ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ
Для удобства представления информации в компьютере все возможные виды информации переводятся в числовую форму, и эти числа хранятся в компьютере в двоичном коде.
Для кодирования информации о цвете используется таблица цветов. Количество цветов N, которое может быть закодировано при помощи i бит, вычисляется по формуле Клода Шеннона:
N=2i
где i – глубина цвета – количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения.
Палитра цветов - наборы тех цветов, которые могут принимать точки изображения.
Разрешающая способность растрового изображения определяется количеством точек по горизонтали и вертикали на единицу длины изображения (dpi – количество точек на дюйм).
Для кодирования полноцветных изображений используются цветовые модели (способ представления информации о цвете через несколько характеристик цвета). Одна из основных цветовых моделей - RGB. Она хранит информацию о цвете в виде яркости трех базовых цветов – красного (red), зеленого (green) и синего (blue), каждая из которых может принимать значения от 0 до 255. Эти три цвета «складываются» при восприятии их человеком, и он воспринимает их как некоторый оттенок цвета. Данная цветовая модель называется аддитивной, потому что яркости базовых цветов в ней складываются. Чем больше суммарная яркость, тем светлее общий оттенок цвета и наоборот.
То есть, если все три яркости равны 0, то получается черный цвет, если 255, то белый. Если все три яркости одинаковы и лежат в интервале между 0 и 255, то получается оттенок серого цвета. Если в коде цвета присутствует одна яркость из трех, получается оттенок этого цвета.
Для кодирования растровых изображений цвет каждого пикселя изображения записывается своим кодом (одинаковой длины для всех пикселей изображения). Таким образом, общий объем памяти, необходимый для хранения неупакованного растрового изображения можно вычислить, умножив количество пикселей на длину кода цвета одного пикселя. Число пикселей в растровом изображении – ширина, умноженная на высоту. Так как длина кода цвета обычно записана в битах, а объем памяти принято считать в байтах, получившуюся величину необходимо разделить на 8. Получаем формулу:
V=H*W*I/8
где H и W – высота и ширина изображения в пикселях;
I - глубина цвета точки;
V – информационный объем изображения (в байтах).
При кодировании звуковой информации мы сталкиваемся с такими понятиями, как частота дискретизации звука и глубина кодирования.
Частота дискретизации звука – это количество измерений громкости звука за одну секунду (Гц).
Глубина кодирования звука – это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука (бит). Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитать по формуле:
N=2i
В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню громкости будет соответствовать код – 0000000000000000, наибольшему – 1111111111111111.
Для определения информационного объема цифрового звукового файла, в зависимости от его длительности, необходима информация о том, является ли данный звук стерео (записанный на 2 дорожках) или моно ( на одной).
V=I*D*t*2/8 – для стереозвукового цифрового файла;
V=I*D*t/8 - для монозвукового цифрового файла.
где V – информационный объем цифрового звукового файла (байт);
I – глубина кодирования звука (бит);
D – частота дискретизации цифрового звукового файла (Гц);
t – длительность звукового файла (сек).
ТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ
Блок тестовых заданий по теме «Технология обработки графической и звуковой информации».
1. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 1024 до 32. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?
1) 5
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Определим глубину цвета точки изображения графического файла до и после преобразования 1024=2I1; I1=10 (бит);
32=2I2; I2= 5 (бит); т.к. размеры рисунка не изменяются, то
Ответ: 2) 2
2. Монитор позволяет получать на экране 224 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает 1 пиксель?
1) 5
2) 2
3) 3
4) 4
Решение. Как известно, число цветов на экране дисплея (N) и число бит, отводимых под каждый пиксель I, связаны между собой формулой N=2I. В нашем случае 224=2I, следовательно I=24 (бита). Поскольку по условию задачи ответ нужно дать в байтах, выполним перевод из одних единиц в другие:
24 бита = 24/8=3 (байта)
Ответ: 3) 3
3. Разрешение экрана монитора - 1024´768 точек, глубина цвета – 16 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?
1) 256 байт
2) 4 Кбайта
3) 1,5 Мбайт
4) 6 Мбайт
Решение. Всего точек на экране: 1024*768=210*768. Необходимый объем видеопамяти: 16 бит*210*768=24*210*768=12582912 бит=24*210*768/(23*210) байт=1536 Кбайт=1,5 Мбайт.
