIDI-сообщение может вызвать воспроизведение звука или последовательности звуков на музыкальном инструменте или синтезаторе, поэтому MIDI-файлы занимают меньший объём (единица звукового звучания в секунду), чем эквивалентные файлы оцифрованного звука. RealAudio (.ra, .ram) - формат, разработанный для воспроизведения звука в Internet в реальном времени. Разработан фирмой Real Networks (www.real.com). Получающееся качество в лучшем случае соответствует посредственной аудиокассете, для качественной записи музыкальных произведений использование формата mp3 более предпочтительно.
  45. Кодирование видеоинформации Аналоговое видео является самым ранним методом передачи видеосигнала. Одним из первых видеоформатов на основе аналогового метода стал композитный видеосигнал. Композитное аналоговое видео комбинирует все видео компоненты (яркость, цвет, синхронизацию и т.д.) в один сигнал. Из-за объединения этих элементов в одном сигнале качество композитного видео далеко от совершенства. В результате мы имеем неточную передачу цвета, недостаточно четкую картинку и другие факторы потери качества. Тем не менее, все аналоговые сигналы обладают одним существенным недостатком, - при копировании дубль всегда уступает по качеству оригиналу. Потеря качества при копировании видеоматериала аналогична фотокопированию - копия никогда не бывает такой же четкой и яркой, как оригинал. Недостатки, присущие аналоговому видео, привели к разработке цифрового видеоформата. В отличие от аналогового видео, качество которого падает при копировании, каждая копия цифрового видео аналогична оригиналу. Цифровое видео - изображение или серия изображений, информация в которых хранится в цифровом виде. Оно использует цифровые сигналы и стандарты, отличные от международных стандартов для телевещания и вывода изображений на экран, используемых в аналоговом видео.
  46. CD AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео) - позволяет одновременно хранить изображение и звук. Они записываются попеременно, так что после кадра идет запись звукового сопровождения к нему. Для видео деление на кадры совершенно естественно, но звук представляет собой непрерывный поток, искусственно расчленяемый на фрагменты, соответствующие кадрам. Если для записи как видео, так и звука используется устройство видеоввода, проблем обычно не возникает. Если звук пишется через звуковую карту, точная синхронизация изображения и звука отсутствует и звук может &amp;quot;уходить от изображения&amp;quot;. При записи в этом формате используются несколько различных форматов сжатия (компрессии) видеоизображения: Microsoft Video 1 (8- и 16-битный цвет), Motion JPEG, Microsoft RLE (8-битный цвет), Indeo и т.д. Quick Time Movie (.qt, .mov) - наиболее распространенный формат для записи и воспроизведения видео, разработанный фирмой Adobe в рамках технологии Quick Time. Поддерживает несколько различных форматов сжатия видео, в том числе MPEG и Indeo, а также свой собственный метод компрессии. Особенностью формата является возможность записи информации на независимые &amp;quot;дорожки&amp;quot; (видео и аудио). MPEG (Motion JPEG)(.mpg, .mpeg, .dat) - формат для записи и воспроизведения видео разработанный группой экспертов по движущимся изображениям (MPEG - Moving Picture Expert Group). Имеет собственный алгоритм компрессии. В настоящее время разработан алгоритм MPEG-4, который активно используется для записи цифрового видео. Digital Video (.DV) - формат, разработанный для цифровых видеокамер и видеомагнитофонов. Это, собственно, не формат, а спецификация, разработанная консорциумом фирм DV. Она определяет диапазон сжатия, стандарт кодирования, особенности кассет и лентопротяжного механизма и другие характеристики. Сигнал компонентный, метод сжатия MJPEG с коэффициентом 5:1.