Transcript
Page 1: 03 04 кодирование информации

Кодирование Кодирование информацииинформации

Лекция №3

01.05.23©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 1

1. Основы кодирования2. Системы счисления3. Кодирование целых и действительных чисел4. Кодирование команд5. Кодирование текста6. Кодирование графики7. Кодирование звука8. Кодирование видеоинформации

Page 2: 03 04 кодирование информации

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.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 2

Page 3: 03 04 кодирование информации

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

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 3

Page 4: 03 04 кодирование информации

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.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 4

Page 5: 03 04 кодирование информации

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

01.05.23©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 5

Источник информации Сигналы (знаки)Учитель, объясняющий урок Звуковой

Светофор Световой

Останкинская телебашня Радиоволны

Сурдоперевод Жесты, мимика

Page 6: 03 04 кодирование информации

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.

01.05.23©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.

Page 7: 03 04 кодирование информации

1. Основы кодирования информации1. Основы кодирования информации

Этапы кодирования информации 1. Определение объема информации,

подлежащей кодированию2. Классификация и систематизация

информации 3. Выбор системы кодирования и

разработка кодовых обозначений 4. Непосредственное кодирование

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 7

Page 8: 03 04 кодирование информации

2.Системы счисления2.Системы счисленияДля 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

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 8

Page 9: 03 04 кодирование информации

2.Системы счисления2.Системы счисления

I V X L C D M 1 5 10 50 100 500 1000

01.05.23 ©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

Page 10: 03 04 кодирование информации

2.Системы счисления2.Системы счисления

Позиционная системаЧисло 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 счисленияТак, например,

◦103510=1*103+0*102+3*101+5*100

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 10

Page 11: 03 04 кодирование информации

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. 01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 11

Page 12: 03 04 кодирование информации

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

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 12

Виды информации Двоичный код

Числовая

Текстовая

Графическая

Звуковая

Видео

Page 13: 03 04 кодирование информации

2.Системы счисления2.Системы счисления

Преимущества двоичной системыПростота 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).

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 13

Page 14: 03 04 кодирование информации

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

01.05.23©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 14

Page 15: 03 04 кодирование информации

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).

Десятичная

Двоичная Восьмеричная

Шестнадцатеричная

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

01.05.23©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 15

Page 16: 03 04 кодирование информации

3.Кодирование целых и действительных 3.Кодирование целых и действительных чиселчисел

Представление числовой информации в компьютере

Существуют два основных формата представления чисел в памяти компьютера:

для кодирования целых чисел Для кодирования

действительных чисел.

01.05.23©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

Page 17: 03 04 кодирование информации

4.Кодирование команд 4.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

01.05.23©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).

Page 18: 03 04 кодирование информации

5.Кодирование текста5.Кодирование текстаСимволы 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

01.05.23 ©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.

Page 19: 03 04 кодирование информации

5.Кодирование текста5.Кодирование текстаПрисвоение символу конкретного кода - это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице.Международная кодировка ASCIIДля кодирования текстовой информации принят международный стандарт ASCII  (American Standard Code for Information Interchange)

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 20

Page 20: 03 04 кодирование информации

5.Кодирование текста5.Кодирование текста

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 21

Пример кодировки

Page 21: 03 04 кодирование информации

5.Кодирование текста5.Кодирование текста

01.05.23 ©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

Page 22: 03 04 кодирование информации

5.Кодирование текста5.Кодирование текста KOI8-R [КОИ — Код Обмена Информацией] — 8-разрядный

код, ориентированный на обмен сообщениями в Интернет

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 23

Page 23: 03 04 кодирование информации

5.Кодирование текста5.Кодирование текста

UNICODE — 16-разрядная система кодирования (65536 символов), охватывает символы всех языков (включая языки, использующие иероглифы, например, китайский и японский)

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 24

Кодовая таблица Windows (CP-1251)

Page 24: 03 04 кодирование информации

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.

01.05.23

Page 25: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображенийПод 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.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 26

Page 26: 03 04 кодирование информации

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.

01.05.23©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 27

Page 27: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений

01.05.23 ©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

Page 28: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений

01.05.23 ©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.

Page 29: 03 04 кодирование информации

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.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 30

Page 30: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений

01.05.23 ©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.

Page 31: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображенийГлубина 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)01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 32

Page 32: 03 04 кодирование информации

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.

01.05.23©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 33

Page 33: 03 04 кодирование информации

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 Безье01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 34

Page 34: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений

01.05.23 ©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.

Page 35: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений

01.05.23 ©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).

Page 36: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование 6.Кодирование изображенийизображений

Векторные изображения позволяют описывать трехмерные (объемные) фигуры

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 37

Page 37: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование 6.Кодирование изображенийизображений

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 38

Page 38: 03 04 кодирование информации

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.01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 39

Page 39: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений

01.05.23 ©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).

Page 40: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображенийДостоинства 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.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 41

Печать окружности на принтерах с различным разрешением: а векторная, б растровая.

Page 41: 03 04 кодирование информации

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.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 42

Page 42: 03 04 кодирование информации

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

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 43

OziExplorer Track Point File Version 2.1WGS 84Altitude is in FeetReserved 30,1,0,Track 0001,1,10,0, 53373 357251.114601,39.029901,1,0,,,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

Page 43: 03 04 кодирование информации

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.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 44

Page 44: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображенийФорматы графических файлов Форматы 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.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 45

Page 45: 03 04 кодирование информации

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.01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 46

Page 46: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений

01.05.23 ©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.

Page 47: 03 04 кодирование информации

6.Кодирование изображений6.Кодирование изображений

PNG

JPG

GIF

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 48

Page 48: 03 04 кодирование информации

7.Кодирование звука7.Кодирование звука

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 49

Метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза

Метод FM (Frequency Modulation)

Page 49: 03 04 кодирование информации

7.Кодирование звука7.Кодирование звука

01.05.23©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 50

Page 50: 03 04 кодирование информации

7.Кодирование звука7.Кодирование звукаФорматы 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

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 51

Page 51: 03 04 кодирование информации

8.Кодирование видеоинформации 8.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.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 52

Page 52: 03 04 кодирование информации

8.Кодирование видеоинформации 8.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.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 53

Page 53: 03 04 кодирование информации

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС, ВГАУ 54


Recommended