Представление изображения и звука

Представление изображения и звука

10 класс

Учитель: Левченко А.С.

Для преобразования «естественной» информации в дискретную форму ее подвергают  дискретизации  и  квантованию .

Дискретизацией  (англ.  discretisation ) называют процедуру устранения временной и/или пространственной непрерывности естественных сигналов, являющихся носителями информации.

Квантованием  (англ.  quantisation,  или  quantization ) называют процедуру преобразования непрерывного диапазона всех возможных входных значений измеряемой величины в дискретный набор выходных значений.

С информационной точки зрения графическое изображение является совокупностью световых сигналов на плоскости: отдельные световые сигналы различаются местоположением, цветовым оттенком и яркостью.

При п ространственной дискретизации   изображения его разбивают на небольшие области, в пределах которых параметры изображения считают неизменными.

Растровая и векторная графика

Векторное изображение  представляет собой набор графических примитивов: точек, линий, прямоугольников, окружностей, эллипсов. Эти примитивы (объекты) имеют атрибуты, например, толщину линий, цвет заливки. Сам рисунок хранится как набор координат объектов и чисел, определяющих их атрибуты. 

Растровое изображение  – это совокупность точек, которые отображаются на экране монитора.

Объем растрового изображения можно вычислить по следующей формуле: количество точек, умноженное на информационный объем одной точки.

Информационный объем одной точки зависит от количества используемых цветов. Если изображение черно-белое, то любую точку этого изображения можно записать в памяти 1 битом (черная или белая, 0 или 1). Если будет использоваться 8 различных цветов, то для кодирования каждой точки потребуется 3 бита информации, для 16 цветов – 4 бита, для 256 цветов – 8 бит или 1 байт информации.

Представление цветов в компьютере

В 1756 году М.В. Ломоносов сформулировал так называемую  трехкомпонентную теорию цвета , в соответствии с которой любой оттенок можно получить смешивая в определенных пропорциях три базовых цвета.

Спустя почти сто лет выдающийся немецкий ученый Герман Грассман ввел математический аппарат в трехкомпонентную теорию цвета. Он сформулировал следующие законы:

Закон трехмерности . С помощью трех линейно независимых цветов можно выразить любой цвет. Цвета считаются независимыми, если никакой из них нельзя получить путем смешивания остальных.

Закон непрерывности . При непрерывном изменении состава цветовой смеси результирующий цвет также меняется непрерывно. К любому цвету можно подобрать бесконечно близкий цвет.

Для представления цвета в компьютере используют трехмерные цветовые модели RGB, CMYK и HSB.

RGB

Звук

Звук  – это волновые колебания в упругой среде (в воздухе, воде, металле и т.п.). Для обозначения звука часто используется термин  звуковая волна .

Основными параметрами любой волны и звуковой в частности, является частота и амплитуда колебаний. Частота звука измеряется в герцах (Гц, количество колебаний в секунду). Человеческое ухо способно воспринимать звук в достаточно широком диапазоне частот: от 16 Гц до 20кГц. В нетехнических областях (например, в музыке) вместо термина  частота  используют термин  тон .

Человеческое ухо может воспринимать огромный разброс значений амплитуды звуковой волны.  Порог слышимости  – самые слабые различимые человеческим ухом звуки – имеют амплитуду колебаний около 20 мкПа. Самые сильные звуки, которые еще не травмируют органы слуха, могут иметь амплитуду до 200 Па. Звуковая волна такой силы называется  болевым порогом .

В силу строения человеческого уха увеличение амплитуды в десятки раз человеком воспринимается как незначительное увеличением силы звука. Поэтому на практике для измерения амплитуды звука обычно используется адаптированная для человека  логарифмическая шкала децибелов .

Эта шкала работает с относительной силой звука, или уровнем звука. Уровень звука определяют как логарифм отношения абсолютной величины звукового давления к величине порога слышимости, скорректированный с помощью специального коэффициента:  L = 20lg(P зв /P пс ), где  L  – это величина звука, измеряемая в децибелах (дБ).

Домашнее задание

§6 Научно-исследовательские проекты: 1) Понятие звукозаписи

2) Импульсно-кодовая модуляция

3) Принципы компьютерного воспроизведения звука

4) История звукозаписи.