(Здесь необходимо вспомнить, что 1 байт =23= 8 бит; 1 Кбайт= 210=1024 байта)
4. Монитор работает в режиме с разрешением 1024´768 при глубине представления цвета 16 бит и частоте кадровой (вертикальной) развертки 100 Гц. Какую минимальную пропускную способность должен поддерживать видеоадаптер, работающий с монитором?
1) 1600 бит/с
2) около 75 Мбайт/с
3) 100 байт/с
4)150 Мбайт/с
Решение. Объем одного изображения:
1024*768*2 байта=210*768*21=211*768=1572864 байт.
Скорость определяется как произведение частоты развертки и объема изображения: 100*211*768=157286400 байт/с=76800*211/220=150 Мбайт/с
Ответ: 4) 150 Мбайт/с
6. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 64´64 пикселя, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.
1) 128
2) 2
3) 256
4) 4
Решение. Глубина цвета точки изображения:
N=2I; 256=2I; I=8 бит.
Количество точек растрового изображения: 64*64=212. Необходимый объем видеопамяти в килобайтах: 8 бит*212=215 бит=215/(210*23)= 4 Кбайта
Ответ: 4) 4
7. На цифровой фотокамере установлено разрешение 640´480 точек при глубине представления цвета 24 бита. Для хранения отснятых фотографий используется сжатие данных в 16 раз. Сколько кадров может хранить встроенная память фотокамеры объемом 2 Мбайта?
1) 108
2) 2
3) 36
4) 4
Решение. Информационный объем одной фотографии без сжатия данных: V=H*W*I=640*480*24= 26*10*25*15*22*6=225*215 битов;
со сжатием данных: 225*215/16= 225*215/24=225*211 битов.
Для определения количества кадров, которое может хранить встроенная память фотокамеры необходимо объем памяти фотокамеры в битах разделить на информационный объем одной фотографии: 2*220*23/ 225*211=213/225=36 кадров
Ответ: 36 кадров
8. Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщения со скоростью 28800 бит/с, чтобы передать цветное растровое изображение размером 640´480 пикселей, при условии, что цвет каждого пикселя кодируется тремя байтами?
Решение. Определим информационный объем цветного растрового изображения, переведя результат в биты: V=H*W*I=640*480*3= 26*10*15*25*3=225*212 байтов=225*212 *23= 225*215 битов.
Время передачи сообщения: 225*215/28800= 225*215/225*27=28=256 сек.
Ответ: 256 сек.
9. Для хранения растрового изображения размером 64´64 пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?
1) 16
2) 2
3) 256
4) 1024
Решение. Определим глубину цвета точки растрового изображения при этом объем памяти для хранения изображения переведем в биты:
V=H*W*I; I=V/(H*W)=512*8/(64*64)=29*23/212=212/212=1 бит.
Число цветов в палитре определим по формуле Шеннона: N=2I; N=21=2
Ответ: 2) 2
10. Цветной сканер имеет разрешение 300´300 точек/дюйм. Объем памяти, занимаемой просканированным изображением размером 2,5*4 дюйма, составляет около 2,7 Мбайт. Определите число возможных цветовых комбинаций сканера.
1) 3
2) 224
3) 256
4) 8
Решение. Разрешающая способность сканера 300 dpi означает, что на отрезке длиной в 1 дюйм сканер способен различить 300 точек.
Определим размер просканированного изображения в точках:
300*300*2,5*4=900000
Определим глубину цвета точки изображения, предварительно переведя значение объема памяти, занимаемой просканированным изображением, из Мбайтов в биты: V=2,7 Мбайт = 22649241,6 битов;
I=22649241,6/900000=25 бит, т.к. наиболее распространенными значениями глубины цвета при кодировании цветных изображений являются 8, 16, 24, 32 бита на точку, то возьмем стандартное значение глубины цвета I=24. Следовательно, используя формулу Шеннона, вычислим число возможных цветовых комбинаций сканера:
N=2I=224
Ответ: 2) 224
Весь материал -в документе.